煤气化净化工艺课件

煤气净化工艺设计与优化

——低温甲醇洗煤气净化工艺设计与优化

——低温甲醇洗1主要内容1234研究背景设计思路工艺设计

结论与展望主要内容1234研究背景设计思路工艺设计21.研究背景

①我国的能源结构特点：“富煤、贫油、少气”，能源供应过度依赖煤炭。1.研究背景①我国的能源结构特点：“富煤、贫油、少31.研究背景②煤气化是现代化工的核心技术，煤气化生成合成气(主要成份是CO+H2)，是化工生产中的大宗基础原料—合成甲醇与合成氨的原料气。空分煤气化尿素合成氨甲醇聚丙烯聚甲醛汽油MTP甲醛脲醛树脂煤煤化工产品工业链1.研究背景②煤气化是现代化工的核心技术，煤41.研究背景③合成气中向下游转化过程中必须脱除其中杂质，否则会危害后续工艺流程，造成环境的污染和资源的浪费。④低温甲醇洗净化技术的不断发展。1.研究背景③合成气中向下游转化过程中51.1煤气净化的分类N-2甲基吡咯烷酮(NMP)吸收法物理吸收法化学吸收法物化吸收法低温甲醇洗（Rectisol）聚乙二醇二甲醚法(NHD)乙醇胺法(MEA)热钾碱法(如Benfield)常温甲醇洗法(Amisol)N-甲基二乙醇胺法(MDEA)1.1煤气净化的分类N-2甲基吡咯烷酮(NMP)吸收法物理61.2煤气净化典型工艺比较

表1-2Rectisol、NHD、MDEA工艺比较项目RectisolNHDMDEA吸收剂有好的化学和热稳定性，不起泡，价格便宜挥发性小、不起泡，好的化学和热稳定性，价格较贵蒸汽压较低，在水溶液中呈弱碱性，稳定性好，需检测以防止起泡和腐蚀吸收能力低温下对CO2、H2S、COS等气体吸收能力极强H2S、CO2等气体吸收能力强，部分吸收COS对H2S吸收能力很大，活化的MDEA水溶液CO2有较好的吸收效果净化程度净化质量好，净化度高净化度低于低温甲醇洗，净化度较高溶液循环循环量很小循环量较少循环多能耗功耗较低热耗较低较高硫回收装置克劳修斯装置克劳修斯装置不适合克劳修斯装置净化产品产品纯度高产品纯度高CO2产品纯度较低,大型化装置适合大型化适合小型化-1.2煤气净化典型工艺比较表1-2Rectisol、N71.2煤气净化典型工艺比较表1-3低温甲醇洗和聚二甲醚乙二醇的比较

11.4相对值投资41相对值气提气,N231相对值有效气损失4.51相对值电11.6相对值冷冻量4.51相对值循环水1^1相对值蒸汽NHD低温甲醇洗单位项"c-@

目1.2煤气净化典型工艺比较表1-3低温甲醇洗和聚二甲醚乙81.2煤气净化典型工艺比较所以本论文针对100吨甲醇生产净化工段选择低温甲醇洗工艺进行设计。更适合大型化装置上1能耗低2流程合理，操作简便4运行操作费用底5溶剂热稳定性和化学稳定性好，不降解、不起泡6气体净化度高3从以上两表分析低温甲醇洗与NHD、MDEA相比的优点：更适合大型化装置上1能耗低2流程合理，操作简便4运行操作费用底5溶剂热稳定性和化学稳定性好，不降解、不起泡6气体净化度高3更适合大型化装置上1能耗低2流程合理，操作简便4运行操作费用底5溶剂热稳定性和化学稳定性好，不降解、不起泡6气体净化度高3更适合大型化装置上1能耗低2流程合理，操作简便4运行操作费用底5溶剂热稳定性和化学稳定性好，不降解、不起泡6气体净化度高3更适合大型化装置上1能耗低2流程合理，操作简便4运行操作费用底5溶剂热稳定性和化学稳定性好，不降解、不起泡6气体净化度高3更适合大型化装置上1能耗低2流程合理，操作简便4运行操作费用底5溶剂热稳定性和化学稳定性好，不降解、不起泡6气体净化度高3更适合大型化装置上1能耗低2流程合理，操作简便4运行操作费用低5溶剂热稳定性和化学稳定性好，不降解、不起泡6气体净化度高31.2煤气净化典型工艺比较所以本论文91.3选题目的及意义煤气净化作为合成甲醇、氨等化工原料的重要步骤，这对后续的工艺路线有重要影响，直接影响产品的产量。低温甲醇洗工艺技术成熟，具有其它吸收方法难以比拟的优点，被广泛应用于合成气的净化，尤其是大型化工装置上。现有低温甲醇洗工艺还存在一定的问题（如甲醇毒性强，设备材质要求高，保冷要求高，吸收剂回收1.3选题目的及意义煤气净化作为合成甲醇、氨等化工原料的重101.3选题目的及意义

