低温甲醇洗的工艺特点及其相关问题探究
SCIENCE &TECHNOLOGY VISION
科技视界2012年9月第26期
科技视界
作者简介：陈晓媛（1983—），女，汉族，宁夏银川人，2007年毕业于西安科技大学化学工程与工艺专业，获工学学士学位，助理工程师，现主要从事化工低温甲醇洗（气体净化）方面的工作。
0引言
低温甲醇洗是一种典型的物理吸收过程。物理吸收和化
学吸收的根本不同点在于吸收剂与气体溶质分子间的作用力不同。物理吸收中，各分子间的作用力为范德华力，而化学吸收中为化学键力。这二者的区别构成它们在吸收平衡曲线、吸收热效应、温度对吸收的影响、吸收选择性以及溶液再生等方面的不同。
1
低温甲醇洗工艺
1.1
低温甲醇洗工艺原理
物理吸收中，气液平衡关系开始时符合亨利定律，溶液
中被吸收组分的含量基本上与其在气相中的平衡分压成正比。在化学吸收中，当溶液的活性组分与被吸收组分间的反应达到平衡以后，被吸收组分在溶液中的进一步溶解只能靠物理吸收。物理吸收中，吸收剂的吸收容量随酸性组分分压的提高而增加，溶液循环量与原料气量及操作条件有关。操作压力提高，温度降低，溶液循环量减少；在化学吸收中，吸收剂的吸收容量与吸收剂中活性组分的含量有关。因此，在化学吸收中，溶液循环量与待脱除的酸性组分的量成正比，即与气体中酸性组分的含量关系很大，但与压力基本无关。
低温甲醇洗中，H 2S 、COS 和CO 2等酸性气体的吸收，吸收后溶液的再生以及H 2、CO 等溶解度低的有用气体的解吸曲线，其基础就是各种气体在甲醇中有不同的溶解度。
低温下，甲醇对酸性气体的吸收是很有利的。当温度从
20℃降到－40℃时，CO 2的溶解度约增加6倍，吸收剂的用量
也大约可减少6倍。低温下，例如－40～－50℃时，H 2S 的溶解度又差不多比CO 2大6倍，这样就有可能选择性地从原料气中脱除H 2S ，而在溶液再生时先解吸回收CO 2。低温下，H 2S 、COS 和CO 2在甲醇中的溶解度与H 2、CO 相比，至少要大100倍，与CH 4相比，约大50倍。因此，如果低温甲醇洗装置是按脱除CO 2的要求设计的，则所有溶解度和CO 2相当或溶解度比
CO 2大的气体，例如COS 、H 2S 、NH 3等以及其他硫化物都一起
脱除，而H 2、CO 、CH 4等有用气体则损失较少。
1.2低温甲醇洗工艺流程
1）净化原料气。将原料气中的CO 2及H 2S 、COS 等硫化物
脱除至规定含量，以满足后续工艺的生产要求。具体要求：经过低温甲醇洗工艺后，原料气中CO 2摩尔含量降至20ppm 以下（甲醇生产工艺要求CO 2摩尔含量降至3%），H 2S 、COS 等硫化物总硫摩尔含量小于0.1ppm 。
2）回收副产品。二氧化碳是低温甲醇洗的主要副产品，
可用于生产纯碱和尿素等；H 2S 及COS 等硫化物也可作为硫酸等的原料。
3）环保任务。由于排放入环境中的废气及废水里含有H 2S 、CH 3OH 等有毒物质，因此严格必须加以控制，以满足环境保护
需要。
低温甲醇洗工艺技术成熟，并且原料气中含有的CO 2及
H 2S 、COS 等硫化物等杂质可以在保证后续工艺净化要求的
基础上加以回收利用。但低温甲醇洗之所以能够普遍应用于各脱除酸性气体工艺中，同时还因为其具有其它吸收方法难以比拟的优点：
低温甲醇洗的工艺特点及其相关问题探究
陈晓媛
（神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司甲醇厂
宁夏灵武750411）
【摘
要】低温甲醇洗法是利用低温下（－50℃～－70℃）甲醇的优良特性脱除原料气中的轻质油、二氧化碳、硫化氢、硫的有机
化合物和氰化物等的物理吸收法。低温甲醇洗法的吸收能力大、气体净化度高，出口气中CO 2可脱除至10～20ppm ，能将无机硫和有机硫脱除干净（总硫小于0.1ppm ），作为吸收剂的甲醇易得且价格低廉，不仅可以同时脱除COS ，还可以兼脱能够引起后系统触媒中毒的羰基铁和羰基镍。
【关键词】低温甲醇洗；吸收剂；吸收能力；净化度；热稳定性；低温吸收
科教前哨
88
2012年9月第26期
科技视界
