【正文】 其主要技術質量指標見表 71所示。TGF 脫硫劑的使用條件：空速以 20h1300 h1 為宜 (最好以低空速條件運行，這樣可延長脫硫劑的使用壽命 )，線速度取 10 mm/s100 mm/s(如壓力降允許可盡量取高限 )，壓力為常壓至 MPa，溫度為常溫 (20℃ 40℃ )，煤氣中的雜質盡量符合《城市煤氣規(guī)范》要求。 參考文獻 1 李忠順 . [J].河北冶金， 1999， 4345 2 張巨水 . [J].煤化工， 1999， 2123 3 王澤民 . [J].江西化工， 1999， 2829 4 張貴明 .姜殿臣 . [J].化工進展， 2020， 6263 5 張駿馳，鄭明峰 .低溫甲醇洗工藝在中小化肥凈化裝置中的應用[J].中氮肥， 2020， (5)1315 6 潘漢澤，彭愛華，吳 彪，等 . Shell 煤氣化氣體凈化工藝的選擇 [J].中氮肥， 2020， (3): 14 7 顧英 .粉煤氣化工藝中酸性氣體脫除方案的選擇 [J].石化技術與應用， 2020， 22(6): 452455 8 王祥云 .合成氨氣體凈化技術進展 (下 )——— 脫硫技術的進展 [J].化肥工業(yè)， 2020， 32(2): 1928 9 李正西，秦旭 東，宋洪強，等 .低溫甲醇洗和 NHD 工藝技術經(jīng)濟指標對比 [J].中氮肥， 2020， (1):16 10 李瓊玖 .合成氨與碳一化學 ——— 氮肥生產工藝的創(chuàng)新 [M].成都 :四川科學技術出版社， 2020: 447450 11 百思論壇 .化工技術 煤化工 低溫甲醇洗脫硫脫碳工藝 [EB/OL]. [20200201]. :∥ . 12 李正西 .塞勒克索爾 Selexol 氣體凈化工藝 [J]. 化工廠設計，1981， (3):4860 13 朱世勇 . 環(huán)境與工業(yè)氣體凈化 技術 [M]. 北京 :化學工業(yè)出版社， 2020， 256257 14 葉盛芳，等 . NHD法脫酸性氣體的工業(yè)應用 [J].化肥設計， 2020，(1):4248 致 謝 在畢業(yè)設計結稿之際，非常感謝 XXX 老師的悉心指導和給予我的幫助。對于父母的回報除了好好學習，順利完成學業(yè)之外無以為報，希望以后的學習、工作和生活能使父母寬慰。 回首本人的求學生涯，父母的支持是本人最大的動力。脫硫前煤氣中 H2S含量在 1 500 mg/m3~4 500 mg/m3，脫硫過程中溫度為 15℃ ~40℃，空速為 20 h1~40 h1，阻力降小于 2 000 Pa，脫硫后 H2S20 mg/m3，其他雜質含量均符合要求。 TGF 脫硫反應的特點在于氣體中的 H2S 經(jīng)氣膜擴散到 TGF微晶表面，吸附并溶于表面的堿性液膜中而發(fā)生電離，硫離子與微晶中的氧離子進行交換生成 Fe2S3，而 Fe2S3在氧的作用下生成單質硫并沉積于海綿體的孔隙中，再生出的 Fe2O3可繼續(xù)脫硫。對于 Shell煤氣化工藝，變換選擇鈷鉬耐硫變換，故低溫甲醇洗工藝采用一步法 (林德 )流程。但溶液的吸收能力大大低于低溫甲醇洗，一般為4055m3(標 )CO2/m3溶液，溶劑循環(huán)量大。 對于 Shell 煤氣化工藝，低熱苯菲爾或活化 MDEA等化學吸收法 由于溶液循環(huán)量大，能耗高，設備龐大，故一般不采用。為發(fā)揮繞管式換熱器在多股流換熱中的獨有特點，建議在原有軟硬件開發(fā)的基礎上，進一步研究開發(fā)多股流的繞管結構及其不同壓力系統(tǒng)的物性數(shù)據(jù)。 存在問題及國產化建議 隨著我國環(huán)保立法的健全和能源結構從輕油轉變?yōu)槊汉瓦M口高硫油，低溫甲醇洗裝置的建設勢在必行。