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原料氣調(diào)整后低溫甲醇洗改造方案探討

文檔作者：張少華文檔來源：同煤廣發(fā)化學工業(yè)有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年04月26日
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2017年第11期(總第146期)
紅i夏占予釷
ENERGY AND ENERGY CONSERVATl0N 2017年11月
原料氣調(diào)整后低溫甲醇洗改造方案探討
張少華
(同煤廣發(fā)化學工業(yè)有限公司，山西大同037057)
摘要： 低溫甲醇洗本身屬于中國當下應用較為廣泛的煤氣凈化工藝，相較于其他工藝形式，低溫甲醇洗本身的優(yōu)勢
較為明顯。研究原料氣調(diào)整后低溫甲醇洗改造方案，應用化工模擬軟件提出改造方案，希望能夠為中國化工工業(yè)的發(fā)展
帶來一定啟發(fā)。
關鍵詞：低溫甲醇洗；改造；原料氣
中圖分類號：TQ546 文獻標識碼： A 文章編號： 2095—0802一(2017)1 1-0035—02
Exploration of Schemes for Optimizing Low Temperature Methanol Washing after Feed Gas
Adjustment
ZHANG Shaohua
(Guangfa Chemical Industry Co．，Ltd．，Datong Coal Mine Group，Datong 037057，Shanxi，China)
Abstract：At present，low temperature methanol washing，a kind of gas purification process，has been widely applied in China．
Compared with other forms of techniques，the advantages of low temperature methanol washing is more patent．This paper studied
the schemes for optimizing low temperature methanol washing after feed gas adjustment and put forward schemes with modifying
simulation software in applied chemical industry，hoping to promote the development of China7S chemical industry．
Key words：low temperature methanol washing；modification；feed gas
O引言
作為煤炭資源大國，中國煤化工行業(yè)的發(fā)展具備
得天獨厚的優(yōu)勢，這也是近年中國煤化工快速發(fā)展的
原因所在。對于煤化工領域來說，煤氣化是其必不可
少的組成部分，煤氣化后得到的粗煤氣往往需要經(jīng)過
脫硫脫碳凈化氣體這一環(huán)節(jié)，而如何保證這一環(huán)節(jié)更
好地發(fā)揮自身效用，正是本文就原料氣調(diào)整后低溫甲
醇洗改造方案探討展開具體研究的目的。
1低溫甲醇洗工藝概述
低溫甲醇洗工藝本身屬于一種在低溫下以工業(yè)甲
醇為吸收劑，基于物理吸收的氣體凈化方法。低溫甲
醇洗工藝最早出現(xiàn)于20世紀50年代，由于這一技術本
身較為成熟，這就使低溫甲醇洗工藝在中國應用極為
廣泛，低溫甲醇洗工藝的優(yōu)點為脫除酸性氣體的同時，
還能夠脫除其中的多種雜質(zhì)組份，如芳香烴；對酸性
氣體的溶解度遠遠大于對H：、CO的溶解度；較高壓力、
