【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 好溶劑。但具有腐蝕性，能耗較高。 低溫甲醇洗法：稱 Rectisol法，為冷甲醇工藝，由林德和魯奇 (Lindeamp。Lurgi) 50年代聯(lián)合開發(fā)的， 1954年于南非工業(yè)化。利用低溫下甲醇的優(yōu)良特性脫除二氧化碳、硫化物以及氰化物、輕烴物質(zhì) ， 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，用以脫除變換氣中的二氧化碳和 H2S及微量的 CO， CH4，以制取合成氨所需的高純度氫氣，凈化氣中 CO210 ppm，幾乎不含硫化物。 70年代以煤碳和渣油為原料的大型氨廠，大部分采用此方法。目前運(yùn)行或在建的 Rectisol裝置超過 70套。由于原料氣操作壓力不同，對(duì)分離產(chǎn)品的需要也不同，因而低溫甲醇洗有各種不同的流程。低溫甲醉洗串液氮洗的凈化流程具有很大的優(yōu)越性，但對(duì)設(shè)備管道低溫材質(zhì)要求高、流程復(fù)雜、投資費(fèi)用大及有毒性，給操作和維修帶來困難。 Selexol是一種聚乙醇二甲醚的同系化合物的混合物， Selexol工藝被認(rèn)為是目前能耗最低的脫碳工藝，由 Alied Chemical公司開發(fā)，現(xiàn)歸屬 Norton公司。這種溶液具有穩(wěn)定性好、無(wú)毒、無(wú)腐蝕、不降解、不揮發(fā)等優(yōu)點(diǎn)。該工藝尤其適用于處理氣化和轉(zhuǎn)化裝置來的合成氣。其吸收率為 97%，回收率為 80%左右。 Selexol工藝流程描述如下 :吸收塔底的富液經(jīng)水力透平回收能量后進(jìn)入循環(huán)閃蒸罐，釋放出具有較小溶解度的氣體 H N CO CH4這些氣體經(jīng)壓縮后返回吸收塔底部 .來自循環(huán)閃蒸罐的溶液經(jīng)過常壓閃蒸罐釋放出約 70%的二氧化碳溶液進(jìn)入空氣汽提塔前需進(jìn)行真空閃蒸，以排出緩后可回收的少量二氧化碳，同時(shí)也釋放出雜質(zhì)氣體。脫除并回收二氧化碳后在汽提塔中溶液與塔底進(jìn)入的空氣逆流接觸進(jìn)行汽提再生，空氣與汽提出的 CO2一起排入大氣，汽提塔底部的再生溶液冷卻后返回吸收塔頂部循環(huán)使用 [2]。 膜吸收法 包括氣體分離膜技術(shù)和氣體吸收膜技術(shù)。氣體分離膜技術(shù)是基于氣體在膜中溶解和擴(kuò)散而實(shí)現(xiàn)的，分離過程的動(dòng)力是兩側(cè)氣體分壓的差別，但效果不佳，耗能 過大。氣體吸收膜技術(shù)是綜合了膜分離技術(shù) (設(shè)備緊湊 )和胺液吸收技術(shù) (高選擇技術(shù) )的膜分離技 術(shù)?；旌蠚怏w沿膜的一側(cè)流入，待分離組分 (如二氧化碳 )通過充滿在膜的微孔中的氣體向另一側(cè)擴(kuò)散時(shí)，被吸收液吸收，效果較好，但成本較高。 空氣分離 /排氣循環(huán)法 又稱 O2/CO2燃燒法：美國(guó) ANL開發(fā)的一種從鍋爐排氣中回收二氧化碳的新方法，該法用空氣分離獲得的 O2和一部分鍋爐排氣循環(huán)氣構(gòu)成的混合天然氣體代替空氣作燃料燃燒時(shí)的氧化劑，以提高燃料排氣時(shí)二氧化碳濃度。