要求高），仍然需要进一步分析和改进，而且发展潜力很大。本论文针对净化工段采用林德低温甲醇洗工艺，以脱除甲醇合成气中的酸性气体。对该工艺中的几个单元过程进行了简单的物料和热量衡算，对吸收塔的工艺尺寸做了简单的计算和设计，以期对低温甲醇洗工艺过程有更全面、更深入的认识，从而为合成气的净化提供一定的依据。

1.3选题目的及意义要求高），仍然需112.设计思路了解工艺流程提出设计方法分析影响因素提出解决方法物料衡算能量衡算塔设备计算与选型完善流程简单模拟确定工艺流程工艺设计2.设计思路了解工艺流程提出设计方法分析影响因素提出解决方法12

确定本设计的工艺流程。进行工艺过程的设计计算，包括物料衡算、能量衡算和塔设备的选型与计算。重点主要是变换气的脱硫，脱碳。①.变换之后的脱硫、脱碳处理工艺。②.脱硫脱碳后的冷量回收，及富甲醇的再生利用。绘制工艺流程图和主要设备图。2.1研究内容确定本设计的工艺流程。2.1研究内容132.2低温甲醇洗工艺原理基本原理：以拉乌尔定律和亨利定律为基础；是一个物理吸收和解吸的过程；吸收过程中的控制因素是温度、压力和浓度；工艺操作条件为低温、高压。2.2低温甲醇洗工艺原理基本原理：14

2.2低温甲醇洗工艺原理

低温状态下的甲醇对H2S和CO2等酸性气体的选择性吸收，来脱除粗变换气中的酸性气体。吸收后的甲醇经过减压加热再生，分别释放CO2、H2S气体，即物理解析过程。富甲醇通过用再沸器中产生的蒸气进行闪蒸和汽提再生。甲醇水分离塔保持甲醇循环中的水平衡。尾气洗涤塔使随尾气的甲醇损耗降低到最大限度。酸性气体通到克劳斯气体装置进行进一步净化。2.2低温甲醇洗工艺原理低温状态下的甲醇对152.3低温甲醇洗工艺流程低温甲醇洗工艺一般具有三个任务:①净化原料气②回收副产品③进行环保工艺流程