在新工程中，除了專利設備、少數(shù)關鍵性的動設備以外，其它設備均立足國內解決，在國內材料不能滿足要求時，僅從國外引進材料，國內自行設計和制造。同時，以鎮(zhèn)海、烏石化、寧夏三個渣油廠增產改造為目的的“低溫甲醇洗增產 10%工藝包的開發(fā)”正在實施之中。 國產化進程 低溫甲醇洗工藝的國產化包括技術國產化、設計國產化和設備國產化。 設備方面的改進 林德公司在設備 方面的主要改進包括： ①采用浮閥或篩板塔代替原齒形泡罩和扁平泡罩。例如林德新設計的低溫甲醇洗裝置甲醇水分離部分的流程 都已大大簡化，至少可省去 3 臺設備。例如，林德公司對 原料氣的冷卻有一步法和兩步法之分；采用部分 H2S 餾分循環(huán)以提高 H2S 餾分濃度；甲醇水分離塔的塔頂氣不再經(jīng)冷卻而直接注入甲醇熱再生塔中部作為汽提熱源等等。從 1960 年到 1993 年 ，林德公司共建設低溫甲醇裝置 26 套，總處理氣量 106 m3 /d，其操作壓力為 （ A）。因此，低溫甲醇洗是一種技術先進、經(jīng)濟合理的氣體凈化工藝。這就使氣體的脫硫和脫碳可在同一個塔內分段、選擇性地進行。德國菲巴煉油廠的凈 化過程采用的也是低溫甲醇洗工藝，在該裝置中，二氧化碳吸收塔以前是碳鋼塔板，不銹鋼浮閥，由于腐蝕的原因碳鋼塔板浮閥內孔擴大，而使閥片漏掉，為了防止問題的再度出現(xiàn)，在大修時將碳鋼塔板更換為不銹鋼塔板。 哈爾濱氣化廠低溫甲醇洗系統(tǒng)運行三年多來已多次發(fā)生 K07 塔(甲醇水塔 )、 K09 塔 (熱再生塔 )的換熱器因腐蝕而泄漏和堵塞。因此，從工藝操作上采取措施保證強力洗滌系統(tǒng)的效率，最大限度地降低水洗后氣體中的氨含量，消除由此造成的隱患。 合理調整甲醇循環(huán)量和氣液比 在一定的工藝操作條件下，溶液對氣體的吸收能力受氣液平衡的限制，而在實際操作 情況下吸收操作達不到氣液平衡狀態(tài)，因此過大的吸收負荷將降低氣體的凈化度，加上循環(huán)度的增大導致過大的循環(huán)動力消耗，也增大甲醇中間冷卻器和氨冷器的熱負荷，因此，在保證氣體凈化度的前提下，應當盡量精確控制甲醇的循環(huán)量。 溫度的控制 溫度是影響甲醇洗效果的最重要因素之一， 為了盡可能滿足低溫要求，哈爾濱氣化廠采用兩種方式提供冷量：一是采用氨吸收制冷工段的冷量；二是溶解了 CO2的甲醇通過低壓條件下降壓閃蒸提供冷量。粗煤氣溫度偏高，煤氣中攜帶的揮發(fā)分增多，將導致甲醇洗滌系統(tǒng)中水和輕油組分偏高。 壓力 從傳質推動力的角度分析，吸收過程的壓力越高，越有利于吸收過程的進行，氣相中硫化物的分壓越大，吸收的推動力越大，因而吸收速率越快。哈爾濱氣化廠從德國黑水泵加壓氣化廠引進 SCS低溫甲醇洗滌工藝，由于原料路線和生產能力的調整，原有操作參數(shù)的范圍發(fā)生了較大變化。 操作費用低 甲醇溶液的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，粘度和腐蝕性小，不需加入消泡劑，在運行中不會被降解或分解，且使用補充量較少。 (6) 由于溶劑吸收能力的差別， NHD 工藝的溶劑循環(huán)量較大，導致 NHD 工藝的動力消耗和再生能耗增 加；同時 NHD溶劑比甲醇溶劑價格高，消耗也大。而 NHD 工藝的凈化氣中 H2S≤ 106， CO2≤ 400 106。 (c) 脫硫后的 NHD溶液再生需消耗熱量。 K) 冰 點： 22~29℃ 燃 點： 157℃ 粘 度： mPa (2) 不足之處 (a) 低溫甲醇洗在低溫 (50~60℃ )下操作，因而對設備和管道的材質及制造要求較高，部分換熱器 (主要是撓管式換熱器 )成本非常高，技術依賴于進口。低溫甲醇洗工藝技術成熟、工業(yè)應用成功的例子較多，我國已有 15 套大型合成氨裝置采用這一技術。