較低溫度環(huán)境下，對酸性氣體的吸收能力較強；一次
性投資大，但長遠考慮成本較低；沸點較低導致再生
容易【11。缺點為需要較多耐低溫換熱器、管道等設備材
料，成本較高；危險系數(shù)較高，對工藝流程質(zhì)量要求
較為嚴格；工藝流程較為復雜，操作繁瑣。
2原工藝流程及模擬
而為了能夠更為深入地研究，需要明晰低溫甲醇
收稿日期：2017—07—18
作者簡介：張少華，1990年生，男，山西大同人，2013年畢業(yè)于吉
林化工學院應用化學專業(yè)，助理工程師。
洗工藝流程，圖1為低溫甲醇洗工藝流程圖，結(jié)合該圖
能夠較為直觀地認識到這一低溫甲醇洗工藝流程由變
換氣冷卻、H2S／C02吸收、中壓閃蒸、CO：解吸、H：S提
濃、熱再生、甲醇水分離幾部分組成[21。
根據(jù)低溫甲醇洗工藝流程，就可以開展具體的低溫
甲醇洗工藝流程模擬，不過這一模擬需要得到合適的
物性計算方法支持。綜合考慮原料氣進料壓力3。249 MPa、
流量8 437．5 kmol／h、溫度40℃，筆者確定了通過模擬
軟件物性選擇決策樹選出的物性，而通過主要單元參
數(shù)設計值與模擬值的對比，能夠較為直觀地認識到通
過模擬軟件物性選擇決策樹選出的物性可以滿足本文
研究需要Ol。
3原料氣調(diào)整后的工藝改造研究
在本文研究的化工廠原料氣調(diào)整后，原料氣的進料
壓力變?yōu)?．1 MPa，溫度為35℃，而流量為5 357 kmol／h。
3．1原料氣壓力
從原料氣壓力角度分析不難發(fā)現(xiàn)，2．1 MPa原料氣
的進料壓力較低，這對酸性氣體的吸收將帶來積極影
響，但想要保證實現(xiàn)凈化氣要求，原料氣調(diào)整后的貧甲
醇循環(huán)量需求將大大提升，這一提升同樣會造成單位
體積甲醇溶解氣體量減少，使系統(tǒng)需要補充足夠冷量
才能夠滿足低溫甲醇洗工藝的需求，氨冷器的冷負荷
在這一過程中的增加需要引起重視141。
3．2 CO：H2 N2含量的變化
從進料條件分析不難發(fā)現(xiàn)，CO：、H：、N：的含量均有
極大幅度提升，考慮到H與N舶特性，吸收塔部分很容易
因此出現(xiàn)較多的有效氣和N熔于甲醇的現(xiàn)象，這就會導致
·35·
萬方數(shù)據(jù)
2017年第11期銣；夏占予釷2017年11月
變換氣
C02產(chǎn)品氣
凈化氣
圖1低溫甲醇洗工藝流程圖(虛框中為改造后增加的部分)
CO：產(chǎn)品氣含N量偏高，而為了避免這一問題的出現(xiàn)，
保證CO：產(chǎn)品氣質(zhì)量，需要設法降低中壓閃蒸系統(tǒng)操作
壓力，這樣就能夠通過中壓閃蒸，實現(xiàn)更高比例的有
效氣回收，CO產(chǎn)品氣的純度自然將得到較好保證嘲。
3．3 H2s含量的變化
除了CO：、H：、N：的含量變化外，HzS的含量也出現(xiàn)
了不小的變化，這一變化的出現(xiàn)使得去克勞斯氣體的
提取要求得不到滿足，而為了解決這一問題，筆者應
用了加大硫化氫濃縮塔底氣提N：的量、熱再生塔上段設
置閃蒸段、設置H2S提濃管線的措施，其中加大硫化氫
濃縮塔底氣提N2量的措施能夠更好地提取CO：，H2s自然
實現(xiàn)了更好地濃縮，這一過程中熱再生塔熱負荷也因
此減??；而熱再生塔上段設置閃蒸段措施則能夠通過
閃蒸段的支持，使甲醇在換熱后能夠進一步實現(xiàn)去克
勞斯氣體中H2S濃度，這自然就滿足了其提取要求；而
設置Hz,S提濃管線的措施能夠在足夠量N：條件下，克勞
斯氣體的要求就能夠得到滿足嘲。
4化工模擬及進一步工藝改造
在確定原料氣調(diào)整后低溫甲醇洗改造方案后，應
用化工模擬軟件展開了低溫甲醇洗系統(tǒng)的全流程設計，
并由此確定了各個塔設備的操作參數(shù)，為了滿足最低
排放標準，在其中設計了尾氣洗滌塔。而調(diào)整原料氣
后的低溫甲醇洗流程模擬數(shù)據(jù)中，N：的凈化氣、CO：產(chǎn)