在以煤为原料，气化工艺采用冷激流一步法：程时，同时脱除变换气中二氧化碳、硫化物和氢氰酸等杂质。

原料气气化工艺采用废锅流程时，先在CO变换前用了吸收了二氧化碳的两步法：

低温甲醇脱除原料气中硫化物、氢氰酸等杂质，然后在变化后用低温甲醇贫液脱除变换气中CO2

2.3低温甲醇洗工艺流程低温甲醇洗工艺一般具有三个任务:工162.3低温甲醇洗工艺流程2.3低温甲醇洗工艺流程172.3低温甲醇洗工艺流程2.3低温甲醇洗工艺流程182.3低温甲醇洗工艺流程V1-原料气气液分离器C1-甲醇洗涤塔C2-CO2解析塔C3-H2S浓缩塔C4-甲醇热再生塔C5-甲醇/水分离塔V2-气液分离塔图2-3低温甲醇洗净化工艺流程示意图2.3低温甲醇洗工艺流程V1-原料气气液分离器C1-甲193.工艺设计3.1低温甲醇洗的主要产品流为：变换气：CO2浓度32.1%，CO浓度19.02%，H2S浓度0.23%，H2浓度46.02%。甲醇合成气：CO2浓度≤1.8～3.0%（mol），总硫＜0.1ppm(mol)。放空尾气：几乎无硫，主要为CO2和N2。酸性气体：主要由CO2和H2S组成。甲醇水分离塔排放废水组成：甲醇含量≤0.5%（wt）3.工艺设计3.1低温甲醇洗的主要产品流为：203.2工艺流程的设计3.2工艺流程的设计213.3物料衡算气液分离器

相平衡

yi=kixi(i=1，2，···，c)组分物料平衡Fzi=Vyi+Lxi(i=1，2，···，c-1)整体物料平衡方程

F=V+L热量平衡

HFF=HVV+HLL摩尔分数的约束方程

Σzi=1，Σxi=1,Σyi=13.3物料衡算气液分离器223.3物料衡算

气液分离器

表3-2进气液分离器原料气组分表组分H2COCO2H2SCOSCH4N2H2OArCH3OH含量%46.0518.8531.830.2210.0090.080.911.380.130．54组分H2COCO2H2SCOSCH4N2H2OAr含量%46.0219.0232.100.230.010.090.941．440.15表3-1变换气组分表3.3物料衡算气液分离器表3-2进气液分离器原料233.3物料衡算表3-3气液分离器塔顶产物组分表组分H2COCO2H2SCOSCH4N2Ar含量%46.9519.2232.450.230.0090.080.9280.133表3-4气液分离器塔底产物组分表组分H2OCH3OH含量%71.8828.12对整个单元过程进行物料衡算∑F=∑FEED=19864.61Kmol/h∑D=∑LIQUID+∑VAPOR=365.9062+19483.21=19864.61kmol/h气液分离器3.3物料衡算表3-3气液分离器塔顶产物组分表组分H2C243.3物料衡算酸性气体吸收塔混合气体（A+B）吸收塔吸收尾气吸收剂

YXV,Y2L,X2mn图3-3逆流吸收塔的物料衡算Fig3-3MaterialBalanceofAdverseCurrentAbsorptionColumn图3-2逆流操作的吸收塔的示意图Fig3-2AbsorptionColumnofAdverseCurrent3.3物料衡算酸性气体吸收塔混合气体（A+B）吸收尾气吸收253.3物料衡算酸性气体吸收塔

对单位时间内进出吸收塔的A物质量作衡算，可写出下式：VY1+LX2=VY2+LX1为计算方便，把COS并入H2S中考虑；并把混合气中所含的非主要组分（如微量的Ar、N2、CH4、CO等）并入H2中一道考虑。表3-5综合考虑后组分组成表组分H2 CO2H2S含量%67.31132.450.239G（Kmol/h）13114.346322.3046.553.3物料衡算酸性气体吸收塔表3-5综合考虑后组分组成表组263.3物料衡算酸性气体吸收塔表3-6综合考虑后C1塔进出物料平衡表项目H2H2SCO2CH3OH总量进塔物料塔底进料G含量%67.3110.23932.450100流量Kmol/h13114.3446.556322.30019483.21塔顶进料L含量%---100100流量Kmol/h---8756.438756.43出塔物料塔顶出料G2含量%97.150.0041.980.966100流量Kmol/h13114.460.54267.28130.413499.19上塔底出料L1′含量%1.58-46.0352.39100流量Kmol/h106.9-3114.723545.086766.71塔底出料LN含量%1.2370.58432.4165.769100流量Kmol/h98.6446.572584.295244.257973.743.3物料衡算酸性气体吸收塔项目H2H2SCO2CH3OH273.3物料衡算二氧化碳解析塔C2V202V201201富CO2贫液进料富H2S贫液进料来自C3C3塔图3-4二氧化碳解析塔流程图

