[發明專利]低溫甲醇洗后氣提再生甲醇的設備及其使用方法

在審

• 申請號: 201510242607.5
• 申請日: 2015-05-12
• 公開（公告）號: CN104857817A
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發明（設計）人: 蔣遠華;李元海;彭善俊;李青;張立武;李亮
• 申請（專利權）人: 湖北雙環科技股份有限公司
• 主分類號: B01D53/18
• 分類號: B01D53/18
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 馬輝

技術領域

本發明涉及合成氨工藝中，變換氣低溫甲醇洗后、甲醇再生的生產工藝，具體的講是一種低溫甲醇洗后氣提再生甲醇的設備及其使用方法。

背景技術

合成氨生產中，對于變換氣凈化采用低溫甲醇洗工藝，即：利用低溫下甲醇吸收二氧化碳(CO₂)、硫化氫(H₂S)和有機硫雜質如硫氧化碳(COS)等；同時也脫除變化氣中帶入的飽和水，制得合格的凈化氣送往甲醇合成崗位或液氮洗崗位。低溫甲醇洗脫完后，再次循環利用之前，必須經過氣提再生。通常是將洗脫后的甲醇經過減壓解析后，導入惰性的氣體，降低溶質(吸收的雜質)分壓，實現進行氣提，使得甲醇再生。

以上過程所基于的原理為：低溫甲醇洗的原理，具體如下：

甲醇吸收酸性氣體的過程沒有化學反應發生，因此屬物理吸收。該物理吸收的理論基礎是——亨利定律，其表達式為：

P＝KX

式中：P－操作壓力；K－亨利系數；X－溶質的分子分數。

從式中看出：P愈高則X愈大，表示溶解在溶劑中的溶質愈多。

K值的大、小亦是隨溶質、溶劑的不同而異。溶劑甲醇分子是極性分子，因此對同樣是極性分子的溶質CO₂、H₂S等的吸收量就遠大于分子屬非極性分子的H₂、N₂、CO、Ar(此類氣體認為是“惰性的氣體”)等的吸收量。意即：溶劑甲醇對溶質CO₂、H₂S和溶劑甲醇對溶質H₂、N₂、CO、Ar等的K值是不同的。

在溶劑進行吸收時，根據亨利定律壓力愈高、溫度愈低，單位溶劑量吸收的溶質量亦愈多，因此，在吸收時，希望是高壓、低溫。由于在高壓、低溫下，氣體已是真實氣體，故不完全遵循亨利定律，即必須對亨利定律進行修正。但溶劑對溶質的吸收仍有以下的趨勢：

1)對于大多數氣體而言，壓力愈高、溫度愈低；根據經驗，吸收溫度則通常要比進料氣體的露點溫度高出：5～10℃為宜。

2)在真實氣體的條件下，混合氣體中的各分子間存在著引力，即范德華力，它將使其在溶劑中的溶解量減少和亦使混合氣體的露點比單一氣體有所下降。

3)對于混合氣體而言，當一種易溶組分溶解在溶劑中時，這一易溶解的組分會象溶劑一樣吸收另一組分。

在吸收了溶質的溶劑進行解吸時：根據亨利定律壓力愈低、溫度愈高，則愈利于溶質的解吸，在溫度等于溶劑的沸點時，溶質在溶劑中的溶解量為零。因此，選擇溶劑解吸的方法有：

1)減壓解吸法，即吸收了溶質的溶劑，通過節流和降低系統的總壓(甚至到負壓)，實現溶質的解吸。

2)氣提解吸法，即導入惰性的氣體，降低溶質分壓，實現溶質的解吸。

3)加熱解吸法，即用外來的熱量把溶劑加熱到沸騰，使溶質在溶劑中的溶解量為零。

基于以上的論述，低溫甲醇洗工序的流程組成為：甲醇吸收變換氣中的酸性氣體，采用加壓吸收；為降低吸收溫度，把吸收了酸性氣體的富甲醇，采用先預冷再減壓解吸，以得到更低的系統溫度，并通過熱量交換使凈甲醇的吸收溫度降低。為保證吸收后所得凈化氣體的凈化度達到要求，最終還可以采用把甲醇加熱到沸點解吸，解吸后的甲醇，不再溶解有任何酸性氣體。

在合成氨工藝中，最常見的惰性氣體為氮氣，低溫甲醇洗步驟就采用氮氣作為氣提氣。一套低溫甲醇洗的裝置滿負荷生產時，所需氮氣量為2500m³/h左右，通常二氧化碳的回收率約70％。

如果不對吸收雜質氣體的甲醇進行氣提，那么該甲醇將無法再去吸收二氧化碳和硫化氫；進而導致低溫甲醇洗步驟停車，整個合成氨生產流程中斷。

合成氨生產中，如果碰上煤氣化裝置必須停運大修等情況，甲醇依然使用氮氣作為氣提解吸介質。此時的氮氣是由一套空氣分離裝置提供的。通常使用的空氣分離裝置產氮設計能力為6000m³/h，實際產氮量為4500～8500m³/h，遠遠大于甲醇洗所需氮氣量，使用時必須處理多余的氮氣，造成一定的浪費。萬一空氣分離裝置出現故障，不能持續提供所需的氮氣，則也造成低溫甲醇洗步驟停車，整個合成氨生產流程中斷。

在無法提供持續足量的氮氣時，如何能夠有效而經濟保證低溫甲醇洗步驟能夠持續工作，這一直是本領域技術人員公認的難題和努力探索的方向，但至今為止也尚無令人滿意的技術方案問世。

發明內容