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低温甲醇洗节能改进探讨

投稿时间:2015-03-11 13:27 投稿人:崔静思 【字号: 访问量:

1.技术背景

低温甲醇洗(Rectisol),就是利用低温状态的甲醇对需要处理的工艺气进行吸收处理,利用工艺气中各种介质在甲醇中溶解度不同的特性,从而选择性地脱除工艺气中的CO2、H2S、COS、NH3等不利于下游工序生产需要的组分。

低温甲醇洗适用于煤气化后含硫变换气、焦化尾气、煤层气、富含二氧化碳的天然气等气体的净化。

低温甲醇洗工艺是上世纪50年代由林德、鲁奇两公司共同开发完成,在应用过程中,不断发展完善,已经极其成熟,并因其相对于其他净化工艺有着巨大的节能优势,基本成为现代大型煤化工气体净化过程中工艺的首选。

随着世界油气资源的日益紧张,特别是我国富煤少油缺气的现状、同时由于我国工业化进程加快和程度深入的迫切能源需求,决定了当前煤化工在我国的快速发展,且我国当前的大型煤化工过程中水煤气的净化无一例外的选择了低温甲醇洗工艺。

低温甲醇洗较其他净化工艺有着巨大的节能优势,但就其工艺本身而言,并不是尽善尽美。仔细研究发现,当前的低温甲醇洗工艺还是存在不小的节能改进空间的,其中低温液化分离部分二氧化碳就是很好的一个节能方法。

2.改进思路

2.1.液化分离工艺气中部分二氧化碳

低温甲醇洗工艺特点:低温甲醇洗过程中甲醇循环直接的、间接的能耗占了整个工艺过程能耗的50%以上;现有的煤气化工艺过程中所产的水煤气中二氧化碳含量高,硫化物等其他有害气体含量低,低温甲醇洗的循环甲醇在用来脱除硫化物等其他有害气体的同时还要脱除二氧化碳,若能利用其它节能的工艺脱除工艺气中部分或全部的二氧化碳,就可以降低甲醇循环量,从而达到低温甲醇洗工艺的节能目的。

通过把脱除硫化物等其他有害气体的工艺气降温,使得工艺气中的部分二氧化碳液化分离,再利用甲醇对工艺气中残余的二氧化碳进行脱除,就相应减少了甲醇的循环量。

2.2.高压流体的动能回收

完成吸收过程的甲醇、液化分离的高压二氧化碳,后续处理上都存在减压过程,减压过程中流体的压力势能可以带动水力轮机作做功,可以驱动功率相匹配的升压泵、也可以用于驱动发电机发电,不仅回收了一定的能量、同时减少了流体的势能到热量的转换,相应减小了低温甲醇洗过程的冷量消耗。便于就地就近安装,本工艺选择水力轮机驱动发电机发电。

液化的二氧化碳在闪蒸回收冷量后,为防止二氧化碳固化结冰,必须维持在二氧化碳三相点压力、温度之上(二氧化碳三相点:0.51795MPa、-56.558℃),闪蒸后的气体二氧化碳压力高于0.51795 MPa,可以增设二氧化碳膨胀机回收这部分能量、同时也可以相应降低低温甲醇洗过程的冷量消耗。便于就地就近安装,本工艺选择透平式离心膨胀机驱动发电机回收能量。

3.改进技术要点

3.1液化分离部分二氧化碳

通过给脱除硫化物等其他有害气体后的工艺气降温,使得工艺气中部分二氧化碳液化分离。分离液态二氧化碳后的工艺气中还残留部分二氧化碳,剩余的这部分二氧化碳再利用甲醇吸收脱除。由于工艺气中部分二氧化碳由低温液化分离脱除,所以用来吸收工艺气中二氧化碳的甲醇的量得以降低。

由于循环甲醇量的降低,后续的再生流程也将会简化,特别是生产运行成本会大大降低,使得低温甲醇洗工艺在与其他净化工艺竞争的优势更加明显;由于工艺气净化过程较原低温甲醇洗工艺可分离出更多的纯二氧化碳,更利于后续二氧化碳的捕集和利用。

3.2液体二氧化碳的利用

液化分离下来的液体二氧化碳,经过液体二氧化碳闪蒸冷却换热器闪蒸就可以为工艺气的二氧化碳液化冷却提供所需的低温和冷量,从而减少低温甲醇洗过程中冷量的补充。

利用部分液体二氧化碳对工艺气中夹带的甲醇、水、硫化物等进行溶解吸收,从而保证后续工艺气的纯度。

液化分离下来的液体二氧化碳,经过简单的处理就可以完成二氧化碳的捕集和储存。