關于增設C O2廢氣洗滌塔回收甲醇的探討

朱世高 何義海 王建軍（伊犁新天煤化工有限責任公司,新疆 伊犁 835000）

1 項目概況

國內某新建項目粗煤氣凈化工序采用德國林德公司先進低溫甲醇洗專利技術，脫除粗煤氣中烷烴類、CO2、H2S和COS等雜質以滿足下游合成裝置需要。結合國內低溫甲醇洗裝置運行狀況，為降低甲醇消耗，在工藝設計上都會進行不同程度的技術改進。

2 甲醇損失計算

CO2閃蒸罐頂部閃蒸出來的CO2廢氣經冷量回收后一股作為產品氣提塔的氣提介質氣提后再進行混合放空。數據見下表1。

表1 CO2廢氣放空主要數據表（設計值）

因本工段凈化裝置分為兩個系列，設計計算時按兩個系列共同增設一個CO2廢氣洗滌塔考慮。其計算如下：

兩系列滿負荷時每小時損失甲醇為：m1=2×655.28×0.0577%×32.04=24.228kg/h，一年按8000h計算，共損失甲醇為：m2=24.228×8000=1.93827×105kg=193.827t，現今甲醇市場價格按3000元/t計，則一年損失人民幣約為58.148萬元。

根據甲醇理化性質，從環保和經濟角度考慮，建議增設CO2廢氣洗滌塔，用水洗滌回收這部分甲醇。

3 流程設計與說明

3.1 流程設計

從設備操作彈性，處理能力、設備維修以及經濟性出發擬采用高效導向浮閥塔。為減少投資，充分利用現有設備，進行技術改造，兩系列CO2廢氣合并設計一個CO2廢氣洗滌塔（T001）,機泵兩臺（P002A/B）。

來自兩系列的CO2廢氣合并后，從底部進入T001與頂部自上而下脫鹽水逆流接觸洗滌后，合格廢氣進行放空，塔底洗滌水經P002A/B加壓后等體積分流（根據工況需要）送往各系列甲醇水分離塔。

3.2 洗滌水用量計算

由表1知CO2廢氣流量為G=1310.56Kmol/h，含甲醇Y1=0.75619Kmol/h。根據本工序尾氣洗滌塔設計資料，洗滌效率η=89.51%，則出塔尾氣中含甲醇：Y2=Y1(1-89.51%)=0.07932 Kmol/h。假設洗滌水用量為L(Kmol/h),其中含甲醇X2=0，塔底出口工藝水含甲醇X1；廢氣流量為G，進塔甲醇含量為Y1,出塔甲醇含量為Y2。

根據全塔物料衡算式可求出L。其公式為：G(Y1-Y2)=L(X1-X2)[1]

亨利定律適用于稀溶液，壓力＜0.5MPa下的情況。實驗表明，在一定溫度下，當溶質與溶劑一定時，亨利常數為m，Y=mX。

在20℃，101.3kPa下，查亨利系數表得此條件下甲醇水溶液亨利常數為m=0.205，則洗滌水用量為：L=240.486Kmol/h

查水密度表知，在0.12MPa，51℃下，洗滌所用脫鹽水密度ρ=985.87kg/m3，因此每小時用水量為4.3944m3/h。經此洗滌后，廢氣中甲醇在25ppm以下，達到環保要求。洗滌效率為89.51%，每年可回收甲醇173.495t。

4 項目可行性

4.1 經濟效益【2】

若增設CO2廢氣洗滌塔，年運行時間按8000h運行計算，每年能耗主要在洗滌水和電力。具體如下。

4.1.1 脫鹽水費用

化工廠脫鹽水成本價格在3.8-4.0元/t，按4.0元/t計，則每年脫鹽水消耗為13.863萬元。

4.1.2 電費

通過相關設計專家分析，新增設泵功率為5.5KW能滿足工況需求，年耗電4.4萬千瓦，因公司有自配發電廠，則每年電費約1.5萬元。

4.1.3 甲醇回收率為89.51%，則每年節約資金52.048萬元。因此，年經濟效益為36.685萬元。

4.2 系統水平衡影響

本工序甲醇水分離塔為浮閥塔，滿負荷處理水量為14.55m3/h，設計最大處理量為21.59m3/h。新增設CO2廢氣洗滌塔產生工藝水甲醇水分離塔能處理完畢，不會造成全系統水失去平衡的問題。

5 結語

通過新增CO2廢氣洗滌塔的設想，雖然增加了一定程度蒸汽消耗和動力消耗，增加了設備投資，但CO2廢氣洗滌后每年可回收甲醇173.495t，甲醇減少10%損失節約資金36.685萬元。從降本增效看，具有良好的經濟和環境效益。

[1]姚玉英主編，化工原理第二版下冊，天津：天津科技技術出版社，2004.

[2]中國石化集團上海工程有限公司編，化工工藝設計手冊第四版上冊，北京：化學工業出版社，2009.6.