此法節(jié)約能耗，新疆大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 7 但效果一般 [2]。 化學(xué)吸收法 化學(xué)吸收法是利用二氧化碳和吸收液之間的化學(xué)反應(yīng)將二氧化碳從排氣中分離出來的方法。最初，一些 學(xué)者在用氨水、熱鉀堿溶液吸收二氧化碳方面作了許多工作，對(duì)于純氨水吸收二氧化碳的速度、低碳化度熱堿和有機(jī)胺催化熱堿吸收二氧化碳的速度的近似解和胺類活化熱鉀堿脫碳溶液氣一液平衡都作了深入研究。在上述研究的基礎(chǔ)上，大家發(fā)現(xiàn)利用有機(jī)胺作二氧化碳的吸收劑，是較好的方法。 熱鉀堿法：此法包括一個(gè)在加壓下的吸收階段和一個(gè)常壓下再生階段，吸收溫度等于或接近再生溫度。采用冷的支路，特別具有支路的兩段再生流程可以得到高的再生效率，從而使凈化尾氣中二氧化碳的分壓很低。 本菲爾法 :是在熱鉀堿法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，用此法可以有效地把 二氧化碳脫除到 1%2%。 “改良本菲爾法 ”是在碳酸鉀溶液中加入活化劑，以提高二氧化碳的吸收速率并降低溶液表面二氧化碳平衡能力。 胺吸收法：以胺類化合物吸收二氧化碳方法，與其它方法相比具有吸收量大、吸收效果好、成本低、洗滌劑可循環(huán)再使用并能回收到高純產(chǎn)品的特點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用 [2]。 奎屯錦疆煤化工制氣工藝介紹 煤氣化 煤的氣流床氣化即煤（通常為粉煤或水煤漿）與空氣、富氧或純氧（視不同情況加或不加蒸汽）進(jìn)行部分氧化反應(yīng)，制備以 CO、 H2 為主要成份的氣態(tài)產(chǎn)物。 一氧化碳變換 工藝氣離開 燃燒室進(jìn)入激冷室，穿過激冷水層洗去氣體中絕大部分炭黑。并經(jīng)洗滌水和工藝?yán)淠合礈烊A帶的炭黑送入一氧化碳變換爐。一氧化碳在高溫及催化劑的作用下與水蒸氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化成二氧化碳和氫氣 (CO+H2O??? CO2+H2)。在適宜的溫度和催化劑的條件下使變換爐出口氣體中 CO≤% 低溫甲醇洗工藝流程概述 整個(gè)流程有 6 座塔、 20 個(gè)換熱器、 13 臺(tái)泵和 1 臺(tái)壓縮機(jī)。 來自一氧化碳變換裝置的變換氣，在 40℃ 、 MPa 的狀態(tài)下進(jìn)入低溫甲醇洗裝置，流量為 223655 Nm3/h（ 222211 Kg/h），與來自循環(huán)氣壓縮機(jī) C1601經(jīng) E1602 冷卻后的循環(huán)氣進(jìn)行混合。由于低溫甲醇洗裝置是在 62℃ 的低溫條件新疆大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 8 下操作的，為了防止變換氣中的飽和水份在冷卻過程中結(jié)冰，在混合氣體進(jìn)入原料氣冷卻器 E1601 之前，向其中噴入 1047 Kg/h 貧甲醇，然后再進(jìn)入 E1601 與本裝置及來自液氮洗裝置的三種低溫成品物料 氣提尾氣、 CO2 產(chǎn)品氣和合成氣進(jìn)行換熱而被冷卻至 ℃ 。