低溫甲醇洗工藝節能優化的相關探討

曹晉斌

（山西潞安煤基合成油有限公司，山西長治 046100）

低溫甲醇洗工藝節能優化的相關探討

曹晉斌

（山西潞安煤基合成油有限公司，山西長治 046100）

隨著我國科學技術的不斷改進和發展，低溫甲醇洗工藝技術也取得了進一步的提升，盡管其應用效果與以前相比已經得到很大程度的改善，但是在能耗方面還有待改進，利用硫化氫脫除工藝能實現CO2的二次循環利用，進而達到減少甲醇循環量，降低整個生產過程總能耗的目的。因此，針對低溫甲醇洗工藝節能優化進行了分析和探究。

低溫甲醇洗；節能優化；分析

低溫甲醇洗工藝是在20世紀50年代出現的，它對高濃度酸性氣體的處理來說比較適宜，尤其是在凈化含硫水煤氣方面。該技術以其獨有的凈化效果好、應用靈活性強等特點而受到現代煤氣化工行業的廣泛歡迎，它不僅在去除硫化氫與二氧化碳方面能得到較好的效果，同時也能確保后期的加工工序不會受到硫化物等有害物質的影響。但這并不代表該技術就不存在缺陷，在工藝節能方面還需進一步改進。

1 低溫甲醇洗工藝節能優化的必要性

20世紀以后，我國的綜合國力得到了很大程度的提升，這為我國工業化的發展提供了保障，從目前的現狀看，我國的工業企業不僅在發展規模上進一步擴大，同時也在發展前景、發展深度上取得了較大進步，站在客觀的角度來看，這雖然是一種好現象，但同時也導致我國社會各行各業的發展對能源的依賴性逐漸增強，能源消耗量的激增導致我國能源緊缺的局面越來越嚴峻，再加上能源需求的多樣化特點，使我國經濟的長遠健康發展面臨極大的阻礙與挑戰。“多樣化”的能源需求并不難理解，它主要指的是在目前的形勢下，各種類別的能源在市場需求方面都顯著攀升，我國雖然地大物博，但是各種資源的儲量和分布存在極大的差異，以石油、煤炭和天然氣這三類主要的高需求資源為例，我國在煤炭資源的儲量上顯然要豐富得多，而天然氣和石油資源卻顯得極為匱乏，為了從根本上化解這一難題，我國選擇了大力推進煤化工業的發展道路，基于我國煤炭資源儲量豐富的特點，采用成本較低的煤炭資源來取代天然氣和石油資源的應用具有一定的可行性和必要性。大量研究已經證明，煤制油和煤制氣在所需投入的資金上顯然要比直接利用天然氣和石油資源劃算得多，這就意味著煤化工產品在我國具有廣闊的發展前景。然而，在煤化工產業的實際發展過程中，由于液體和氣體產品中含有一些硫化物、CO2等各種雜質，這些雜質屬于有害性物質，不僅會降低產品的整體質量，同時也很可能給生態環境帶來嚴重污染和破壞。所以，有必要在實際應用中對其采取適當的凈化處理措施。

以煤制氣產品作為討論對象，通常來說，應用比較廣泛的凈化技術主要有低溫甲醇洗工藝、栲膠脫硫法以及NHD氣體凈化工藝等，其中，以低溫甲醇洗工藝的優點最為顯著，因此，該工藝技術在大規模煤化工企業中廣受青睞。隨著低溫甲醇洗工藝應用領域的擴大，越來越多的人開始關注這一工藝的優劣性對比，盡管該工藝在實際運用中需要一次性投入巨額資金，但站在安全性、穩定性等角度考慮，低溫甲醇洗工藝的整體優勢仍然要比其他同類技術工藝高出許多，而且，伴隨我國節能改造技術的不斷更新和改進，將其應用于低溫甲醇洗工藝的節能改造之中，可在一定程度上降低該技術工藝的成本，這對解決我國嚴峻的能源緊缺問題來說是大有好處的。

2 低溫甲醇洗工藝節能優化的基本思路

理論和實踐研究表明，低溫甲醇洗工藝在實際應用過程中的最主要能耗來源于輸送甲醇時的動力能耗，從目前的現狀來看，我國的煤化工企業所排放的工藝氣體中最主要的成分是CO2，其他次要成分包括硫化物等酸性氣體，但這些物質的含量非常低，低溫甲醇洗工藝主要利用循環甲醇來達到去除硫化物等酸性氣體的目的，但是與此同時，也會導致二氧化碳被去除，如果可以利用其他技術方法來減少工藝氣體中CO2的含量，便可以有效控制甲醇的循環量，進而達到節約運送甲醇過程中的動力消耗的目的。采用對工藝氣體降溫的方式，可分離出工藝氣體中的少量CO2，然后再通過甲醇去除工藝氣體中的CO2，這樣便順利達到了降低甲醇循環量的目的。

