低温甲醇洗概述.doc

一、低温甲醇洗概述
1.低温甲醇洗发展史
低温甲醇洗(Rectisol)是20世纪50年代初德国林德(Linde)公司和鲁奇(Lurgi)公司联合开发的一种气体净化工艺。第一个低温甲醇洗装置由鲁奇公司于1954年建在南非Sasol的合成燃料工厂，目前该工艺已被广泛应用。
工艺原理：一氧化碳变换和热量回收后的工艺气中除含有甲醇合成及一氧化碳生产所需要的氢气一氧化碳极少量的二氧化碳外，还含有多余的二氧化碳及不需要的硫化氢及硫氧化碳等成分，硫化物是甲醇合成的毒物，多余的二氧化碳在甲醇合成中无法利用，所以必须除去，硫化物又可以进一步回收利用，需要对它们进行回收。甲醇洗工段就是用甲醇脱出工艺气中甲醇合成不需要的多余的二氧化碳及所有的硫化物，一氧化碳生产所不需要的全部二氧化碳及硫化物，使工艺气成分达到甲醇合成和一氧化碳生产要求，吸收了二氧化碳和硫化氢及硫氧化碳的富甲醇也通过减压、闪蒸、氮气气提等方法对其再生并回收冷量，重复利用。
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2.酸性气体的来源
在现代合成氨生产过程中，无论采用何种原料(煤、天然气、轻油、重油等)，何种气化方式制气，都会发生下列反应：
2CO＋O2＝2CO2
CO＋H2O＝CO2＋H2
因此产生大量的CO2气体，同时随着所用原料中硫含量的不同，也有一定数量的硫化物生成(包括无机硫和有机硫)，如我厂是以渣油为原料，采用部分氧化法制取原料气，原料气经变换后约有46000Nm3/h的CO2生成，占变换气总量的34.10%；约有328Nm3/h的H2S和COS生成。由于上述气体都呈酸性反应故统称为酸性气体。