冷凝下來的水與甲醇形成混合物，冰點(diǎn)降低，從而不會(huì)出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象。甲醇水混合物與氣體一起進(jìn)入甲醇水混合 物分離器 V1601 進(jìn)行氣液分離，氣體進(jìn)入甲醇洗滌塔 T1601 底部，而分離下來的甲醇水混合物送往甲醇 /水 分 離塔 T1605 進(jìn)行甲醇水分離。 在 E1601 處 CO2 產(chǎn)品氣進(jìn)出口之間均設(shè)有旁路，通過調(diào)整旁路閥的開度，可以根據(jù)需要控制進(jìn)入 T1601 的氣體的溫度。 甲醇洗滌塔 T1601 分為上塔和下塔兩部分，共四段，上塔三段，下塔一段。下塔主要是用來脫除 H2S 和 COS 等硫化物的，來自 V1601 的原料氣首先進(jìn)入T1601 的下塔，被自上而下的甲醇溶液進(jìn)行洗滌， H2S 和 COS 等硫化物被吸收降低至 ppm以下，然后氣體進(jìn)入上 塔進(jìn)一步脫除 CO2。由于 H2S 和 COS 等硫化物在甲醇中的溶解度比 CO2 高，而且在原料氣中 H2S 和 COS 等硫化物的含量比 CO2 低得多，為了使出下塔的甲醇溶液由于吸收熱而造成的溫升減小至最低，僅用出上塔底部吸收了 CO2 的甲醇溶液總量的 50%來作為吸收劑，此部分甲醇溶液（ 228244 Kg/h）吸收了硫化物后從塔底排出，依次經(jīng)過 CO2/富甲醇換熱器 E161洗滌塔底富甲醇換熱器 E160含硫甲醇氨冷器 E1603，分別與來自 CO2 解吸塔 T1602 的 CO2 產(chǎn)品氣、來自閃蒸甲醇槽 V1607 經(jīng) 2甲醇富液泵P1602A/B 送出的甲醇、液氨進(jìn)行換熱，溫度由出塔底的 ℃ 依次降低至℃ 、 ℃ 、 ℃ ，然后經(jīng) LV16004 減壓至 進(jìn)入含硫甲醇閃蒸罐 V1602 進(jìn)行閃蒸分離。 上塔主要是用來脫除原料氣中的 CO2 的。經(jīng)下塔脫除硫化物后的原料氣通過升氣管進(jìn)入 T1601 上塔。由于 CO2 在甲醇中的溶解度比 H2S 和 COS 等硫化物小，且原料氣中的 CO2 含量很高，所以上塔的洗滌甲醇流量比下塔的洗滌甲醇流量大。吸收 CO2 后放出的溶解熱會(huì)導(dǎo)致甲醇溶液的溫度上升，為了充分利用甲醇溶液的吸收能力，減少吸收 甲醇流量，在設(shè)計(jì)上采取了分段取出冷卻的方法。甲醇吸收 CO2 所產(chǎn)生的溶解熱一部分轉(zhuǎn)化為下游甲醇溶液的溫升，另一部分在洗滌塔段間冷卻器 E1606 中與來自硫化氫濃縮塔 T1603 的低溫甲醇溶液換熱和在洗滌塔段間氨冷器 E1605 中利用 ℃ 的液氨蒸發(fā)制冷而移出。來自熱再生部分的貧甲醇經(jīng)冷卻后在 ℃ 下進(jìn)入 T1601 的頂部，其流量為 254071Kg/h（甲醇含量為 %,水含量 ≤%），進(jìn)上塔頂段的甲醇溶液吸收 CO2 后溫度由℃ 上升至 ℃ ，經(jīng)過 E1606 被冷卻至 ℃ 后進(jìn)入 上塔中段繼續(xù)吸收CO2；出中段的甲醇溶液溫度上升至 ℃ ，依次經(jīng)過 E1605 和 E1606 被冷卻至新疆大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 9 ℃ 后進(jìn)入上塔的第三段進(jìn)一步吸收 CO2，溫度上升至 ℃ 后出上塔；出上塔的甲醇溶液總量的 