3.3物料衡算二氧化碳解析塔VV201富CO2贫液进料富H28物料衡算二氧化塔解析塔表3-7二氧化碳解析塔的进出口物流数据流股201202203204205206207温度，K233.15256.72259.25233.15233.15236.34258.13压力，MPa0.120.150.140.120.120.240.23总流量kmol/h6983.345325.264215.347432.242467.671500.825123.21摩尔分率，%CH3OH52.3965.79973.6760.095754.07850.34582.531CO246.0332.4124.5698.48845.24449.39216.455H21.581.2371.0890.57510.53210.00120.4125H2S-0.5840.675-0.14570.36180.602物料衡算二氧化塔解析塔流股20120220320420520293.4能量衡算热量恒算遵循以下公式：Q+W=∑Hin-∑Hout气液分离器

表3-8气液分离器热量衡算表FEEDLIQUIDVAPORTemperatureC-12.7-12.7-12.7PressureMPa5.65.65.6VaporFrac0.979801LiquidFrac0.020210Enthalpycal/sec-198893208-85569201-1133240083.4能量衡算热量恒算遵循以下公式：Q+W=∑Hin-∑303.4能量衡算酸性气体吸收塔表3-9吸收塔热量衡算流股塔底进料塔顶进料塔顶出料下塔净流出塔底出料TemperatureC-20-48-27.6-12-13.9PressureMPa5.65.65.75.65.6VaporFrac10100EnthalpyMMBtu/hr-721.833-514.611-193.778-553.344-498.8463.4能量衡算酸性气体吸收塔流股塔底进料塔顶进料塔顶出料下31能量衡算二氧化碳解析塔表3-10CO2解吸塔热量衡算表CO2LIINH2SLIINLIQOUTFANGKONGFENH2STemperatureC-23.000003-31.500003-37.49753-46.53433-31.5PressureMPa0.090.208000020.2080.080.208VaporFrac0.323939870.27987598010.1504255LiquidFrac0.676060130.72021402100.8495745Enthalpycal/sec-199733688-181697613-2.15E+08-35232667-131028390能量衡算二氧化碳解析塔CO2LIINH2SLIINLIQOU323.5吸收塔的设计计算设计项目：1.塔板数2.塔径3.溢流装置4.塔板分布、浮法数目与排列塔板的设计1.气相通过浮阀塔板塔的压降2.掩塔3.液沫夹带塔板流体力学计算1.接管筒体与封头除沫器裙座吊柱人孔塔附件设计塔体总高的设计3.5吸收塔的设计计算设计项目：1.塔板数塔板的设计1.气333.5吸收塔的设计表3-11吸收塔设备计算结果简表CO2吸收段H2S吸收段CO2吸收段H2S吸收段理论塔板数621截面积AF0.3020.302实际塔板数1553宽度WD0.2990.299空塔气速U0.3760.363停留时间θ6.9312.06塔径D2.62.6底隙高度0.080.05板间距HT0.60.6堰高hw0.03660.0500塔截面积AT5.305.30浮阀数目n11721183实际空塔气速u0.3630.349鼓泡区面积Aa1.581.58板上清液层高hl0.080.08开孔率%23.2724.07堰长lw1.561.56压降△Pp667.28674.423.5吸收塔的设计表3-11吸收塔设备计算结果简表CO2343.5吸收塔的设计3.5吸收塔的设计353.6酸性气体吸收塔的模拟图3-5酸性气体吸收塔流程模拟图

酸性气体吸收塔3.6酸性气体吸收塔的模拟图3-5酸性气体吸收塔流程36酸性气体吸收塔模拟结果酸性气体吸收塔模拟结果373.7二氧化碳解析塔流程模拟图二氧化碳解析塔图3-6二氧化塔吸收塔模拟流程图3.7二氧化碳解析塔流程模拟图二氧化碳解析塔图3-6二氧383.8硫化氢浓缩塔流程模拟图硫化氢浓缩塔图3-7硫化氢浓缩塔流程模拟图3.8硫化氢浓缩塔流程模拟图硫化氢浓缩塔图3-7硫化氢浓393.9甲醇再生塔的模拟流程图图3-8甲醇再生塔的模拟流程图3.9甲醇再生塔的模拟流程图图3-8甲醇再生塔的模拟流403.10甲醇水分离塔的模拟流程图图3-9甲醇水分离塔的模拟流程图3.10甲醇水分离塔的模拟流程图图3-9甲醇水分离塔的模413.11全流程工艺流程模拟图3-10全流程工艺流程模拟图3.11全流程工艺流程模拟图3-10全流程工艺流程模拟图423.12带控制点的低温甲醇洗工艺流程图

