煤化工低温甲醇洗酸性气体处理工艺研究

邵应平

（山西潞安煤基清洁能源有限责任公司，山西 长治 046031）

1 背景情况

低温甲醇洗工艺，是以冷甲醇为吸收溶剂，利用甲醇在低温下对酸性气体溶解度极大的优良特性，脱除原料气中的酸性气体的工艺。以煤为原料的化工生产中，粗合成气中含有大量多余的CO2、少量的H2S等酸性气体，这些酸性气体不利于生产，其中的硫化物会造成下游生产中的触媒中毒，必须将其脱除和回收。低温甲醇洗的技术核心就是酸性气脱除技术。

一般而言，H2S 可进行回收再利用。然而，在低温甲醇洗工艺的酸性尾气中，H2S 的含量较低，一般在25%～35%，这样低浓度的H2S 的回收难度较高、回收效率较低，导致回收装置的的成本和运行能耗均较高。在现有技术中，对于低温甲醇洗工艺的酸性尾气中硫化氢化回收，一般的原理是通过先对酸性尾气进行处理，使其中的硫化氢通过化学反应进行转化生成其他气体，再经过处理实现硫元素的回收。例如采用克劳斯硫回收单元对低温甲醇洗酸性尾气进行处理，克劳斯尾气再经过氨法脱硫或制酸等工艺达标排放，最终实现硫元素的回收。可以看出，上述处理方法难以实现零排放的回收效果。

2 技术方案

2.1 工艺技术

本方案应用于利用低温甲醇洗装置产生的低浓度酸性尾气（硫化氢25%～35%），此部分尾气现有的处理工艺能耗高，排放尾气处理很难达到现行环保指标。通过有机胺（甲-基二乙醇胺、二亚乙基三胺、二乙烯三胺、添加剂混配溶液）发将低温甲醇洗酸性尾气进行进入有机胺吸收塔，将其中的CO2吸收到有机胺溶液中，经过有机胺吸收后的低温甲醇洗酸性气的硫化氢浓缩至浓度95%以上，吸收溶剂再经过再生塔再生后返回吸收塔进行吸收，高浓度的硫化氢气体通过与NaOH 反应生产NaHS。吸收溶液再生尾气，返回低温甲醇洗进行处理，实现闭环回收酸性气实现近零排放。本方案的工艺流程图，如图1 所示。

图1 本方案的工艺流程图

低温甲醇洗酸性尾气经过压缩机加压到0.8 MPa，进入吸收塔将酸性气体中的CO2气体进行脱除，经过吸收后的酸性气中H2S 气体浓度提高至95%以上去生产硫氢化钠产品。吸收CO2的有机胺溶液进入缓存罐，通过泵送至再生塔通过0.5 MPa 蒸汽加热再生后送至吸收塔，再生尾气从再生塔顶出来进入分液罐，分液罐溶液返回到再生塔，避免溶液随尾气带出造成浪费。再生气与生产硫氢化钠尾气加压后送至低温甲醇洗主洗塔处理。

2.2 物料数据模拟

以潞安180 运行的低温甲醇洗物流数据经模拟。如下页表1～表3 所示。

表1 入H2S 气体浓缩吸收塔酸性气数据表

表2 低温甲醇洗循环压缩机系统尾气数据表

表3 硫回收制NaHS 系统H2S 数据表

2.3 主要工艺设备（见下页表4）。

表4 主要工艺设备表

2.4 技术优势

低温甲醇洗酸性尾气处理通过设置有机胺吸收塔，可以使其中的有机胺溶液吸收低温甲醇洗酸性尾气中除硫化氢外的气体，从而提高酸性尾气中的硫化氢浓度，使酸性尾气中的硫在硫回收装置中的回收更加完全；同时，通过设置热再生装置，可以使吸收气体后的有机胺溶液再生为互相分离的气体和有机胺溶液，并且再生的有机胺溶液能够循环回有机胺吸收塔中被再次使用，分离的气体进入低温甲醇洗主洗塔内继续参与低温甲醇洗的过程，从而实现对酸性尾气的闭环回收。

经过硫回收装置进行硫回收后产生的气体与有机胺溶液吸收并再生的气体混合，并使两者能够同时在压缩机的作用下被输送进入低温甲醇洗主洗塔内，继续参与低温甲醇洗过程，从而实现低温甲醇洗酸性尾气的近零排放。

3 结论

低通过有机胺溶液对酸性尾气中的杂质气体进行回收，实现硫化氢浓度的提高，从而使硫回收率得到提高；同时，杂质气体还能够在热再生后与有机胺溶液分离，从而使其能够回到低温甲醇洗主洗塔中，实现近零排放的回收过程。该方法具有回收率高、简单易操作、环保、成本能耗低的优点。

与传统的低温甲醇洗排出的酸性气经克劳斯硫回收单元制硫并加以回收，将制硫尾气再处理达标排放工艺相比较，采用本工艺方案通过胺法尾气处理的大大提高H2S 浓度，高浓度H2S 气体可以是硫回收装置投资及规模大幅度降低，且流程大大缩短运行成本和能耗减少30%以上，能够实现酸性尾气零排放，具有明显的经济和环境效益。