【正文】 ，在 MPa 壓力下吸收能力為 160180 m3(標(biāo) )CO2/m3溶液，溶液的循環(huán)量小。 (2)總硫含量高 變換氣除含有大量的 H2S 外，還含有一定的有機(jī)硫 COS，因而選擇的脫硫溶劑應(yīng)具有較好的脫除有機(jī)硫和無機(jī)硫的能力。采用板片式除沫器能有效減少進(jìn)入甲醇洗 的水和甲醇損失量，開發(fā)此除沫器后相應(yīng)的分離器可全部國產(chǎn)化，可進(jìn)一步提高設(shè)備國產(chǎn)化率。 (3) 繞管式換熱器是低溫甲醇洗中的關(guān)鍵設(shè)備，在常規(guī)的低溫甲醇洗中，繞管式換熱器的費(fèi)用占全部硬件投資的 8% 。新的三套魯奇低溫甲醇洗裝置有待于在生產(chǎn)操作中進(jìn)一步消化和檢驗(yàn)。另有 4115V1 改造、更換 E7 和 E C2 塔塔盤改造等十余項(xiàng)技改項(xiàng)目正在逐步實(shí)施之中。由總公司科技開發(fā)公司立題，西安交通大學(xué)、蘭州設(shè)計(jì)院、蘭化化機(jī)廠承擔(dān)的“ 8153MPa 繞管式換熱器的研究”，于 1995 年 5 月完成“ 1/6 模擬實(shí)驗(yàn)件熱態(tài)并網(wǎng)考核”鑒定，試驗(yàn)件達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)指標(biāo)。 低溫甲醇洗設(shè)備國產(chǎn)化方面進(jìn)程較快。早在 1982 年化工部就組織編寫了《低溫甲醇洗、液氮洗設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)總結(jié)》，近年來，蘭州設(shè)計(jì)院在消化和 參與林德、魯奇兩個(gè)不同低溫甲醇洗流程的工程設(shè)計(jì)中，積累了一定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。目前，低溫甲醇洗技術(shù)還需引進(jìn)工藝包。在基礎(chǔ)理論的研究方面，蘭州設(shè)計(jì)院、浙江大學(xué)、大連理工大學(xué)都作 了大量工作，取得了一定的成績。另有 3 套裝置正在技術(shù)談判之中，屆時(shí)我國的低溫甲醇洗裝置將達(dá)到 15 套，總處理氣量達(dá) 710 10 kmol/h 左右。魯奇公司最突出的改進(jìn)是改用新型設(shè) 計(jì)的塔板包括采用 Thormann、 Tunnel 和 Kettel 型塔板，新型塔盤使塔的操作彈性大大提高。 針對生產(chǎn)中存在問題，采取相應(yīng)改 進(jìn)措施 林德公司和魯奇公司及時(shí)跟蹤各裝置的生產(chǎn)操作情況，對裝置暴露的問題采取相應(yīng)的措施加以解決，并將這些信息反饋到新裝置的設(shè)計(jì)中。另一方面，通過合理設(shè)計(jì)和選材，減少設(shè)備、材料費(fèi)用。在滿足工藝要求的前提下，裝置投資得以降低。 提高操作靈 活性，降低裝置投資 通過對流程的優(yōu)化和合理設(shè)計(jì)，新裝置的開工率和操作靈活性大大提高。隨著研究工作的進(jìn)展和生產(chǎn)操作中暴露的問題，低溫甲醇洗工藝不斷改進(jìn)和完善。魯奇公司到 1994 年為止已設(shè)計(jì)和建設(shè)了 54 套低溫甲醇洗裝置，總生產(chǎn)能力為 188 106m3 /d。與林德低溫甲醇洗相比，魯奇低溫甲醇洗在變換前脫硫，脫硫氣量少、設(shè)備?。蛔儞Q處于脫硫和脫碳之間，原料氣 熱而復(fù)冷，換熱次數(shù)多，能量損失大，設(shè)備數(shù)量多，流程較長，投資較高。