低温甲醇洗工艺研究

摘　要：低温甲醇洗工艺是典型的物理吸收脱硫、脱碳方法。该工艺是以甲醇为吸收溶剂，利用甲醇在低温下对酸性气体溶解度极大的特性，脱除原料气中的酸性气体。低温甲醇洗工艺的气体净化度高，可以将变换气中的CO2脱至小于20ppm；H2S脱至小于0.1ppm。低温甲醇洗工艺还具有技术先进、运行可靠、参数稳定等优点，是现在比较理想的脱硫脱碳工艺流程。

关键词：低温甲醇洗　技术特征　工艺特质

一、低温甲醇洗技术简介

低温甲醇洗工艺是20世纪50年代，由德国鲁奇（Lurgi）公司和林徳（Linde）公司联合开发的一种原料气净化方法。低温甲醇洗技术是一种纯物理吸收过程。根据CO2、H2S、COS等酸性气体在甲醇中有较大的溶解度，而氢气、氮气、一氧化碳在其中的溶解度很小而吸收的，因而用甲醇吸收原料气中的CO2、H2S等酸性气体，而H2、CO的损失很小。

在同一温度下，CO2、H2S、H2O等的溶解度远大于H2和CO，所以低温甲醇法易除去CO2、 H2S。随着温度的降低CO2、H2S在气体在甲醇的溶解度增大，而H2、 CO变化不大，因此，此法易在较低温度下操作。由于H2S在甲醇中的溶解度比CO2更大，所以用甲醇脱除CO2的同时也能把气体中的H2S一并脱除掉。

二、低温甲醇洗净化吸收的原理、工艺特点及其不足

1.低温甲醇洗净化吸收的原理

低温甲醇洗是指在一定的压力和低温下，把变换气中所含的酸性气体CO2、H2S、COS和硫醇等脱除的工艺过程。由于甲醇吸收酸性气体的过程没有化学反应发生，因此属于物理吸收，其吸收原理是：以低温甲醇有机溶剂为吸收剂，利用CO2、H2S、COS比H2、CO在吸收剂中溶解度大的特性而除去，吸收后溶液的再生依靠简单的闪蒸解吸和气体放出CO2、H2S 等。

2.低温甲醇洗净化的工艺特点

首先，低温甲醇洗工艺可以保证净化气中H2S、CO2的含量满足合成气的需要而且可以彻底除去合成气中的硫化物，延长甲醇合成催化剂的寿命。低温甲醇洗涤法可以脱除气体中的多种组分，在-30℃到-70℃的低温下，甲醇可以同时脱除气体中的H2S、COS、CS2、RSH、C4H4S、CO2、HCN、NH3、NO以及石蜡烃、芳香烃、粗汽油等组分，并可同时使气体脱水，彻底干燥，所吸收的有用组分可以在甲醇再生过程中回收

其次，低温甲醇对CO2、硫化物的吸收能力大溶液循环量低，可减少管道和设备尺寸，降低系统消耗。而与此同时，吸收CO2、硫化物的富甲醇经闪蒸、气提、热再生可循环使用。闪蒸和气提出的CO2可达标排放，再生产生的酸性气体经硫回收后可达标排放，生产副产品硫磺。

第三，热再生废水含微量甲醇可用以煤浆制备，降低系统水消耗并减少污水处理负荷。与此同时，气体的净化度相对较高，净化气中总硫含量可脱到0.1cm3/m3以下，CO2可净化到10cm3/m3以下，低温甲醇洗涤法适用于对硫含量有严格要求的化工生产。

最后，此项技术可选择性地脱除原料气中的H2S和CO2，并分别加以回收，由于低温时H2S、COS和CO2在甲醇中的溶解度都很大，动力消耗低，同时，甲醇的热稳定性和化学稳定性好。同时，甲醇还比较便宜容易获得。在低温下H2和CH4等在甲醇中溶解度较低，甲醇的蒸汽压也很小，这就使有用气体和溶剂的损失保持在较低水平。

3.低温甲醇洗的不足

一般来说，低温甲醇洗的技术有以下缺点

3.1为降低能耗，回收冷量，换热设备较多而使流程变长，特别是再生过程比较复杂。

3.2因其工艺是在低温条件下操作，因此设备的材质要求要高。

3.3甲醇自身的毒性会影响人的健康。甲醇的毒性大，当吸入10ml时就会双目失明，吸入30ml时就会致命，在空气中甲醇的允许含量为50mg/m3。因此，设备制造和管道安装的质量要求严格，操作应谨慎小心，严防泄漏等事故的发生。还应有安全措施。

三、国内外低温甲醇洗工艺

目前，国外低温甲醇洗工艺有林德工艺和鲁奇工艺二种流程，二者的基本原理十分相似，且技术上经过一定的运用，都十分成熟；而在国内方面，大连理工大学在这项技术上十分领先，取得了一定的成绩

1.林德低温甲醇洗工艺流程

林德低温甲醇洗工艺流程采用林德自己的专利设备－高效绕管式换热器，通过提高换热效率，尤其是多股物流的组合换热，这在很大程度上能够有效安排设备布局，节省，能耗较省；但高效绕管式换需要国外设计（可国内制造）。一般来说，原料气进入低温甲醇洗装置后，喷入少量循环甲醇，防止气体结冰，避免系统阻塞。而在甲醇溶剂循环回路中设置甲醇过滤器，除去FeS、NiS 等固体杂质，防止其在系统中积累而堵塞设备和管道。一般采用氮气气提浓缩硫化氢，二氧化碳回收率70%。

2.鲁奇低温甲醇洗工艺流程

鲁奇低温甲醇洗工艺流程没有中间循环甲醇提供冷量，因此，冷量一般是通过外部供给的方式；甲醇溶液吸收温度低，甲醇溶液循环量相对较大，相对于林德流程能耗稍高，吸收塔的尺寸也较大。系统冷量全部由外部提供，操作调节相对灵活。

3.大连理工大学低温甲醇洗工艺流程

从1983 年开始，大连理工大学开始进行低温甲醇洗的工艺过程研究，而且在1999 年在中石化等企业的帮助下，这个项目研究通过了中石化的检验，并于2000 年获得了中石化科技进步三等奖，得到了两项国内专利。经改进后该技术采用六塔流程，与林德工艺相似，但其冷负荷和设备投资比林德工艺低10%。

参考文献

[1]杜兆海,胡庆彪. 低温甲醇洗气体净化工艺及其技术研究[J]. 河南化工, 2011(10).

[2]贺可顺,范明智,周远. 低温甲醇洗技术在煤制甲醇项目中的应用[J]. 大氮肥,2010(06).

[3]张国民,楚文锋,耿恒聚.低温甲醇洗工艺的研究进展与应用[J]. 化学工程师, 2010(10).

作者简介：邓长江 1983.10 男、汉族，大学本科，助理工程师，从2007年起长期从事化工工艺生产管理。