品氣、克勞斯氣體、尾氣的摩爾分數(shù)分別為24．53、0．596、
0341、38390 3，而H2貝0為71．022、0．835、0．006、0．001 5，
而cO壩0為0．443、97．83、72．21、61．588。結(jié)合調(diào)整原料
氣后的低溫甲醇洗流程模擬數(shù)據(jù)不難發(fā)現(xiàn)，在原料氣
調(diào)整后低溫甲醇洗改造方案應用中，CO：的產(chǎn)品氣純度
并沒有滿足98．5％的業(yè)界需求，且大部分的CO：隨尾氣
排放到了空氣中，這就使得該原料氣調(diào)整后低溫甲醇
·36·
洗改造方案并沒有滿足化工廠的低溫甲醇洗工藝的應
用要求[7】。
為了解決大量CO：隨尾氣排放的問題，PSA回收、
MDEA回收都能夠解決CO：隨尾氣排放問題，但這類手
段往往能耗較高且需要新的設備，為此筆者設計了采
用真空解吸的低溫甲醇洗工藝流程。結(jié)合這一真空解
吸的低溫甲醇洗工藝流程可以發(fā)現(xiàn)，這一優(yōu)化方案采
用了降壓解吸的辦法解決CO：隨尾氣排放問題，而處理
后的CO：將重新成為CO：產(chǎn)品氣的一部分，這可以解決
CO：的產(chǎn)品氣純度沒有達到98．5％的業(yè)界需求的問題。
這一優(yōu)化方案能夠提升低溫甲醇洗工藝的應用水平，
筆者認為這與硫化氫濃縮塔減少存在一定關聯(lián)，而尾
氣洗滌塔的取消則進一步簡化了調(diào)整原料氣后的低溫
甲醇洗流程，提升了化工廠的效益。為了較好驗證這
一優(yōu)化方案的實際應用效果，筆者應用模擬軟件對采
用真空解吸的低溫甲醇洗工藝流程進行具體模擬，而
這一模擬中筆者得到了C02產(chǎn)品氣組成中CO：、CO、H：、
CI-h、N2、H2s、CI-LO、HzO的摩爾分數(shù)分別為99．240、
0．026、0．270、0．221、0．189、0．000 7、0．053 3、0。結(jié)
合這一系yoc02產(chǎn)品氣組成發(fā)現(xiàn)，在采用真空解吸的低
溫甲醇洗工藝流程的支持下，幾乎所有的CO：都存在于
C02產(chǎn)品氣中，這就較好證明了采用真空解吸的低溫甲
醇洗工藝流程具備的實用價值。
5結(jié)語
就原料氣調(diào)整后低溫甲醇洗改造方案探討展開研
究，詳細論述了低溫甲醇洗工藝概念、原工藝流程及
模擬、原料氣調(diào)整后的工藝改造研究、化工模擬及進
一步工藝改造，結(jié)合這一系列內(nèi)容能夠較為深入地了
解原料氣調(diào)整后低溫甲醇洗改造的思路，而在化工模
(下轉(zhuǎn)38頁)
萬方數(shù)據(jù)
2017年第ll期鈺；夏與芋銘2017年11月
定有效的通風對策，結(jié)合實際需要調(diào)節(jié)和控制通風量。
并且，中央控制系統(tǒng)還可以實現(xiàn)報警的作用，涵蓋下
面幾點：a)將發(fā)出的指令傳遞向監(jiān)控站，從而動態(tài)地
監(jiān)控通風系統(tǒng)；b)處理和修改一系列監(jiān)控站的反饋信
息；c)結(jié)合系統(tǒng)的實際需要制定通風調(diào)節(jié)對策，且向
控制指令轉(zhuǎn)換，確保執(zhí)行機構(gòu)的動作；d)監(jiān)控工作過
程中設備的不正常情況，可以實時報警，且能夠啟動
處理程序。
2煤礦通風系統(tǒng)中自動化控制技術的功能應用
2．1 及時監(jiān)測煤礦通風系統(tǒng)當中的信息數(shù)據(jù)
煤礦通風自動化控制系統(tǒng)涵蓋搜集到的一系列監(jiān)
控設備的信息數(shù)據(jù)，其中可以在顯示屏上呈現(xiàn)礦井空
氣含量、風量的改變、通風機的運行狀態(tài)、風壓變化等
信息數(shù)據(jù)，有關工作者能夠以這些信息數(shù)據(jù)為基礎實
旌有效的對策【4】。
2．2借助數(shù)學曲線演示有關信息數(shù)據(jù)
煤礦通風自動化控制系統(tǒng)能夠以圖形的形式向工