3 低溫甲醇洗工藝節能優化的關鍵技術

3.1 對CO2進行液化分離

低溫甲醇洗的過程中可產生含量較低的硫化物等有害氣體及含量較高的二氧化碳氣體，整個工藝過程中循環甲醇不僅用來脫除硫化物等其他有害氣體，還要脫除二氧化碳，若能利用其他節能的工藝脫除工藝氣中的部分二氧化碳，就可以減少甲醇循環量，從而提高低溫甲醇洗工藝節能效益，寧夏石化公司通過低溫甲醇洗與二氧化碳液化分離技術的耦合來凈化需要處理的工藝氣，二氧化碳的液化分離主要通過降低溫度實現，較低溫度下工業氣中甲醇蒸汽的飽和蒸汽壓相應降低，所帶走的甲醇量就相應減少。顯然，該工藝技術的改進主要是通過采用液化分離的方式將部分二氧化碳分離出來而實現的，這樣一來，用于吸收二氧化碳的甲醇總量就會顯著降低，從而達到減少能耗的目的。經過工藝改造后的甲醇使用量大大降低，這樣不僅能起到減少整個甲醇循環過程中動力消耗的作用，同時也能最大限度避免冷卻系統產生的工作損耗，從而以最小的付出來確保系統的正常運行。另外，在經過甲醇脫除之后CO2的總含量顯著減少，同時也減少了氮氣的損耗，使得用于氣體回收的循環壓縮機的功率得到有效控制，能成功分離出來的二氧化碳濃度也要高得多，可以說兩全其美。

3.2 高壓閃蒸系統能量回收

液化分離的二氧化碳在經過閃蒸換熱器閃蒸后可為工業氣中二氧化碳的液化冷卻提供所需的冷量，其冷量的再利用減少了低溫甲醇洗過程中的冷量補充，減少了能耗。閃蒸回收冷量時，為避免二氧化碳固化結冰對整個工藝過程產生影響，閃蒸后的氣體二氧化碳壓力應控制在二氧化碳三相點壓（517 950Pa）以上，為進一步回收能量，可增設二氧化碳膨脹機，二氧化碳經過膨脹機絕熱做功膨脹，回收二氧化碳壓力勢能的同時，也能相應獲得二氧化碳在做功膨脹過程中產生的冷量，從而大大降低低溫甲醇洗過程中冷量的消耗。

3.3 液體二氧化碳的充分利用

液化分離后的二氧化碳還可作為冷源使用，使脫碳塔底部出口富碳甲醇的溫度低于零下45℃，使二氧化碳充分溶解于甲醇中，從而減少整個工藝過程中貧甲醇的循環量。

4 節能效應分析

本文中所探討的低溫甲醇洗工藝的節能改進技術在不同煤氣化工藝中的應用可能存在數據結果上的差異，因此，節能效應也有所不同。一般來說，該技術的節能效應與煤氣化工藝的壓力成正比，對于壓力較低的煤氣化工藝來說，其節能效應也不是很明顯；對于壓力較高的煤氣化工藝來說，其節能效應相對比較顯著。對于相同壓力的煤氣化工藝來說，后期生成甲醇的節能效應與后期生成氮的節能效應相比要弱一些。

5 結束語

綜上所述，低溫甲醇洗工藝對我國現代化工產業的發展來說具有重大意義，面對不斷提高的能源需求，對低溫甲醇洗工藝進行節能優化是必要的，可通過對二氧化碳進行液化分離、閃蒸循化氣二氧化碳再吸收等方式來實現低溫甲醇洗工藝能耗的降低，同時，還可以通過對工藝設備的性能進行改進、優化工藝流程等來達到節能目標。

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Discussion on Energy-saving Optimization of Low Temperature Methanol Washing Process

Cao Jin-bin

With the continuous improvement and development of science and technology in China，low-temperature methanol washing technology has also been further improved，although its application effect has been greatly improved compared with the previous，but also need to be improved in terms of energy consumption，The use of hydrogen sulfide removal process can achieve CO2secondary recycling，and thus to reduce the amount of methanol circulation，reducing the total energy consumption of the entire production process purposes.This paper analyzes and explores the energy saving optimization of low temperature methanol washing process.

low temperature methanol washing；energy saving optimization；analysis

TQ223.121

B

1003–6490（2017）10–0009–02