3.12带控制点的低温甲醇洗工艺流程图434、结论与展望4.1结论本设计净化工段选用低温甲醇洗工艺（林德），来脱除甲醇合成中的酸性气体，经分析，相对其他净化方法而言，低温甲醇洗具有吸收好，净化度高，能耗较低，操作费用也较低等优点。本论文针对年产100万吨甲醇生产过程中合成气净化进行设计，在初步确定工艺流程后，进行工艺设计：对低温甲醇洗工段的气液分离器，吸收塔，解吸塔等做了计算，并在此计算基础上做了带控制点的工艺流程图，主要设备图，以及各塔和全塔的简单流程模拟图，得到要求的净化产品。由于低温甲醇洗工艺含多流股的循环，该工艺仍在调优中，同时对一些个别因素的影响未予考虑，致使设计不很完善，请各位老师予以指正。

4、结论与展望4.1结论444.2展望当前，我国合成氨、甲醇与碳一化工正处于大规模快速发展时期，装置规模越来越大，原料气的高效率、低消耗净化显得非常重要。低温甲醇洗正是这样一种优良的净化工艺技术。掌握低温甲醇洗的基本工艺，设计出自己的流程,这是一条正在行进中的道路。我坚信,低温甲醇洗工艺全面国产化是完全可以实现的。4.2展望当前，我国合成氨、甲醇与碳一化工正处于大规模快速45此课件下载可自行编辑修改，此课件供参考！部分内容来源于网络，如有侵权请与我联系删除！此课件下载可自行编辑修改，此课件供参考！46煤气净化工艺设计与优化

——低温甲醇洗煤气净化工艺设计与优化

——低温甲醇洗47主要内容1234研究背景设计思路工艺设计

结论与展望主要内容1234研究背景设计思路工艺设计481.研究背景

①我国的能源结构特点：“富煤、贫油、少气”，能源供应过度依赖煤炭。1.研究背景①我国的能源结构特点：“富煤、贫油、少491.研究背景②煤气化是现代化工的核心技术，煤气化生成合成气(主要成份是CO+H2)，是化工生产中的大宗基础原料—合成甲醇与合成氨的原料气。空分煤气化尿素合成氨甲醇聚丙烯聚甲醛汽油MTP甲醛脲醛树脂煤煤化工产品工业链1.研究背景②煤气化是现代化工的核心技术，煤501.研究背景③合成气中向下游转化过程中必须脱除其中杂质，否则会危害后续工艺流程，造成环境的污染和资源的浪费。④低温甲醇洗净化技术的不断发展。1.研究背景③合成气中向下游转化过程中511.1煤气净化的分类N-2甲基吡咯烷酮(NMP)吸收法物理吸收法化学吸收法物化吸收法低温甲醇洗（Rectisol）聚乙二醇二甲醚法(NHD)乙醇胺法(MEA)热钾碱法(如Benfield)常温甲醇洗法(Amisol)N-甲基二乙醇胺法(MDEA)1.1煤气净化的分类N-2甲基吡咯烷酮(NMP)吸收法物理521.2煤气净化典型工艺比较