50%進(jìn)入下塔作為洗滌劑，剩余部分（ 228244 Kg/h）依次經(jīng)過合成氣 /富甲醇換熱器 E161洗滌塔底富甲醇換熱器 E160無(wú)硫甲醇氨冷器 E1604，分別與來自液氮洗 冷 的合成氣、來自閃蒸甲醇槽 V1607 經(jīng) 2甲醇富液泵 P1602A/B 送出的甲醇、液氨進(jìn)行換熱，溫度由出塔底的 ℃ 依次降低至 ℃ 、 ℃ 、 ℃ ，然后經(jīng) LV16006 減壓至 MPa 進(jìn)入無(wú)硫甲醇閃蒸罐 V1603 進(jìn)行閃蒸分離。 出洗滌塔頂?shù)膬艋瘹饬髁繛? Nm3/h（ 15590 Kg/h），在溫度為℃ 、壓力為 MPa 的狀態(tài)下送往液氮洗裝置作進(jìn)一步精制處理。 低溫甲醇洗的特點(diǎn) (1) 采取多項(xiàng)措施保證系統(tǒng)甲醇中更低水含量 ，使得近吸收塔之前的甲醇水分離罐溫度更合理，減少原料氣帶入主系統(tǒng)水量。 分 離罐的幾何尺寸，同 樣減少原料氣帶入主系統(tǒng)水量。 分 離塔的設(shè)備參數(shù)，如塔板數(shù)、塔徑、再沸器傳熱面積，換熱器傳熱面積等，保證甲醇和水的分離效果。 分 離塔的工藝條件，特別是塔頂甲醇的加入量。 ，減少甲醇水分離罐帶入甲醇水分離塔的氣體量，減輕塔的操作負(fù)荷。 ，使得裝置在不停車和不損失甲醇的情況下逐步降低水含量。 (2) 對(duì)系統(tǒng)的換熱網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行合理匹配 系統(tǒng)的能耗更加合理，系統(tǒng)補(bǔ)冷更加合理，冷耗更少。 (3) 選擇合適的工藝操作條件，減少 氣提氮用量 (4) 減少換熱器結(jié)垢，提高換熱器的傳熱效果 采用多種類型換熱設(shè)備相結(jié)合的方法，同時(shí)選擇適宜的部位設(shè)置不同規(guī)格和型式的過濾器，減少換熱器結(jié)垢，提高換熱器的傳熱效果。同時(shí)結(jié)垢 在 各塔塔板上 也減少了，提高了傳質(zhì)效果。 (5) 選材合理，減少投資 在裝置不同設(shè)備用材選擇上結(jié)合國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)及工程進(jìn)度要求情況，選擇更為合理，減少裝置總投資。 (6) 運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性好 低溫甲醇洗裝置與液氮洗裝置聯(lián)合使用，不僅可以回收利用液氮洗裝置的冷量，還可以作為液氮洗裝置的預(yù)冷階段，顯得更為經(jīng)濟(jì)合理。 新疆大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 10 影響水煤漿氣化反應(yīng)的 因素 煤質(zhì) 煤的性質(zhì)對(duì)氣化過程有很大影響。如煤的熱穩(wěn)定性和粘結(jié)性。但影響較大的還是煤的變質(zhì)程度和煤灰粘溫特性。 煤的變質(zhì)程度影響著煤的反應(yīng)活性，變質(zhì)程度低的反應(yīng)活性較高，變質(zhì)程度高的反應(yīng)活性較低。在水煤漿氣化這種氣流床的流動(dòng)方式中，煤與氣體的接觸時(shí)間很短。所以要求煤有較高的反應(yīng)性能。