【正文】 溶劑應(yīng)具有較好的脫除有機(jī)硫和無(wú)機(jī)硫的能力。 (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% 。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。 低溫甲醇洗設(shè)備國(guó)產(chǎn)化方面進(jìn)程較快。目前，低溫甲醇洗技術(shù)還需引進(jìn)工藝包。另有 3 套裝置正在技術(shù)談判之中，屆時(shí)我國(guó)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。 針對(duì)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(duì)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。在滿足工藝要求的前提下，裝置投資得以降低。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。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)備小；變換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(zhǎng)，投資較高。 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 。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?jī)H為 7kg/h，可見用量極低。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。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。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。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。 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)。 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。 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。另外， NHD 為國(guó)內(nèi)技術(shù)，軟硬件費(fèi)用均較低，而低溫甲醇洗為國(guó)外技術(shù)，需要購(gòu)買國(guó)外專利技術(shù)。 (3) 低溫甲醇洗的氣體凈化度更高。 (2) 不足之處 (a) CO2回收率比低溫甲醇 洗低，約為 85%。 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。 (d) 甲醇價(jià)廉易得，消耗指標(biāo)低，運(yùn)行費(fèi)用較低。 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。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。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(guó)內(nèi)兩項(xiàng)專利申請(qǐng)。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。目前，國(guó)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。對(duì)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。 XXX 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 2020 級(jí) 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(jí)： 2020 級(jí)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(jī)?cè)u(píng)定表 姓名 XXX 班級(jí) 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(píng)語(yǔ)及評(píng)分 成績(jī)： 簽字（蓋章） 年 月 日 答辯小組評(píng)價(jià)意見及評(píng)分 成績(jī)： 簽字（蓋章） 年 月 日 教學(xué)系畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)指導(dǎo)小組意見 簽字（蓋章） 年 月 日 學(xué)院畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)指導(dǎo)委員會(huì)審核意見 簽字（蓋章） 年 月 日 說(shuō)明： 以上各欄必須按要求逐項(xiàng)填寫。從氣化爐出來(lái)的煤氣往往夾帶粉塵、硫化物等，這些物質(zhì)不僅對(duì)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(duì)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。此外，該工藝還廣泛應(yīng)用于甲醇合成、基合成、工業(yè)制氫、城市煤氣和天然氣脫硫等生產(chǎn)裝的凈化工藝中。近期魯奇公司新設(shè)計(jì)的低溫甲醇洗裝置將相關(guān)設(shè)備組合為一體，依靠液位和重力輸送液體，減少了機(jī)泵和管道的數(shù)量和裝置投資費(fèi)用。目前國(guó)內(nèi)已有多套大型酸性氣體凈化裝置采用了低溫甲醇洗工藝，有的裝置已運(yùn)行 近 20 年，在設(shè)計(jì)、施工、安裝、操作等方面都積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。