表1-2Rectisol、NHD、MDEA工艺比较项目RectisolNHDMDEA吸收剂有好的化学和热稳定性，不起泡，价格便宜挥发性小、不起泡，好的化学和热稳定性，价格较贵蒸汽压较低，在水溶液中呈弱碱性，稳定性好，需检测以防止起泡和腐蚀吸收能力低温下对CO2、H2S、COS等气体吸收能力极强H2S、CO2等气体吸收能力强，部分吸收COS对H2S吸收能力很大，活化的MDEA水溶液CO2有较好的吸收效果净化程度净化质量好，净化度高净化度低于低温甲醇洗，净化度较高溶液循环循环量很小循环量较少循环多能耗功耗较低热耗较低较高硫回收装置克劳修斯装置克劳修斯装置不适合克劳修斯装置净化产品产品纯度高产品纯度高CO2产品纯度较低,大型化装置适合大型化适合小型化-1.2煤气净化典型工艺比较表1-2Rectisol、N531.2煤气净化典型工艺比较表1-3低温甲醇洗和聚二甲醚乙二醇的比较

11.4相对值投资41相对值气提气,N231相对值有效气损失4.51相对值电11.6相对值冷冻量4.51相对值循环水1^1相对值蒸汽NHD低温甲醇洗单位项"c-@

目1.2煤气净化典型工艺比较表1-3低温甲醇洗和聚二甲醚乙541.2煤气净化典型工艺比较所以本论文针对100吨甲醇生产净化工段选择低温甲醇洗工艺进行设计。更适合大型化装置上1能耗低2流程合理，操作简便4运行操作费用底5溶剂热稳定性和化学稳定性好，不降解、不起泡6气体净化度高3从以上两表分析低温甲醇洗与NHD、MDEA相比的优点：更适合大型化装置上1能耗低2流程合理，操作简便4运行操作费用底5溶剂热稳定性和化学稳定性好，不降解、不起泡6气体净化度高3更适合大型化装置上1能耗低2流程合理，操作简便4运行操作费用底5溶剂热稳定性和化学稳定性好，不降解、不起泡6气体净化度高3更适合大型化装置上1能耗低2流程合理，操作简便4运行操作费用底5溶剂热稳定性和化学稳定性好，不降解、不起泡6气体净化度高3更适合大型化装置上1能耗低2流程合理，操作简便4运行操作费用底5溶剂热稳定性和化学稳定性好，不降解、不起泡6气体净化度高3更适合大型化装置上1能耗低2流程合理，操作简便4运行操作费用底5溶剂热稳定性和化学稳定性好，不降解、不起泡6气体净化度高3更适合大型化装置上1能耗低2流程合理，操作简便4运行操作费用低5溶剂热稳定性和化学稳定性好，不降解、不起泡6气体净化度高31.2煤气净化典型工艺比较所以本论文551.3选题目的及意义煤气净化作为合成甲醇、氨等化工原料的重要步骤，这对后续的工艺路线有重要影响，直接影响产品的产量。低温甲醇洗工艺技术成熟，具有其它吸收方法难以比拟的优点，被广泛应用于合成气的净化，尤其是大型化工装置上。现有低温甲醇洗工艺还存在一定的问题（如甲醇毒性强，设备材质要求高，保冷要求高，吸收剂回收1.3选题目的及意义煤气净化作为合成甲醇、氨等化工原料的重561.3选题目的及意义

要求高），仍然需要进一步分析和改进，而且发展潜力很大。本论文针对净化工段采用林德低温甲醇洗工艺，以脱除甲醇合成气中的酸性气体。对该工艺中的几个单元过程进行了简单的物料和热量衡算，对吸收塔的工艺尺寸做了简单的计算和设计，以期对低温甲醇洗工艺过程有更全面、更深入的认识，从而为合成气的净化提供一定的依据。

1.3选题目的及意义要求高），仍然需572.设计思路了解工艺流程提出设计方法分析影响因素提出解决方法物料衡算能量衡算塔设备计算与选型完善流程简单模拟确定工艺流程工艺设计2.设计思路了解工艺流程提出设计方法分析影响因素提出解决方法58