但兩個(gè)專利商在工藝流程設(shè)計(jì)、設(shè)備設(shè)計(jì)和工程實(shí)施上各有特點(diǎn)。 一般認(rèn)為，低溫甲醇洗由于低溫操作需要制冷設(shè)施和大量的低溫鋼材，投資大。低溫甲醇洗對有機(jī)硫吸收效果好，不需設(shè)置有機(jī)硫水解裝置。 低溫甲醇洗工藝氣體凈化度高，選擇性好，凈化氣中總硫可降至小于 、 C2O 可被脫至 。材質(zhì)的更換將使投資大量增加，不太經(jīng)濟(jì)，加入堿性溶液則是比較理想的辦法。山西化肥廠低溫甲醇洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力為每小時(shí)洗滌 156 778m3煤氣， NaOH 的耗量僅為 7kg/h，可見用量極低。 山西化肥廠的煤氣凈化同樣采用低溫甲醇洗工藝，該工藝也采取了防腐措施，方法是在 K508(甲醇水塔 )塔的再沸器的甲醇水混合進(jìn)料管中噴入 NaOH 溶液，經(jīng)過多年的運(yùn)行發(fā)現(xiàn)換熱器同樣得到了很好的保護(hù)。一方面造成了設(shè)備的腐蝕，縮短了設(shè)備的使用年限和存在泄漏的危險(xiǎn)性；另一方面，羰基產(chǎn)物在甲醇熱再生時(shí)出現(xiàn)分解，分解出包括單質(zhì)硫、硫化鐵等的固態(tài)沉淀，這些沉淀將引起設(shè)備及管線的堵塞。 表 32 低溫甲醇洗工序主要工藝參數(shù) 低溫甲醇洗系統(tǒng)腐蝕問題和解決 低溫甲醇洗系統(tǒng)中的腐蝕問題越來越引起人們的關(guān)注。因此，優(yōu)化操作甲醇的再生過程，加強(qiáng) CO2解吸過程的條件控制，合理匹配甲醇量的分布，確保熱平衡，采取多種措施，保證入塔甲醇中硫化物和水、輕油等組分的含量達(dá)到最低值。 嚴(yán)格保證甲醇質(zhì)量 在低溫甲醇洗系統(tǒng)中，甲醇的再生采用低溫甲醇分段解吸和甲醇加熱氣提相結(jié)合的方法，先二氧化碳閃蒸，再硫化氫閃蒸。從上述分析可見，低溫甲醇洗滌應(yīng)盡可能控制在較高壓力下進(jìn)行。由于 CO2溶解于甲醇中要釋放一定量的溶解熱，導(dǎo)致甲醇溫度升高，因此為了保證甲醇的低溫吸收條件和較高的吸收能力，設(shè) 置了甲醇中間冷卻裝置，保證循環(huán)甲醇的溫度維持在較低水平。但是，哈爾濱氣化廠采用的是城市煤氣 與甲醇聯(lián)合生產(chǎn)的策略，正常生產(chǎn)過程經(jīng)常受甲醇產(chǎn)量的限制， CO 變換率頻繁調(diào)整，當(dāng) CO 變換率高而煤氣中 CO 含量低時(shí)，為了滿足城市煤氣中 CO 含量的要求，通過變換爐副線調(diào)整煤氣中的 CO 含量，從而使一部分原料氣未經(jīng)變換就進(jìn)入低溫甲醇洗系統(tǒng)，部分有機(jī)硫未被轉(zhuǎn)化成為溶解度大的硫化氫，從而直接導(dǎo)致凈煤氣中有機(jī)硫超標(biāo)。如果氣體中氨含量增多，氨與水及二氧化碳反應(yīng)生成溶解度較小的碳酸氫銨結(jié)晶，結(jié)晶的存在最終導(dǎo)致系統(tǒng)某部位堵塞；或在洗滌塔中被甲醇吸收后，在甲醇再生時(shí)生成硫化銨，硫化銨溶解于甲醇中，并隨甲醇返回到洗滌塔內(nèi)，在塔頂分解成氨和硫化氫，揮發(fā)到煤氣中，造成凈化氣總硫含量不合格。如甲醇中含水 5%時(shí)，二氧化碳在甲醇中的溶解度 降低 15%，硫化氫的溶解度也大幅度下降；另一方面，甲醇中除含有水和硫化物、二氧化碳外，還含有輕油組分。當(dāng)硫化物的分壓一定時(shí)，增加總壓勢必會(huì)降低，也就提高了氣體的凈化度。 