; D: S/ y  M( z0 @) R3.脱除酸性气体的必要性
如此多的酸性气体在氨的生产过程中不但会引起合成氨催化剂中毒，设备腐蚀、低温下堵塞管道等事故，导致生产中止，而且还会占据造价昂贵的高压高容器空间，增加不必要的动力消耗。而CO2则是制造尿素、纯碱、干冰等化工产品的重要原料，硫本身也是一种重要化工原料，因此，在现代合成氨生产过程中必然要设有酸性气体脱除工序，实现既脱除对氨生产有害的CO2、H2S、COS等酸性气体，同时又充分回收其它化工产品的原料。
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4.脱除酸性气体的方法
从气体中脱除H2S和CO2等杂质，主要采用吸收法。
吸收方法很多，其基本特点都是利用气体中各种组分在某种溶剂中的溶解度不同而进行的。其中的H2S和CO2同时或分步被溶剂选择性地吸收，然后，在提高温度和降低压力的情况下，使H2S和CO2从溶液中分步释出。
根据原理不同，吸收操作可以分为化学吸收法和物理吸收法两大类。
化学吸收法是利用酸性气体和溶解在水中的碱性化合物或碱性溶剂反应来除去的。从经济角度考虑，应选择能够再生的溶液，即吸收酸性气体后的溶液在减压、加热的条件下，酸性气体能从溶液中释放出来，而再生后的溶液冷却后可以重新用于吸收。目前应用较广的是乙醇胺法和热钾碱法。
物理吸收法是利用各种气体组份在某一溶剂中的溶解度不同而进行的。一般用于脱除酸性气体的最适宜的溶剂为各种极性液体，因为极性液体能溶解酸性气体，而对H2、N2等非极性组分则溶解很少，常用的物理吸收有高压水洗法(巨化厂)，N-甲基吡咯烷酮法(Purisol法)及低温甲醇法(Reactisol法)。
实际上要严格区分物理吸收和化学吸收是很困难的，从现代物理化学的观点来看，溶质溶解于溶剂中时，即发生溶剂化，也就是发生了化学变化。
低温甲醇洗工艺属于物理吸收法，是以低温甲醇为吸收溶剂，利用甲醇在低温下对酸性气体溶解度极大的特性，脱除原料气中的酸性气体。由于甲醇的蒸汽压较高，所以低温甲醇洗工艺在低温(～－60℃)下操作，在低温下CO2与H2S的溶解度随温度下降而显著地上升，因而所需的溶剂量较少，装置的设备也较小。在－30℃下，H2S在甲醇中的溶解度为CO2的5到6倍，因此能选择性脱除H2S。该工艺气体净化度高，可将变换气中CO2脱至小于20ppm，H2S小于0.1ppm，气体的脱硫和脱碳可在同一个塔内分段、选择性地进行，而CO2、H2S再生可在不同的塔中进行，分别得到合格的二氧化碳含量为98.5%的原料气和硫回收原料气。
5.低温甲醇洗的优、缺点
(1) 用甲醇作为溶剂，对CO2、H2S、COS等具有较强的吸收能力，这样所需的溶液循环量较少，因而动力消耗减少。
(2) 用甲醇作为溶剂，对欲除去的CO2、H2S、COS组份和不欲除去的H2、N2等组份之间具有较高的选择性。一方面可以理解为甲醇对CO2、H2S的溶解度大，而对H2、N2等的溶解度小，这一点还有减少有效H2损失的意义，选择性高的另一方面表现在甲醇对H2S的吸收要比对CO2的吸收快好几倍，前者的溶解度也比后者大，因此可以在同一塔内实现分步吸收H2S和CO2。
(3) 甲醇的蒸汽压低，使吸收塔和解吸塔的塔顶出气中所带走的蒸汽损失降低，溶液损失少。
(4) 甲醇的化学稳定性和热稳定性好，不会被有机硫、氯化物等杂质所分解和变质，不会起泡，腐蚀性小(当CH3OH中水含量＜1.0%时)，全部设备和管道可以用碳钢或耐低温的合金刚制造。
(5) 甲醇的粘度小，不仅降低了溶液输送时的动力消耗，还可以提高传热、传质效率。
(6) 甲醇的沸点较低，因此在解吸塔的再沸器中采用廉价的低压蒸汽即可。
(7) 甲醇的熔点较低，因而可在-80℃下进行吸收操作，也不至于有冻结堵塞管道的危险。
(8) 甲醇价廉易得，不易自燃。
甲醇作为溶剂虽然优点不少，但也有不足的一面：
(1) 再生流程长而复杂。
(2) 甲醇是一种有毒物质，当人服10mL时就会双目失明，服30mL时就可以致死，在空气中的允许浓度为50mg／Nm3，因此对设备制造和管道安装都要求严密不漏，操作时不可掉以轻心，防止事故发生。
(3) 甲醇洗一般均在低温下进行，故只有在和空分、液氮洗配套时才能显示其特殊的优点。
二、理论基础
8 i) ]% h+ F0 K9 W# M" {: U
1.拉乌尔定律
溶液中溶剂的蒸汽压P1等于纯溶剂的蒸气压P1。与其摩尔分数X1的乘积，这就是拉乌尔定律。
P1＝ P1。× X1% S+ A0 n  S/ v) r' c+ W: @" }, I
（1）
P1。：纯溶剂的蒸气压
P1 ：溶液中溶剂的蒸汽压
X1 ：溶液中溶剂的摩尔分数。
设溶质的摩尔分数为X2,由于X1=1－X2,所以（1）式可以改写为：
P1＝ P1。×（1－ X2）或X2＝ (P1。－P1P)/ P1。
. M6 u5 P) i3 q& N7 w1 W7 l: {( `（2）
* W/ a; H  O! p) L8 \, ?
即溶剂蒸汽压下降的分数等于溶质的摩尔分数。

* Y: W$ P2 a+ Z2.亨利定律
在一定温度和平衡状态下，一种气体在液体中的溶解度和该气体的平衡分压成正比。
P2＝K× X2* [+ A: S( o, s' U' n
（3）
式中：
X2——平衡时气体在液体中的摩尔分数。
P2——平衡时液面上该气体的分压。
K——为一个常数，其数值与温度总压气体和溶剂的性质有关，总压对K的影响，在压力不很大时可忽略不计， K的数值要通过试验来确定。
亨利定律是化工吸收过程的依据，吸收分离就是利用溶剂对气体混合物中各组分溶解度的不同，选择性的把溶解度大的气体吸收，达到从气体混合物中除去或进一步回收这种气体的目的。
1 w3 A; s5 H' C( z. z1 R5 e
3.气提原理

