低温甲醇洗(5)

蒸出的气体一起经循环压缩机压缩后再送入系统。闪蒸后的甲醇进入二氧化碳闪蒸塔底部，闪蒸出CO2和H2S，H2S气体被上部流下来的甲醇重新吸收，吸收后的甲醇则进入再吸收塔下部的汽提段进行汽提。

富含H2S、CO2的甲醇在再吸收塔经减压闪蒸和氮气汽提后送入硫化氢热再生塔，浓缩塔顶部出来气体经回收冷量后送入尾气洗涤塔经脱盐水洗涤后放空。

在硫化氢热再生塔内，甲醇被变换气再沸器提供的热量彻底再生后，大部分溶液经冷却后送入二氧化碳吸收塔的顶部用来吸收工艺气中的CO2、H2S，塔顶出来含H2S的气体，在浓度没有达到进硫回收装置要求的浓度前，继续回到硫化氢浓缩塔浓缩，浓度达到进硫黄回收装置的要求后引出。

表5-15 低温甲醇洗单元主要参数 体积含量

/％

物流组分 进甲醇洗变换气 出甲醇洗合成气 Claus尾气 CO2产品气 放空尾气 硫化氢热再生塔底部的小部分甲醇送入甲醇/水分离塔进行

H2 CO CO2 N2 Ar H2S CH4 COS H2O CH3OH 工艺气总 量3-154.195 0.399 41.316 3.64 0.072 0.085 0.008 0.001 0.285 0 92.909 0.681 0.001 6.267 0.122 0 0.013 0 0 0.008 0.004 0 0.298 0.016 0.001 0 72.737 99.635 77.356 0.075 0 26.883 0 0.185 0.116 0.022 21.199 0.001 0 0.002 0 0 0.026 0 0 0 0.001 1.441 0.002 精馏，/m·h 以保持循环甲醇中

压力/MPa 温度/℃ 230308 134220.6 734.9 37629.7 73834 2.999 40 2.764 32 0.099 24.8 0.079 2.0 0.009 10.5 较低的水含量。塔底部有少量含甲醇的废水外排，送往污水处理装置进行处理。主要物料参数见表5-15。

该低温甲醇洗工艺是Lurgi公司吸收其他装置运行经验，并结合某厂流程吸收压力低、CO2处理量大、进口工艺气中

硫含量低的特点而专门设计的，整个甲醇洗装置处理能力和操作弹性都较大，H2回收率较高，Claus尾气中H2S浓度提高，CO2产品产量高，采用新型高效塔盘，提高塔板效率，采用绕管换热器，新增尾气洗涤塔回收甲醇。

该流程虽有优点，但同时也存在一些明显的不足。一是系统冷量消耗大；二是系统操作压力低，溶液循环量大；三是甲醇消耗偏高。

与两步法流程相比，一步法流程的操作条件更加苛刻。这主要是由于原料气中(H2S+COS)/CO2的比值显著降低。(H2S+COS)/CO2的比值由两步法流程的1:7.5左右变为一步法的1:139。流程中气体只冷却一次且压力较高，有利于物理吸收，但基本建设投资与操作费用与两步法流程相比相差较不大。主要原因有二：一是脱硫段处理的气体量增大；二是所有的甲醇都要进行热再生，耗能较多。不过当与液氮洗联合时，经济性可以得到改善，氨冷负荷比两步法流程小。 5．低温甲醇洗工艺条件确定的主要依据

①吸收压力。吸收压力主要由原料气取所采用的技术路线决定，其吸收部分的压力实际上即接近原料气制备的压力。 ②吸收温度。吸收温度对酸性气体在甲醇中的溶解度影响很大，温度降低，不仅酸性气体在甲醇中的溶解度增加，而且溶解度随温度的变化率也增大。压力与溶液的流量及其组成确定后，净化气的最终净化指标取决于吸收温度。吸收温

度由气液平衡决定，但甲醇贫液温度又与系统内部所能提供的冷源温度有关，即与汽提再生后溶液所能达到的温度有关。例如，一步法流程中，汽提后溶液最低温度为－62℃，甲醇贫液温度即维持在约－57℃，留有一定的传热温差。 脱硫段溶液的温度，对一步法实际即上塔底部出口的甲醇富液温度。进口溶液温度太低，由于吸收CO2放出的溶解热会使溶液温度急剧升高，反而对硫化物的吸收不利。 ③溶液的最小循环量和吸收塔的液气比。溶液的最小循环量Lmin(kmol/h)是指平衡时能将气体中待脱除的组分完全吸收时的吸收剂最小用量。设气体总压为p(×105Pa)，待脱除的组分含量为Y（摩尔分数），其在吸收液中的溶解度系数为λ[kmol/(t甲醇·105Pa)]，液体与气体的流量分别为L与G(kmol/h)，则

GY?LminM?pY 1000 (5-74)

Lmin?1000G Mp?即

(5-75)

式中 M——吸收剂分子量。

最小循环量主要取决于原料气量、吸收的压力与温度，即溶解度系数λ值的大小，而与原料气中等脱除气体的含量无关。原料气中待脱除气体的含量越大，用于单位待脱除气体的能耗就越小，此即为物理吸收的优点。实际吸收过程中，吸收液出口处一般不易达到真正的平衡，设η为接近平衡的

程度（分率），则实际循环量L(kmol/h)：

L?1000G Mp?? (5-76)

即实际吸收过程的液气比(L/G)还与接近平衡程度有关。实际生产中，吸收热会影响溶液的温度分布。为使吸收有效地进行，即尽量使溶解度维持在较大值，及时将吸收热移出。液气比应在满足净化气指标的前提下，尽量维持在较低值。液气比太大，吸收负荷下移，会导致塔内温度分布失常，影响到有关换热器的热负荷分配，而且会使溶液中待脱除组分的含量降低，进而影响CO2的解吸过程。

④净化气中有害组分的含量与再生条件。净化气中有害组分的最小含量Y1决定于溶液的再生程度或再生条件，以及吸收塔顶部的压力与温度。

⑤气体中有用组分的损失。从吸收塔引出的饱和溶液中，同时含有溶解度较小的气体组分，如H2等，当平衡时，其损失量GH：

2*

GH2?LXH2?1000GpH2?Mp??HH2 (5-77)

式中 XH——溶液中溶解度较小的组分H2的含量，摩尔分

2数；

HH2——H2的亨利常数，×10

5

Pa/摩尔分数。

溶液循环量增大，H2的损失量加大。

⑥再生解吸的工艺条件。中间解吸压力与温度的选择，

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