該工藝軟件包由中國寰球工程公司提供，在完成了 MPa工作壓力下低溫甲醇洗工藝的計算機計算程序的開發(fā)后，為工藝包設計、初步設計和詳細設計提供了物料和熱量衡算的數(shù)據(jù)，利用該軟件包建成的大化肥低溫甲醇洗裝置已成功投運。 蘭州設計院在參與魯奇和林德兩個不同的低溫甲醇洗工藝流程的設計中積累了一定的設計經(jīng)驗。原料氣進入低溫甲醇洗裝置后，噴入少量循環(huán)甲醇，以防止氣體在低溫下結冰，避免系統(tǒng)發(fā)生堵塞。 魯奇公司的低溫甲醇洗工藝流程為氣化 — 脫硫 — 變換 — 脫碳，變換在脫硫和脫碳之間，而林德公司的低溫甲醇洗工藝則是變換后選擇性的一步法脫硫脫碳。因此世界上許多國家都在積極開展熱煤氣凈化與脫硫技術的研究開發(fā)工作。 煤氣凈化技術與發(fā)展 摘要： 潔凈煤技術是指煤炭在開發(fā)和利用過程中旨在減少污染與提高利用效率的運輸、加工、轉化及污染控制等技術，是使煤作為一種能源達到最大限度潛能的利用，而釋放的污染物控制在最低水平，達到煤的高效、清 潔利用的技術，其開發(fā)應用的宗旨是“提高效率、控制污染、促進發(fā)展”。 低溫甲醇洗工藝 (Rectisol Process)是德國林德（ Linde)公司和魯奇 (Lurgi)公司共同開發(fā)的采用物理收法的一種酸 性氣體凈化工藝，該工藝使用冷甲醇為酸性氣體吸收液，利用甲醇在 60℃左右的低溫對酸性氣體溶解度極大的物理特性，同時分段選擇地吸收原料氣中的 H2S、 CO2及各種有機硫等雜質。 低溫甲醇洗工藝 (Rectisol Process)是德國林德（ Linde)公司和魯奇 (Lurgi)公司共同開發(fā)的采用物理收法的一種酸性氣體凈化工藝 ，該工藝使用冷甲醇為酸性氣體吸收液，利用甲醇在 60℃左右的低溫對酸性氣體溶解度極大的物理特性，同時分段選擇地吸收原料氣中的 H2S、 CO2及各種有機硫等雜質。甲醇溶液由于吸收溫度低，其循環(huán)量相對較大，與林德工藝相比，能耗稍高，吸收塔的體積也較大。 國內進展 我國對低溫甲醇洗工藝的研究始于 20 世紀 70 年代，中石化蘭州設計院、南化集團研究院、浙江大學、上海化工研究院、大連理工大學等單位在該工藝的基礎理論研究方面都取得了一定的成果。 近年來，在低溫甲醇洗設備制造方面，國內也取得了可喜的進展。國內在建的部分采用低溫甲醇洗的大型煤制合成氨、甲醇生產裝置見表 11。 K) 熔 點： ℃ 沸 點： ~℃ 毒 性： 有毒，空氣中允許濃度為 50 mg/m3以下 圖 21 低溫甲醇洗工藝流程框圖 采用低溫甲醇洗的優(yōu)越性及不足 (1) 優(yōu)越性 (a) 甲醇在低溫高壓下，對 CO H2S、 COS 有極大的溶解度，而對 H CO、 CH4溶解度小，這樣既保證吸收效果而有效氣 H2損失又小。 NHD工藝 南化研究院開發(fā)的以聚乙二醇二甲醚為溶劑的 NHD 凈化技術自1993 年首次在魯南化肥廠實現(xiàn)工業(yè)化以來，已成功運用到國內 40 多家中小化肥廠的脫硫脫碳，比較大的如黑化、淮化的“ 18 NHD 溶劑無腐蝕性，因而設備可采用碳鋼制作，填料可采用塑料環(huán)，投資省。 (2) 低溫甲醇洗選擇吸收性較好。 (5) NHD 工藝流程相對簡單，裝置投資較低。 低溫甲醇洗技術優(yōu)勢 吸收能力大 甲醇在低溫下，對 CO H2S、 COS 的溶解度較大，據(jù)計算，在 的壓力下， 1m3甲醇溶液能吸收 CO2160180m3，而 1m3NHD溶液僅能吸收 CO2 4055m3，甲醇對 CO2的吸收能力是 NHD 溶液的 4 倍左右，在吸收等量酸性氣體時低溫甲醇洗的甲醇溶液循環(huán)量小，裝置設備數(shù)量較少，總能耗較低。由于操作溫度較低，為有效回收能量和降低能耗，工藝流程較復雜，換熱設備多。采用的工藝過程如下：粗煤氣首先用低溫甲醇清洗，煤氣中的酸性氣體被甲醇吸收下來，然后將吸收了酸性氣體的