大连理工大学低温甲醇洗资料

大连理工大学低温甲醇洗工艺包设计工作简介一技术基础大连理工大学化工学院从1983年开始就从事低温甲醇洗装置模拟分析优化研究工作，于1993年成功地开发了“低温甲醇洗装置模拟系统(RPS：Rectisol Process Simulator)”，以后又对此软件不断完善，形成了“RPS’95版”、“RPS’96版”、“RPS’2007版”。

软件中热力学模型采用马丁－候状态方程和L－K状态方程相结合，部分气液平衡数据为浙江大学实验数据，通过回归求得二元交互作用参数。

用此软件先后对镇海化肥厂、新疆乌鲁木齐化肥厂、宁夏化肥厂、大连化学集团公司化肥厂、兰州化肥厂、九江化肥厂、渭河化肥厂和上海焦化有限公司的低温甲醇洗装置进行设计工况和实际工况的模拟分析，提出了一系列改进操作和改造装置的建议，得到厂家的好评。

在合成氨方面的软件开发工作先后获得中国石化总公司1988年度和1994年度科技进步二等奖和优秀软件一等奖，国家1989年度优秀工程软件银质奖。

大连理工大学在对低温甲醇洗工艺研究过程中又不断创新，成功地开发了一个新的节能型低温甲醇洗工艺流程，形成了两项专利技术(专利号为ZL94101447.9和ZL94105767.4)。

据此两项专利技术成功地开发了两个工艺包：“新疆乌鲁木齐化肥厂低温甲醇洗装置扩产10%工艺包”和“低温甲醇洗专利技术工艺包”。

于1999年11月在大连通过了中石化组织的专家鉴定，分别达到了国内领先和国际先进水平。

这项工作获得中国石化总公司2000年度科技进步三等奖。

2001年获得一项专利技术的专利权（专利号为ZL01138812.9），是在前两项专利技术基础上不断完善的结果，此专利技术在能耗上具有很大优越性。

低温甲醇洗专利技术情况：1）一种低温甲醇洗净化方法。

专利号：ZL94101447.9；2）用甲醇吸收回收酸性气的方法。

专利号：ZL94105767.4；3）一种节能型原料气净化甲醇洗方法。

专利号：ZL01138812.9。

二低温甲醇洗工艺简介2.1 工艺特点低温甲醇洗工艺具有以下主要特点：(1) 它可以同时脱除原料气中的H2S、COS、RSH、CO2、HCN、NH3、NO以及石蜡烃、芳香烃、粗汽油等组分，且可同时脱水使气体彻底干燥，所吸收的有用组分可以在甲醇再生过程中回收。

(2) 气体的净化度很高。

净化气中总的硫含量可脱至0.1ppm以下，CO2可脱至10ppm 以下。

(3) 吸收的选择性比较高。

H2S和CO2可以在不同设备或在同一设备的不同部位分别吸收而在不同的设备和不同的条件下分别回收。

由于低温时H2S和CO2在甲醇中的溶解度都很大，所以吸收溶液的循环量较小，特别是当原料气压力比较高时尤为明显。

另外，在低温下H2和CO等在甲醇中的溶解度都较低，甲醇的蒸气压也很小，这就使有用气体和溶剂的损失保持在较低水平。

(4) 甲醇的热稳定性和化学稳定性都较好。

甲醇不会被有机硫、氰化物等组分所降解，在操作中甲醇不起泡、纯甲醇对设备和管道也不腐蚀，因此，设备与管道大部分可以用碳钢或耐低温的低合金钢。

甲醇的粘度不大，在-30℃时，甲醇的粘度与常温水的粘度相当，因此，在低温下对传递过程有利。

此外，甲醇也比较便宜容易获得。

(5) 当低温甲醇洗和液氮洗联合使用时，就显得更加合理。

液氮洗需要在-190℃左右的温度下进行，并要求气体彻底干燥，而低温甲醇洗的净化气就同时具有干燥和-60℃左右的特点，这就节省了投资和动力消耗。

2.2工艺原理低温甲醇洗是一种典型的物理吸收过程。

物理吸收和化学吸收的根本不同点在于吸收剂与气体溶质分子间的作用力不同。

物理吸收中，各分子间的作用力为范德华力；而化学吸收中为化学键力。

这二者的区别构成它们在吸收平衡曲线、吸收热效应、温度对吸收的影响、吸收选择性以及溶液再生等方面的不同。

物理吸收中，气液平衡关系开始时符合亨利定律，溶液中被吸收组分的含量基本上与其在气相中的分压成正比。

在化学吸收中，当溶液的活性组分与被吸收组分间的反应达到平衡以后，被吸收组分在溶液中的进一步溶解只能靠物理吸收。

物理吸收中，吸收剂的吸收容量随酸性组分分压的提高而增加，溶液循环量与原料气量及操作条件有关。

操作压力提高，温度降低，溶液循环量减少；在化学吸收中，吸收剂的吸收容量与吸收剂中活性组分的含量有关。

因此，在化学吸收中，溶液循环量与待脱除的酸性组分的量成正比，即与气体中酸性组分的含量关系很大，但与压力基本无关。

低温甲醇洗中，H2S、COS和CO2等酸性气体的吸收，吸收后溶液的再生以及H2、CO等溶解度低的有用气体的解吸曲线，其基础就是各种气体在甲醇中有不同的溶解度。

低温下，甲醇对酸性气体的吸收是很有利的。

当温度从20℃降到-40℃时，CO2的溶解度约增加6倍，吸收剂的用量也大约可减少6倍。

低温下，例如-40~-50℃时，H2S 的溶解度又差不多比CO2大6倍，这样就有可能选择性地从原料气中脱除H2S，而在溶液再生时先解吸回收CO2。

低温下，H2S、COS和CO2在甲醇中的溶解度与H2、CO相比，至少要大100倍，与CH4相比，约大50倍。

因此，如果低温甲醇洗装置是按脱除CO2的要求设计的，则所有溶解度和CO2相当或溶解度比CO2大的气体，例如COS、H2S、NH3等以及其他硫化物都一起脱除，而H2、CO、CH4等有用气体则损失较少。