SCIENCE &TECHNOLOGY VISION 科技视界（上接第414页）局限性，改进主要是针对高供高计用户的负荷管理终端安装提出的，对用户电能表计较多的情况具有明显的效果，但是对表计较少或是表计特别分散的用户的负荷管理终端的安装的效果不是很明显，原因是表计较少的用户负荷管理终端的安装时RS485布线比较简单，特
别是只有一块电能表的用户，RS485的接线方式可以视为“并联”方式，也可视为“串联”方式，改进所具有的科学性、先进性的技术效果体现不出来。［责任编辑：周娜］
S
1）可以同时脱除合成原料气中的多种杂质。在－30℃～－70℃
的低温下，甲醇不仅可以同时脱除原料气中的H 2S 、COS 、CS 2、
RSH 、C 4H 4S 、CO 2、H 2O 、HCN 、NH 3、NO 以及石蜡烃、芳香烃、粗汽
油等组分，而且吸收的有用组分可以在甲醇再生过程中得以回收。
2）在低温高压下，CO 2及H 2S 、COS 等硫化物在甲醇中的
溶解度大，吸收能力强。在8MPa 操作压力下，低温甲醇吸收
CO 2的能力是3MPa 下热甲碱液的10倍，1.8MPa 下水的80
倍；在温度－30℃、分压981kPa 时，甲醇的吸收能力是常温水的50倍，化学吸收法的5～6倍。
3）选择性好。甲醇对CO 2及H 2S 、COS 等硫化物的溶解度
大，但对H 2的溶解度小。另外，利用甲醇对H 2S 溶解度远大于对CO 2溶解度的特点，可将H 2S 与CO 2分段吸收与解吸，以保证再生CO 2的纯度，满足后续CO 2产品如干冰、尿素等的生产要求。
4）沸点低。甲醇的沸点较低为64.7℃，非常有利于再生，
并且热再生温度低，能耗也低，而且有利于减少系统的冷量损失。
5）比热大。25℃时甲醇比热为2.51kJ/kg/℃，大于绝大部
分有机溶剂的比热，从而保证吸收过程中产生的温升较小，有利于低温吸收。
6）化学稳定性和热稳定性好。甲醇不会被有机物、氰化
物等杂质降解，并且在吸收过程中不起泡，对设备无腐蚀。甲醇的粘度不大，在－30℃时，甲醇的粘度与常温水的粘度相当，因此，在低温下对传递过程有利。此外，甲醇也比较便宜容易获得。
7）粘度小。－30℃时，甲醇的粘度相当于常温水的粘度。－55℃时甲醇的粘度也只有常温水的两倍，有利于节省动力
消耗。
8）甲醇廉价易得。
9）消耗指标低。蒸汽为250kg/t NH 3，电为23度/t NH 3。10）易于萃取。在鲁奇型低温甲醇洗工艺中，含石脑油的
甲醇需要再生。利用甲醇与水的互溶性，可以用水将甲醇从石脑油中萃取出来。
11）低温甲醇洗工艺可应用城市煤气的处理与净化，并可
根据用户需要联产甲醇，可处理多种指标的净化气产品。
2深冷分离工艺
深冷分离法（冷凝分离法）是利用净化后的气体中各组
分沸点的不同，在一定的压力下，当气体温度降至某一低温时，高沸点的组分冷凝，而沸点较低的气体则从液相中分离出来。深冷分离回收甲烷的工艺流程设计就是利用这一原理，选择合适的压力和温度，则在凝液中可得到含甲烷90%以上的产品，而在气相中可得到一氧化碳和氢气的甲醇合成气。气相组分经制冷量较大的透平膨胀机膨胀获得冷量，所对外输出的功可用于合成气合成甲醇工段的压缩部分。在合成甲醇的反应中，H 2/CO 的化学计量比（摩尔数）为2：1，因此合成甲醇的最优原料气中H 2和CO 的最优配比为2。气相组分满足H 2/CO 的比值≈2的要求后，可作为合成甲醇的原料气使用。透平膨胀获得冷量的低温气体经与原料气经板翅式换热器换热后送出冷箱，部分冷量送入冷量短缺吃紧的低温甲醇洗工艺系统，省去了原来鲁奇炉制气低温甲醇洗净化过程中的吸收制冷装置以及传统的合成甲醇工艺流程中的甲烷转化装置，使低温甲醇洗与深冷分离的冷量得到了很好的匹配，并使用精馏的原理多级分离，获得了市场前景更为广阔的纯度高达90%以上的甲烷副产品，可作为国内LPG 燃料和天然气的替代和补充，克服了甲醇生产企业单一产品的缺陷，增强了甲醇生产企业的竞争力。
3结束语
以煤炭资源替代部分油、气资源，是我国经济建设可持
续发展的必由之路。我国的石油、天然气储量相对不足，煤储量丰富，因此发展煤制油、天然气和化工产品的研究具有重大的意义。【参考文献】
［1］张德胜，谢立波.低温甲醇洗影响硫化物洗涤效果的分析与对策
[J].煤化工，2000(2):48-50．
［2］范维唐，杜铭华.中国煤化工的现状及展望[J].煤化工，2005(1):1-5．
［责任编辑：尹雪梅］
S
科教前哨
89