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低温甲醇洗与NHD工艺技术对比
由于低温甲醇洗工艺是在低温下运行,即使仅需脱硫,其操作温度也在-20℃以下,对气体中H2O和NH3等组分以及溶剂中水含量提出较高要求,当气体及溶剂进入低温甲醇吸收塔之前必须彻底脱除。此外,为了有效地回收和维持系统内的冷量,其换热及制冷设备数量较多,换热设备结构又较为复杂,使得工艺流程冗长而复杂。由于在低温下操作,对设备材质要求较高,诸如低温钢材以及缠绕管式换热器等均须引进。改良NHD在仅需脱硫的场合时,操作温度为常温(20~40℃) ,设备材质一般用普通碳钢即可,只有脱硫塔、再生塔、闪蒸槽、高压闪蒸分离器等少数需耐高压或耐腐蚀的设备。聚乙二醇二甲醚法所用设备总台数少。在国外,尽管聚乙二醇二甲醚法溶剂一次装填费用及专利使用费比低温甲醇洗法高出很多,但其总消耗费用和装置费用均较低,运行费用也只是低温甲醇洗的88.6% ,表明聚乙二醇二甲醚法流程简单,投资省,消耗低。若采用具有自主知识产权的改良NHD法,其技术使用费远远低于低温甲醇洗,则装置和消耗总费用将更低于低温甲醇洗工艺。
2种净化方法的水、电、汽消耗,NHD法偏高,总能耗自然较高,消耗费用肯定是高些,但NHD法设备投资低,又无需引进技术费用,摊派折旧费较低,所以2种方法的年操作费用基本上相近。虽然NHD溶剂较贵,一次溶剂装填费用较高,但这部分费用已计算在设备投资中,正常运行时只计消耗。相对其他气体净化方法而言,低温甲醇洗与改良NHD2种净化方法的净化度高,能耗较低,操作费用也偏低,都是成气净化可供选择的好方法。由于2种方法各具特色,在选择时必须根据整体工艺流程和各配合单元装置情况,对合成气净化的要求以及项目建设的经济实力等诸多因素综合考虑。低温甲醇洗必须低温运行,即使只脱硫其操作温度也在- 20℃以下,工艺过程中制冷和冷量回收装置不可缺少,致使工艺流程复杂,设备较多,其投资自然要高。低温甲醇对H2O和CO2的吸收选择性相对改良NHD溶剂来讲要差些,所以对于甲醇项目只要求脱除合成气中的硫化物,尽可能保存其中的CO2而言,低温甲醇溶剂就不如改良NHD。
8.脱除合成气微量CO的方法
(1)液氮洗工艺
基本原理
液氮洗就是用液氮把CO从合成气中洗涤下来, 此洗脱过程属于物理过程,没有化学反应。该工艺利用H2与CO、CH4、N2等的沸点相差较大,CO、CH4的沸点比、H2、N2的沸点高的特点,将CO、CH4从气相中溶解到液氮中,从而达到脱除CO、CH4等杂质气体的目的。
工艺过程
自低温甲醇洗来的净化气通过分子筛吸附器除去微量甲醇、后进入冷箱, 气体被冷却到- 188℃后进入氮洗塔底部, 气体中的Ar、CO2、CO、CH4等被液氮吸收。塔顶出口的精制气经换热器换热后分为2股, 一股到低温甲醇洗回收冷量,另一股进入冷箱回收冷量。出冷箱的精制气和低温甲醇洗返回的精制气混合后送合成气压缩机。自氮洗塔底部出来的液体进入H2分离器闪蒸。闪蒸气经复热后去低温甲醇洗闪蒸气压缩机入口,闪蒸后的液体与空分来的液氮进行混合、减压, 复热作燃料气。从空分过来的高压氮经冷却器冷却后分为两部分: 一部分通过冷却器与产品物流进一步换热冷却, 作为洗涤液进入氮洗塔顶;另一部分作为配氮汇入来自氮洗塔顶经过冷却器复热后的净化气中, 出冷箱后经精配氮,得到氢氮气体积分数为99199%的纯净合成气。用纯净的合成气制合成氨,可使吨氨合成气消耗量接近理论消耗值,即2650m3左右。由于液氮洗法所得到的净化合成气中的惰性气体体积分数< 0101% ,使在氨合成时的氨净值提高;与合成气中有惰性气体时相比,在氨净值保持不变的条件下,可减少合成塔的催化剂装填量。
(2)甲烷化工艺
基本原理
甲烷化的基本原理是利用CO和CO2与H2反应生成甲烷, 从而把CO和CO2除去,该过程属于化学过程。化学方程式如下:
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