當(dāng)然，如果某種煤的反應(yīng)性較差，可以由粒度來彌補(bǔ)，粒度越小，反應(yīng)速度越快，但過細(xì)的粒度會(huì)影響煤漿的濃度。 煤漿的粘溫特性是指熔融態(tài)的煤灰，在不同溫度下的流動(dòng)特性，一般用熔融態(tài)煤灰的粘度來表示。在水煤漿加壓氣化中 ，為了保證煤灰以液態(tài)形式排出，煤灰的粘溫特性是確定氣化操作溫度的主要依據(jù)，為使煤灰從氣化爐中順利排出，熔融態(tài)煤灰粘度以不超過 250 厘泊爾為宜。 助熔劑 水煤漿氣化工藝的一個(gè)特點(diǎn)是高于煤灰熔點(diǎn)之上進(jìn)行氣化，煤灰熔點(diǎn)高，氣化爐操作溫度就要提高，氣化溫度提高，對(duì)耐火材料的要求就更加嚴(yán)格。而對(duì)于現(xiàn)有的耐火材料來說，氣化溫度過高，爐內(nèi)介質(zhì)對(duì)耐火材料的腐蝕就會(huì)加劇。從而使耐火材料的壽命大大縮短。所以為使氣化爐在一個(gè)合適的溫度下進(jìn)行氣化，就要想辦法降低煤的灰熔點(diǎn)。現(xiàn)有的方法就是添加助熔劑。在水煤漿中加入石灰石能改善灰渣的粘溫特性，使液態(tài)灰渣粘度降低。但是當(dāng)石灰石的添加量超過一定量時(shí)，熔渣順利流動(dòng)的范圍反而縮小，熔渣粘度將隨添加量的增加而增加，所以，石灰石的添加量也不宜過多，應(yīng)根據(jù)不同煤種經(jīng)實(shí)驗(yàn)后確定其添加量。 氧碳比的影響 隨著氧碳比的增加，將有較多的煤與氧發(fā)生燃燒反應(yīng)，放出較多的熱量，氣化爐溫度隨著升高，所以氣化溫度隨氧碳比的加而增加，同時(shí)，碳轉(zhuǎn)化率也隨著氧碳比的增加而增加，直至達(dá)到最大值（接近 100％）。而隨著氧碳比的增加，氣化效率先是增加到一定數(shù)值，然后卻開始降低，這是由于過量的氧氣進(jìn)入氣 化爐，導(dǎo)致 CO2 含量的增加，使有效氣體成份下降，從而使得氣化效率降低。 煤漿濃度的影響 對(duì)于給定的氧碳比，氣化爐溫度隨著煤漿濃度的降低而降低。煤漿濃度過高時(shí)，粘度急劇增加，流動(dòng)性變差，不利輸送和霧化，同時(shí)由于煤漿為粗分散的懸浮體系，存在著分散固體重力作用，而引起沉降的問題，因此水煤漿濃度過高時(shí)，易發(fā)生分層現(xiàn)象。故煤漿濃度也不能太高，原則是保證不沉降，流動(dòng)性能好，粘新疆大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 11 度小的條件下盡可能提高水煤漿濃度。 反應(yīng)溫度影響 提高氣化爐的溫度，有利于反應(yīng)的進(jìn)行，降低 CH4 的含量，改善出口氣中有 效氣體的組成，提高碳轉(zhuǎn)化率。但會(huì)導(dǎo)致 CO2 含量升高。另外，氣化溫度過高，將對(duì)耐火材料腐蝕加劇，影響或縮短了耐火材料的壽命，甚至燒壞耐火襯里。氣化溫度的選擇原則是在保證液態(tài)排渣的前提下，盡可能維持較低的操作溫度。由于煤種不同，操作溫度也不同，工業(yè)生產(chǎn)中，一般為 1300～ 1500℃ 。 氣化壓力的影響 氣化反應(yīng)是體積增大的反應(yīng)，提高壓力對(duì)化學(xué)平衡不利，但生產(chǎn)中普遍采用加壓操作，這是因?yàn)椋? 氣化加壓增加了反應(yīng)物的濃度，加快了反應(yīng)的速度，提高了氣化效率； 加壓氣化有利于提高水