确定本设计的工艺流程。进行工艺过程的设计计算，包括物料衡算、能量衡算和塔设备的选型与计算。重点主要是变换气的脱硫，脱碳。①.变换之后的脱硫、脱碳处理工艺。②.脱硫脱碳后的冷量回收，及富甲醇的再生利用。绘制工艺流程图和主要设备图。2.1研究内容确定本设计的工艺流程。2.1研究内容592.2低温甲醇洗工艺原理基本原理：以拉乌尔定律和亨利定律为基础；是一个物理吸收和解吸的过程；吸收过程中的控制因素是温度、压力和浓度；工艺操作条件为低温、高压。2.2低温甲醇洗工艺原理基本原理：60

2.2低温甲醇洗工艺原理

低温状态下的甲醇对H2S和CO2等酸性气体的选择性吸收，来脱除粗变换气中的酸性气体。吸收后的甲醇经过减压加热再生，分别释放CO2、H2S气体，即物理解析过程。富甲醇通过用再沸器中产生的蒸气进行闪蒸和汽提再生。甲醇水分离塔保持甲醇循环中的水平衡。尾气洗涤塔使随尾气的甲醇损耗降低到最大限度。酸性气体通到克劳斯气体装置进行进一步净化。2.2低温甲醇洗工艺原理低温状态下的甲醇对612.3低温甲醇洗工艺流程低温甲醇洗工艺一般具有三个任务:①净化原料气②回收副产品③进行环保工艺流程

在以煤为原料，气化工艺采用冷激流一步法：程时，同时脱除变换气中二氧化碳、硫化物和氢氰酸等杂质。

原料气气化工艺采用废锅流程时，先在CO变换前用了吸收了二氧化碳的两步法：

低温甲醇脱除原料气中硫化物、氢氰酸等杂质，然后在变化后用低温甲醇贫液脱除变换气中CO2

2.3低温甲醇洗工艺流程低温甲醇洗工艺一般具有三个任务:工622.3低温甲醇洗工艺流程2.3低温甲醇洗工艺流程632.3低温甲醇洗工艺流程2.3低温甲醇洗工艺流程642.3低温甲醇洗工艺流程V1-原料气气液分离器C1-甲醇洗涤塔C2-CO2解析塔C3-H2S浓缩塔C4-甲醇热再生塔C5-甲醇/水分离塔V2-气液分离塔图2-3低温甲醇洗净化工艺流程示意图2.3低温甲醇洗工艺流程V1-原料气气液分离器C1-甲653.工艺设计3.1低温甲醇洗的主要产品流为：变换气：CO2浓度32.1%，CO浓度19.02%，H2S浓度0.23%，H2浓度46.02%。甲醇合成气：CO2浓度≤1.8～3.0%（mol），总硫＜0.1ppm(mol)。放空尾气：几乎无硫，主要为CO2和N2。酸性气体：主要由CO2和H2S组成。甲醇水分离塔排放废水组成：甲醇含量≤0.5%（wt）3.工艺设计3.1低温甲醇洗的主要产品流为：663.2工艺流程的设计3.2工艺流程的设计673.3物料衡算气液分离器

相平衡

yi=kixi(i=1，2，···，c)组分物料平衡Fzi=Vyi+Lxi(i=1，2，···，c-1)整体物料平衡方程

F=V+L热量平衡

HFF=HVV+HLL摩尔分数的约束方程

Σzi=1，Σxi=1,Σyi=13.3物料衡算气液分离器683.3物料衡算

气液分离器

表3-2进气液分离器原料气组分表组分H2COCO2H2SCOSCH4N2H2OArCH3OH含量%46.0518.8531.830.2210.0090.080.911.380.130．54组分H2COCO2H2SCOSCH4N2H2OAr含量%46.0219.0232.100.230.010.090.941．440.15表3-1变换气组分表3.3物料衡算气液分离器表3-2进气液分离器原料693.3物料衡算表3-3气液分离器塔顶产物组分表组分H2COCO2H2SCOSCH4N2Ar含量%46.9519.2232.450.230.0090.080.9280.133表3-4气液分离器塔底产物组分表组分H2OCH3OH含量%71.8828.12对整个单元过程进行物料衡算∑F=∑FEED=19864.61Kmol/h∑D=∑LIQUID+∑VAPOR=365.9062+19483.21=19864.61kmol/h气液分离器3.3物料衡算表3-3气液分离器塔顶产物组分表组分H2C703.3物料衡算酸性气体吸收塔混合气体（A+B）吸收塔吸收尾气吸收剂