作者形象地傳遞搜集到的信息數(shù)據(jù)，如此的圖形可以
形象地呈現(xiàn)一系列數(shù)據(jù)的改變趨勢，其具備歷史曲線
與實時曲線。其中，歷史曲線能夠統(tǒng)計和分析某個時
間段的信息數(shù)據(jù)。這一系列的曲線能夠形象地演示全
部通風系統(tǒng)中的工作現(xiàn)狀，不但可以引導工作者明確
系統(tǒng)工作狀態(tài)，而且能夠推動工作者發(fā)現(xiàn)不足之處及
實施有效的解決對策。
2．3查詢及打印有關數(shù)據(jù)報表
煤礦通風自動化控制系統(tǒng)能夠使工作者打印觀察
和查詢報表，進而讓有關工作者可以清晰地了解系統(tǒng)
中的工作現(xiàn)狀，方便傳輸和分享數(shù)據(jù)。并且，一系列
報表形式涵蓋于數(shù)據(jù)報表當中，如月報表和年報表等，
這極大地方便了技術工作者的查詢。
2．4實時發(fā)現(xiàn)和解決系統(tǒng)當中的故障問題
通風系統(tǒng)出現(xiàn)通風機故障的情況下，自動化控制
技術不但能夠確保備用的風機運行，而且可以在確保
果不再存在任何故障問題，那么就可以啟動風機，如
果又一次啟動未完成，那么就會記錄下所有故障信息，
從而便于技術工作者接下來的工作[51。
2．5判斷有關的故障及發(fā)出警報
自動化控制技術不但可以確保通風系統(tǒng)運行的自
動化，而且可以控制和管理系統(tǒng)運行，在發(fā)生故障問
題的情況下發(fā)出警報。在設置系統(tǒng)中一系列設備運行
參數(shù)范圍的基礎上確保系統(tǒng)可以發(fā)出警報，推動有關
技術工作者實時明確有關的故障問題，避免發(fā)生煤礦
安全事故，自動化控制技術還可以儲存警報信息，從
而便于將來安全研究工作的開展。
2．6設置完整和系統(tǒng)的安全機制
煤礦通風系統(tǒng)中應用自動化控制技術能夠創(chuàng)建一
種完整、系統(tǒng)的安全機制，對工作者來說，需要科學地
劃分相應權限，如針對查看系統(tǒng)當中的警報數(shù)據(jù)信息
和平時的工作數(shù)據(jù)信息來講，只有相關工作者才可以
具備此權限，并且各種類型的工作者的密碼各不相同，
從而拒絕無權限的操作，最終提高全部系統(tǒng)的穩(wěn)定性、
安全性、可靠性。
3結(jié)語
在煤礦企業(yè)的生產(chǎn)中，煤礦通風系統(tǒng)有非常重要
的作用，其對于確保煤礦工人的人身安全及煤礦企業(yè)
的生產(chǎn)安全有十分重大的影響。為了減少煤礦生產(chǎn)事
故，需要在煤礦通風系統(tǒng)中合理、有效地應用自動化
控制技術，進而提升煤礦通風系統(tǒng)通風質(zhì)量，方便控
制煤礦的通風狀態(tài)。事實上，因為自動化控制技術便
于操作，所以可以普遍應用于煤礦通風系統(tǒng)當中。
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進而確保煤礦通風正常。而該原理是通過總控制中心[4]龐：})!!妻：妻警軍一，海軍．基于以太網(wǎng)的煤礦通風機自動化系
乏蔫‰親囂慧黧烹紫黧竺葺熙㈣曩!_；!囂絮徽戮黧孰?一自簍堡銎要風嬰翼簍妻璧登苧用璺罌開警至墨二鑒要橐H。荔乏景玉箍薔i五辛孑≥薹本荔蓑：磊蒜矗；三￡
時解決這一系列的故障問題。并且，煤礦通風自動化二?”～???“““?一”一”?”～V卜～
控制系統(tǒng)還可以自行檢測和修復存在故障的風機，如
?
(責任編輯：季鑫)
擬器的支持下，研究的有效性也得到了證實，希望這[4]
一研究內(nèi)容能夠為相關從業(yè)人員帶來一定啟發(fā)。
參考文獻： [5]
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(責任編輯：季鑫)

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