通常，低温甲醇洗的操作温度为-30~-70℃，各种气体在-40℃时的相对溶解度，如下表所示：当气体中有CO2时，H2S在甲醇中的溶解度约比没有CO2时降低10%~15%。

溶液中CO2含量越高，H2S在甲醇中溶解度的减少也越显著。

当气体中有H2存在时，CO2在甲醇中的溶解度就会降低。

当甲醇含有水分时，CO2的溶解度也会降低，当甲醇中的水分含量为5%时，CO2在甲醇中的溶解度与无水甲醇相比约降低12%。

同样，根据气体在甲醇中的不同溶解度，可采用分级减压、惰性气体(氮气)气提或加热再生解吸的方法回收溶解的有用气体、以及得到CO2产品气、H2S酸性气体、放空尾气。

在中压下解吸可以回收溶解在甲醇中的少量H2和CO，中压越低回收的有效气体越多，但循环气体量增大，所需要的压缩功越大，即电耗越大，所以需要权衡二者最终确定最优的中压值。

在低压(常压，甚至负压)下解吸溶解的CO2气，压力越低解吸量越大，回收得到的CO2产品越多，但压力太低CO2气输送困难，负压操作则还需要电耗才能实现。

采用氮气气提，可进一步降低甲醇中溶解的CO2分压，可使CO2解吸更彻底些，相当于负压(接近真空)操作，通入的气提氮越多，CO2分压降低得越多，解吸得越彻底最终采用升温解吸，即热再生，使甲醇完全再生得到贫甲醇，同时得到H2S酸性气体。

H2S在甲醇中溶解度最大，也就最难解吸，采用外来热源加热甲醇到沸腾，用精馏的办法使得H2S彻底解吸出来。

加热介质用量越大，甲醇再生得越彻底。

根据以上工艺原理，低温甲醇洗系统至少应包括：原料气的吸收、有效气体的中压解吸、低压解吸及氮气提、热再生，等单元。

三工艺流程优点大连理工大学低温甲醇洗工艺流程是在吸收国内、外同类装置的优点、弥补其不足的基础上，同时加入了大连理工大学的专利技术以及汲取我们设计已开车成功的十几套装置的经验后最终设计出来的。

设计的工艺流程有以下特点：①采取多项措施保证系统甲醇中更低水含量·对换热网络的合理匹配，使得进吸收塔之前的甲醇水分离罐温度更合理，减少原料气带入主系统水量。

·合理设计甲醇水分离罐的几何尺寸，同样减少原料气带入主系统水量。

·合理确定甲醇水分离塔的等设备参数，如塔板数，塔径、再沸器传热面积，换热器传热面积等，保证甲醇和水的分离效果。

·合理设计甲醇水分离塔的工艺条件，特别是塔顶甲醇的加入量。

·增加必要的设备和措施减少甲醇水分离罐带入甲醇水分离塔的气体量，减轻塔的操作负荷。

·增加必要的系统甲醇中水含量不正常的操作手段，使得装置在不停车和不损失甲醇的情况下逐步降低水含量。

②对系统的换热网络进行合理匹配，系统的用能更加合理，系统补冷更加合理，冷耗更少。

②选择合适的工艺操作条件，采用升温气提，减少气提氮用量。

③采用半贫液循环方式，降低系统能耗。

④采用多种类型换热设备相结合的方法，同时选择适宜的部位设置不同规格和型式的过滤器，减少换热器结垢，提高换热器的传热效果。

同时各塔塔板也减少了结垢，提高了传质效果。

⑤在装置不同设备用材选择上结合国内外市场及工程进度要求情况，选择更为合理，减少装置总投资，缩短工期。

四设计业绩以RPS软件为基础，大连理工大学先后完成了多个低温甲醇洗装置的工艺设计，并陆续开车成功，为摆脱我国完全依赖于引进国外工艺包技术的局面作出了巨大贡献，业绩见下表：大理理工大学低温甲醇洗装置工艺包设计业绩表五工作程序及范围5.1 工作程序1）接受业主与设计院提出的初步的原料气组成、净化工艺要求、公用工程规格及其它设计基础数据（技术规格书）；2）确定工艺流程，进行初步的工艺计算，完成技术建议书供业主与设计院评议；3）技术谈判与商务谈判，签定技术附件和合同；4）开工会，提供确定的原料气组成、净化工艺要求、公用工程规格及其它设计基础数据；5）完成工艺设计包初版；6）工艺设计包审查会；7）完成工艺设计包终版，交付业主与设计院。

5.2工作范围内容：深度按SHSG-052-2003《石油化工装置工艺设计包（成套技术工艺包）内容规定》要求；技术服务：工程设计审查，技术培训、开车指导及操作手册等；工期：90天左右。