YXV,Y2L,X2mn图3-3逆流吸收塔的物料衡算Fig3-3MaterialBalanceofAdverseCurrentAbsorptionColumn图3-2逆流操作的吸收塔的示意图Fig3-2AbsorptionColumnofAdverseCurrent3.3物料衡算酸性气体吸收塔混合气体（A+B）吸收尾气吸收713.3物料衡算酸性气体吸收塔

对单位时间内进出吸收塔的A物质量作衡算，可写出下式：VY1+LX2=VY2+LX1为计算方便，把COS并入H2S中考虑；并把混合气中所含的非主要组分（如微量的Ar、N2、CH4、CO等）并入H2中一道考虑。表3-5综合考虑后组分组成表组分H2 CO2H2S含量%67.31132.450.239G（Kmol/h）13114.346322.3046.553.3物料衡算酸性气体吸收塔表3-5综合考虑后组分组成表组723.3物料衡算酸性气体吸收塔表3-6综合考虑后C1塔进出物料平衡表项目H2H2SCO2CH3OH总量进塔物料塔底进料G含量%67.3110.23932.450100流量Kmol/h13114.3446.556322.30019483.21塔顶进料L含量%---100100流量Kmol/h---8756.438756.43出塔物料塔顶出料G2含量%97.150.0041.980.966100流量Kmol/h13114.460.54267.28130.413499.19上塔底出料L1′含量%1.58-46.0352.39100流量Kmol/h106.9-3114.723545.086766.71塔底出料LN含量%1.2370.58432.4165.769100流量Kmol/h98.6446.572584.295244.257973.743.3物料衡算酸性气体吸收塔项目H2H2SCO2CH3OH733.3物料衡算二氧化碳解析塔C2V202V201201富CO2贫液进料富H2S贫液进料来自C3C3塔图3-4二氧化碳解析塔流程图

3.3物料衡算二氧化碳解析塔VV201富CO2贫液进料富H74物料衡算二氧化塔解析塔表3-7二氧化碳解析塔的进出口物流数据流股201202203204205206207温度，K233.15256.72259.25233.15233.15236.34258.13压力，MPa0.120.150.140.120.120.240.23总流量kmol/h6983.345325.264215.347432.242467.671500.825123.21摩尔分率，%CH3OH52.3965.79973.6760.095754.07850.34582.531CO246.0332.4124.5698.48845.24449.39216.455H21.581.2371.0890.57510.53210.00120.4125H2S-0.5840.675-0.14570.36180.602物料衡算二氧化塔解析塔流股20120220320420520753.4能量衡算热量恒算遵循以下公式：Q+W=∑Hin-∑Hout气液分离器

表3-8气液分离器热量衡算表FEEDLIQUIDVAPORTemperatureC-12.7-12.7-12.7PressureMPa5.65.65.6VaporFrac0.979801LiquidFrac0.020210Enthalpycal/sec-198893208-85569201-1133240083.4能量衡算热量恒算遵循以下公式：Q+W=∑Hin-∑763.4能量衡算酸性气体吸收塔表3-9吸收塔热量衡算流股塔底进料塔顶进料塔顶出料下塔净流出塔底出料TemperatureC-20-48-27.6-12-13.9PressureMPa5.65.65.75.65.6VaporFrac10100EnthalpyMMBtu/hr-721.833-514.611-193.778-553.344-498.8463.4能量衡算酸性气体吸收塔流股塔底进料塔顶进料塔顶出料下77能量衡算二氧化碳解析塔表3-10CO2解吸塔热量衡算表CO2LIINH2SLIINLIQOUTFANGKONGFENH2STemperatureC-23.000003-31.500003-37.49753-46.53433-31.5PressureMPa0.090.208000020.2080.080.208VaporFrac0.323939870.27987598010.1504255LiquidFrac0.676060130.72021402100.8