這些設(shè)備不僅使用了國(guó)內(nèi)目前難以掌握的 低溫鋼材料的加工技術(shù)，而且體積龐大，單臺(tái)設(shè)備最大直徑為Φ 2300 mm，長(zhǎng) 55000 mm,質(zhì)量為近百噸。世界上第一套低溫甲醇洗工業(yè)化裝置于 1954 年建于南非薩索爾。 (c) 甲醇的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性好，粘度小，腐蝕性小。該技術(shù)以能耗低、凈化度高等特點(diǎn)，受到了使用廠家的普遍好評(píng)，目前，國(guó)內(nèi)還有許多廠 家正準(zhǔn)備采用 NHD脫硫脫碳技術(shù)。 (d) 采用 NHD 脫硫脫碳流程短，操作方便。另外，低溫甲醇洗對(duì)氣 體中的有機(jī)硫等雜質(zhì)吸收能力也很強(qiáng)，而 NHD對(duì) COS的吸收能力較差，脫硫前需設(shè)置有機(jī)硫水解工序。而 NHD 工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單，其操作溫度在 5150℃之間，普通碳鋼即可滿足要求。酸性氣體的脫硫脫碳可在兩個(gè)吸收塔或同一個(gè)塔內(nèi)分段選擇 性地進(jìn)行，且回收的 CO2純度能滿足尿素生產(chǎn)的需要，從富含 H2S 的尾氣中可直接回收硫磺。此外，甲醇具有毒性，給操作和維修帶來(lái)一些困難，這些都是該工藝的不足之處。 溫度 在低溫甲醇洗工藝中，影響硫化物脫除效果的最重要因素是溫度。 甲醇的質(zhì)量 進(jìn)入低溫甲醇洗滌塔的甲醇純度，包括甲醇的含水量、甲醇中硫化物和二氧化碳的濃度等，對(duì)硫化物的吸收效果都有重要影響。因此凈煤氣中有機(jī)硫都能達(dá)到工藝控制指標(biāo)。 壓力的選擇 盡管低溫甲醇洗滌的壓力是由氣化爐的操作壓力決定的，但是控制系統(tǒng)壓差的增大對(duì)吸收過程有利。尤其嚴(yán)重的是，當(dāng)甲醇中硫化物較高時(shí)，甲醇中的硫化物將揮發(fā)到凈化氣中，直接導(dǎo)致凈化氣體不合格，硫化物超標(biāo)。羰基鐵的生成對(duì)生產(chǎn)十分不利。 加入 HaOH 溶液可以防腐，加入多少比較合適呢 ?德國(guó)林德公司經(jīng)研究得出以下結(jié)論：在有機(jī)溶劑中堿性物質(zhì)的濃度維持在。該工藝技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛。此外，該工藝氣體損失量小， C2O 純度高、產(chǎn)量大。 魯奇低溫甲醇洗配置在謝爾氣化或魯奇煤氣化的下游，流程的安排為氣化 —— 脫硫 —— 變換 —— 脫碳。低溫甲醇洗被廣泛應(yīng)用于合成氨、合成甲醇和其它羰基合成、制氫、城市煤氣和天然氣脫硫等的氣體凈化裝置中。 通過對(duì)流程的模擬優(yōu)化，尋找裝置投資和操作費(fèi)用的最佳點(diǎn)。這樣可使投資費(fèi)用大大下降。 國(guó)內(nèi)對(duì)低溫甲醇洗工藝的消化和技術(shù)開發(fā) 低溫甲醇洗裝置的建設(shè) 自從 70 年代引進(jìn)低溫甲醇洗裝置以來(lái)，我 國(guó)目前共有低溫甲醇洗裝置 12 套，其中 9 套已投入生產(chǎn)， 2 套試生產(chǎn)， 1 套正在建設(shè)之中。該軟件在山西化肥廠、寧夏化工廠和烏石化化肥廠低溫甲醇洗裝置的標(biāo)定、瓶頸分析 、增產(chǎn)改造方案確定中發(fā)揮了很大的作用。在新工程的設(shè)計(jì)中，已確定僅引進(jìn)工藝軟件包，國(guó)內(nèi)完成基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和詳 細(xì)設(shè)計(jì)。 表 51 渭河、九江、蘭化低溫甲醇洗裝置設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率 裝置的技術(shù)改造 通過長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐，特別是裝置技術(shù)標(biāo)定，前三套渣油廠對(duì)低溫甲醇洗裝置原設(shè)計(jì)中存在的問題有了一定的認(rèn)識(shí)，并相應(yīng)采取了多項(xiàng)技術(shù)改造，包括增設(shè)甲醇過濾器、更換或增設(shè) E改變 C5 塔甲醇水的進(jìn)料位置、變換部分增設(shè)除氨設(shè)施、更換 E11 和 E15 等等。建議加強(qiáng)對(duì)此塔盤的消化，應(yīng)用在化學(xué)工程中已成熟的高效塔盤，提高設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化率。 6 煤氣凈化過程脫硫和脫碳工藝 Shell煤氣化技術(shù)變換氣主要特點(diǎn)： (1) CO2的含量高， CO2分壓大，以 1000 t/d 合成氨計(jì)變換氣中的的濃度約為 (以變換氣中 CO 的含量為 3%時(shí)計(jì) )， CO2分壓高達(dá) MPa(A)。目前全世界運(yùn)行的裝置比較多，在我國(guó)也有十多套在成功地運(yùn)行 ，技術(shù)成熟可靠，操作經(jīng)驗(yàn)豐富?？梢?，低溫甲醇洗工藝除投資較高外，在凈化度、消耗費(fèi)用和操作運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等其它方面都優(yōu)于 NHD 工藝，特別是對(duì)于 Shell煤氣化，低溫甲醇洗工藝是最佳的脫硫脫碳方法。 TGF 脫硫機(jī)理： 煤氣中氧含量較低時(shí)： 3H2S+Fe2O3 表 65 TGF 與 Sulfa Treat 綜合比較 由上述脫硫劑硫容及脫硫效果來(lái)看，無(wú)論是國(guó)內(nèi)產(chǎn)品還是國(guó)外產(chǎn)品其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都不如 TGF煤氣高效脫硫劑。 在臨近畢業(yè)之際，我還要借此機(jī)會(huì)向在這三年中給與了我?guī)椭椭笇?dǎo)的所有老師表示由衷的敬意，感謝他們?nèi)陙?lái)的辛勤栽培。在臨近畢業(yè)之際，我衷心的祝愿我們的學(xué)校會(huì)越來(lái)越好！