因?yàn)槊簹饷摿虻男ЧQ于酸性氣體在甲醇中的溶解度和達(dá)到氣液平衡時(shí)酸性氣體在氣相中的分壓，此兩因素都是溫度的函數(shù)。 影響凈煤氣總硫含量的因素 低溫甲醇洗工藝是一種 物理吸收過程，它依據(jù)的基本原理是各種組分在甲醇中的溶解度不同，并且酸性氣體與其他組分的溶解度差別很大。 表 21 兩種凈化方法消耗指標(biāo)的比較 3 城市煤氣凈化 采用煤加壓氣化技術(shù)生產(chǎn)的城市粗煤氣中含有一定數(shù)量的輕烴物質(zhì)、二氧化碳、硫化 物、硫的氧化物、有機(jī)硫、含氮化合物 (如氨、二氧化氮 )等，這些有害雜質(zhì)必須在并入城市煤氣管網(wǎng)前脫除。 但也應(yīng)看到，該工藝為國外專利技術(shù)，需從國外引進(jìn)，軟件費(fèi)用較高。 凈化度高 經(jīng)低溫甲醇洗脫硫脫碳后的凈化氣 H2S含量 106， CO2含量20 106， CO2產(chǎn)品純度達(dá) 99%以上，回收率≥ 63%，可有效地防止后續(xù)甲烷化、氨合成工序的催化劑中毒現(xiàn)象的發(fā)生，不需另外設(shè)置氧化鋅脫硫槽等精脫硫設(shè)備。 (7) 近幾年我國 NHD脫硫、脫碳技術(shù)發(fā)展較快，已相繼有 20 多個(gè)國內(nèi)廠家采用該技術(shù)；同時(shí)，隨著 NHD 溶劑生產(chǎn)廠家和規(guī)模的不斷擴(kuò)大，其原料成本將會(huì)進(jìn)一步降低，這些都將會(huì)使 NHD技術(shù)更具優(yōu)勢。另外， NHD 為國內(nèi)技術(shù)，軟硬件費(fèi)用均較低，而低溫甲醇洗為國外技術(shù)，需要購買國外專利技術(shù)。甲醇為基本化工原料，國內(nèi)產(chǎn)量豐富，價(jià)格較低，溶劑消耗量?。坏状紴橛卸疚镔|(zhì)，對生產(chǎn)操作與管理有較嚴(yán)格的要求，而 NHD 溶劑無毒，但價(jià)格較貴，且一 次性投入較大。 (3) 低溫甲醇洗的氣體凈化度更高。以吸收 CO2作為比較，在 壓力下，甲醇吸收 CO2能力約為 NHD 的 4倍，因而低溫甲醇洗的溶液循環(huán)量比 NHD 明顯減少。 (2) 不足之處 (a) CO2回收率比低溫甲醇 洗低，約為 85%。 (b) 溶劑損耗低，工廠實(shí)際噸氨消耗一般為 。 NHD 溶劑的物理性能 NHD 溶劑的主要成分是聚乙二醇二甲醚的同系物，分子式為 CH3— O— (C2H4O)n— CH3，式中 n=2~8，其主要物理性能 (25℃時(shí) )如下。 (c) 盡管甲醇是一種低價(jià)、易得溶劑，但它有毒，給操作和維修帶來了一系列困難。 (d) 甲醇價(jià)廉易得，消耗指標(biāo)低，運(yùn)行費(fèi)用較低。 s (0℃ ) 溶解性 ： 在水、乙醇、乙醚中無限溶解 比 熱： J/(g 1964 年林德公司又設(shè)計(jì)了低溫甲醇洗串液氮洗的聯(lián)合裝置。目前在國內(nèi)中石化湖北化肥分公司、山西天脊煤化工集團(tuán)有限責(zé)任公司、浙江鎮(zhèn)海煉油化工股份有限公司、陜西渭河煤化工集團(tuán)有限責(zé)任公司、中石化安慶分公司、中石化岳陽殼牌煤氣化有限公司等大型合成氨凈化裝置中均采用了低溫甲醇洗工藝。此外，河南開封空分集團(tuán)有限公司制造的低溫甲醇洗關(guān)鍵設(shè)備高壓繞管式換熱器，工作壓力為16. 5 MPa，可成功替代林德公司的進(jìn)口設(shè)備。該工藝的熱交換器均采用標(biāo)準(zhǔn)的 TEMA 型換熱器，所有塔盤采用普通標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，提高了低溫甲醇洗裝置的國產(chǎn)化率，降低了投資費(fèi)用。