低溫甲醇洗工藝原理

一、崗位生產(chǎn)任務(wù) 

        從煤氣化來的粗煤氣經(jīng)過變換后送低溫甲醇洗裝置凈化，由于變換氣中含有大量的CO₂、H₂S和有機硫、HCN、石腦油以及其它雜質(zhì)，其中H₂S和有機硫、HCN、石腦油等雜質(zhì)帶入合成系統(tǒng)會導(dǎo)致合成催化劑活性降低或永久失活，因此必須清除變換氣中的這些有害氣體雜質(zhì)。低溫甲醇洗裝置就是通過甲醇洗滌脫除變換氣中含有的大量CO₂和H₂S、有機硫、HCN、石腦油以及其它雜質(zhì)，使變換氣得到凈化，滿足合成氣的凈化度要求；被甲醇吸收的H2S和有機硫，在甲醇洗裝置內(nèi)富積濃縮后，送WSA硫回收裝置生產(chǎn)硫酸產(chǎn)品，使排放尾氣中的硫化物含量達到環(huán)保要求。
二、 工藝原理
         1、甲醇吸收CO₂、H₂S是物理吸收。即：利用甲醇溶液對CO₂、H₂S能進行選擇吸收的特性來脫除粗煤氣中的CO₂、H₂S
用硬、軟酸堿理論說明甲醇吸收CO₂、H₂S的原理：具有大的電子對接受體的分子叫軟酸；具有小的電子對接受體的分子叫硬酸。具有大的電子對給予體的分子叫軟堿；具有小的電子對給予體的分子叫硬堿。這就是硬軟酸堿理論，按此理論，酸堿反應(yīng)的基本原則應(yīng)該為：“硬親硬、軟親軟、軟硬交界不分親近”。甲醇分子結(jié)構(gòu)：CH₃-OH是由甲基CH₃⁺和羥基-OH^-兩個官能團組成的分子，而甲基CH₃⁺是一軟酸官能團，羥基-OH^-是一硬堿官能團。H₂S屬于硬酸軟堿類，即H^＋為硬酸，HS^－為軟堿，CO₂屬于硬酸類，所以甲醇吸收H₂S、CO₂這也反應(yīng)了甲醇既可吸收CO₂又可吸收H₂S之特性。甲醇對CO₂、H₂S、COS有高的溶解度，而對H₂、CH₄、CO等溶解度小，說明甲醇有高的選擇性，另一方面表現(xiàn)在甲醇對H₂S的吸收要比CO₂的吸收快好幾倍，甲醇對H₂S溶解度比CO₂大，所以可以先吸收CO₂再吸收H₂S。
        2、甲醇在吸收了變換氣中的石腦油、H₂S、COS、CO₂后，為使甲醇能夠循環(huán)利用，必須對富甲醇進行再生恢復(fù)吸收能力，再生采用了三種方法。
        （1）減壓閃蒸、氮氣氣提再生：將變換氣吸收系統(tǒng)在加壓條件下吸收了CO₂的甲醇進行四級減壓閃蒸，通過閃蒸和氮氣氣提，使溶解在甲醇中的CO、H₂、CH₄、CO₂、H₂S等被釋放出來，甲醇就可再重復(fù)作為吸收劑使用。
        （2）加熱再生：通過減壓閃蒸再生，可將甲醇中溶解的大部分CO、H₂、CH₄、CO₂氣體釋放出來，但對于溶解度很高的H₂S、COS來說，仍然還有部份不能釋放出來，因而為保證甲醇的再生程度，只有對甲醇進行加熱，使甲醇溶液中溶解的氣體被甲醇蒸汽氣提出來，達到甲醇完全再生的目的。
        （3）預(yù)洗再生（萃取和精餾）：在以褐煤加壓煤氣化生產(chǎn)粗煤氣的工藝流程中，由于氣體中含有石腦油，所以在預(yù)洗甲醇脫除有害雜質(zhì)的過程中，石腦油被甲醇吸收溶解，為了回收甲醇和石腦油成分，避免造成浪費和環(huán)境污染，就必須將石腦油從甲醇溶液中分離，因而設(shè)置了萃取再生的裝置。工藝過程中，將甲醇和石腦油混合溶液按1：1比例加入化學(xué)軟水，形成石腦油-水-甲醇的三元混合溶液，由于甲醇和水能夠以任意比例完全互溶，而石腦油和水不互溶，從而將石腦油從甲醇中萃取出來，經(jīng)過靜置分離，形成石腦油在上層，甲醇-水混合物在下層，有明顯邊界的分層。分離后就可單獨得到石腦油和甲醇-水混合物，從而達到從甲醇中脫除石腦油的目的。分離了石腦油的甲醇-水兩元混合液送入甲醇水精餾塔中進行加熱精餾提純，在塔頂?shù)玫郊儍舻募状?，返回到吸收系統(tǒng)中循環(huán)利用，塔底含微量甲醇的廢水送生化處理后排放。

        3、低溫甲醇洗脫硫、脫碳技術(shù)特點
        （1）甲醇溶劑在低溫下對CO₂、H₂S、COS等酸性氣體吸收能力極強，溶液循環(huán)量小，功耗少。
        （2）溶劑不氧化、不降解，有很好的化學(xué)和熱穩(wěn)定性。
        （3）凈化氣質(zhì)量好，凈化度高達：CO₂≤10PPm，H₂S≤0.1PPm。
        （4）溶劑不起泡。
        （5）具有選擇性吸收H₂S、COS和CO₂的特性，可分開脫除和再生。
        （6）甲醇溶劑廉價易得，但甲醇有毒，對操作和維修要求嚴格。

        4、氣體凈化過程對吸收劑的要求

        吸收劑的吸收能力；吸收劑的選擇性；吸收劑的飽和蒸汽壓；吸收劑的沸點；吸收劑的比熱；吸收劑的粘度；熱化學(xué)穩(wěn)定性；凝固點；吸收劑價廉、容易取得、可燃性小、毒性低、腐蝕性小、起泡性低等。

        5、基本概念
        （1）吸收：使混合氣體與適當(dāng)液體接觸，氣體中一個或幾個組分便溶解于該液體內(nèi)而形成溶液，不能溶解的組分則保留在氣相中，于是將混合氣體的組分得以分離，這種利用各組分溶解度不同而分離氣體混合物的操作稱為吸收。
        （2）解吸：使溶解于液相中的氣體釋放出來的操作，是吸收的逆過程。
        （3）精餾：將由揮發(fā)度不同的組分所組成的混合液，在精餾塔中同時多次進行部分氣化和冷凝，使其分離成幾乎純態(tài)組分的過程。                                                                                                             

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