大連理工大學(xué)從 1983 年開始進(jìn)行低溫甲醇洗工藝過程研究，在中石化公司和浙江大學(xué)的協(xié)助下， 1999 年該項(xiàng)研究通過了中石化公司的鑒定，并且獲得了國內(nèi)兩項(xiàng)專利申請。 此外，針對生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，也采取了一些相應(yīng)的改進(jìn)措施，主要有以下幾個(gè)：①設(shè)置系統(tǒng)預(yù)洗段以除去原料氣中的 NH HCN 等雜質(zhì)；②增大原料氣分離器的容積來降低其進(jìn)入系統(tǒng)的溫度；③在甲醇再生塔中增設(shè)水提濃段，以增強(qiáng)系統(tǒng)除水能力；④在半貧液中注入原料氣以抑制 FeS 和 NiS 的生成，通過提 壓的措施使其在特定部位生成并及時(shí)除去。林德低溫甲醇洗采用林德專利設(shè)備高效繞管式換熱器，提高換熱效率，特別是多股物流的組合換熱，節(jié)省占地，設(shè)備布置更為緊湊，能耗更省。 魯奇低溫甲醇洗工藝由 于沒有中間循環(huán)甲醇提供系統(tǒng)所需冷量， 而全部需要外部提供。目前，國內(nèi)外已有百余套大中型工化裝置的酸性氣體脫除采用了該凈化工藝。 1993 年得到聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署 (UNDP)及中國政府的資助，北京煤化所開展了熱煤氣除塵、熱煤氣脫硫劑及熱煤氣工藝的研究開發(fā)工作。對整體煤炭氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù) (IGCC)和煤炭氣化燃料電池 (IGFC)等高新技術(shù)，前者工業(yè)示范已達(dá)到 43%發(fā)電效率，在發(fā)電高效率的同時(shí)，電廠的排放污染物被降低到極低的水平。從氣化爐出來的煤氣往往夾帶粉塵、硫化物等，這些物質(zhì)不僅對下游設(shè)備產(chǎn)生損壞，影響工藝的正常操作，而且如排放到大氣中，會(huì)對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染，因此煤氣的凈化及脫硫是煤炭氣化技術(shù)得以順利利用的關(guān)鍵技術(shù)之一。 XXX 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 2020 級 應(yīng)用化工生產(chǎn)技術(shù) 專業(yè) 題 目： 煤 氣 凈 化 與 發(fā) 展 時(shí) 間： 2020 年 6 月 學(xué) 生 姓 名： XXX 指 導(dǎo) 教 師： XXX 班 級： 2020 級應(yīng)用化工生產(chǎn)技術(shù)（ 4）班 2020 年 1 月 29 日 XX職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2020 屆各專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）成績評定表 姓名 XXX 班級 09 應(yīng)化（ 4）班 專業(yè) 應(yīng)用化工生產(chǎn)技術(shù) 指導(dǎo)教師第一次指導(dǎo)意見 指導(dǎo)教師第二次指導(dǎo)意見 指導(dǎo)教師第三次指導(dǎo)意見 指導(dǎo)教師評語及評分 成績： 簽字（蓋章） 年 月 日 答辯小組評價(jià)意見及評分 成績： 簽字（蓋章）