% n1 B" K2 ]% ]3 B* P) e气提是物理过程，它用于破坏原气液平衡而建立新的气液平衡状态，达到分离物质的目的。

  n$ I* o, a5 q9 K) c$ I! b在甲醇洗脱除酸性气体的工艺中采用两次气提来脱除甲醇中的CO2、H2S、COS以得到贫甲醇，第一次在硫化氢浓缩塔底部通入一股N2作为气提介质，降低CO2气体的分压，将大部分CO2在塔中解吸，以回收冷量。第二次在甲醇再生塔C1604中用甲醇蒸汽作为介质，将溶解于甲醇的CO2、H2S、COS全部解吸出来，达到甲醇再生的目的，为了向硫回收工段提供合格的原料气，用易分离的甲醇蒸汽做气提介质，是比较合理的。
) B4 i2 J- B# m0 q5 T( ~5 p
4.精馏原理

/ |& f( Q0 K- H/ `. |精馏是利用物质挥发性不同（沸点不同）而将两种或两种以上的物质分离的过程。精馏过程在精馏塔内完成，混合组分从塔中间某一个塔板（进料板）连续进入塔内，在进料板以上，上升蒸汽中所含的重组份向液相传递，而回流液中的轻组分向气相传递，这样经过足够的塔板，在塔的上半部完成了上升蒸汽的精制。即除去了其中的重组分，因而称为精馏段。

2 g$ Z! _% q; z0 |+ Y在进料板以下，下降液体（包括回流液和加料中的液体）中的轻组分向气相传递，上升蒸汽中所含的重组份向液相传递，这样经过足够的塔板，在塔的下半部完成了下降液体中的重组份的提浓即提出了轻组分，因而称为提溜段。
7 |) C$ r) D3 C2 k. f
一个完整的精馏塔应包括精馏段和提溜段，进料板是二者的分节。在这样的塔内可将一个双组分混合物连续地、高纯度地分为轻、重两组分。
9 C- x. X) y3 z" Y0 I3 \) f( y+ \# M
5.回流
5 [6 C9 b5 M# _5 ]
回流（包括塔顶的液相回流与塔釜部分汽化造成的汽相回流）是精馏操作的重要因素，他是构成气、液相接触的必要条件，没有气液两相的接触也就无从进行物质交换，就难以将混合物精馏而分离开。
" c2 c* k8 B0 L4 D/ r
6.闪蒸原理
7 x3 b5 a) l5 v7 b6 F$ l
水在一定压力下加热到一定温度，然后注入下级压力较低的容器中，突然扩容使部分水汽化为蒸汽的过程。多个这样的过程组成的系统称“多级闪蒸
5 ~) h6 D+ @, ^+ q6 P7 o$ K" u& Y9 R
闪蒸就是高压的饱和水进入比较低压的容器中后由于压力的突然降低使这些饱和水变成一部分的容器压力下的饱和水蒸气和饱和水。

0 W- Y1 k  V: |物质的沸点是随压力增大而升高，而压力越低，沸点就越低。这样就可以让高压高温流体经过减压，使其沸点降低，进入闪蒸罐。这时，流体温度高于该压力下的沸点。 流体在闪蒸罐中迅速沸腾汽化，并进行两相分离。使流体达到气化的设备不是闪蒸罐，而是减压阀。闪蒸罐的作用是提供流体迅速气化和汽液分离的空间。

2 u$ o6 q1 w. ^% P. C4 y4 ?! }. J9 q4 h7.甲醇的物理性质
(1) 沸点：64.5～64.7℃；
(2) 熔点：-97.8℃；
(3) 自燃点：在空气中437℃，在氧气中461℃；
(4) 比重：0.7913；
(5) 粘度：0℃时为0.86cP，20℃时为0.59cP；
(6) 比热：20～25℃间的比热为2.508～2.533 J／g•℃。
甲醇又称木醇、木酒精，为无色、透明、略有乙醇味的液体，是工业酒精的主要成分之一。摄入甲醇5～10毫升就可引起中毒，30毫升可致死。甲醇对人体的毒作用是由甲醇本身及其代谢产物甲醛和甲酸引起的，主要特征是以中枢神经系统损伤、眼部损伤及代谢性酸中毒为主。
潜伏期：8～36小时，亦有短至几十分钟，长至4天后发病者。
症状：中毒早期呈酒醉状态，出现头昏、头痛、乏力、视力模糊和失眠。严重时谵妄、意讽模糊、昏迷等，并可出现脑水肿、甚至死亡。双眼可有疼痛、复视，甚至失明。

2 a/ L" P# ~) J( P9 F4 }% d* b6 T8.物理吸收、化学吸收
（1）若溶入溶剂中的气体不与溶剂发生明显的化学反应，此种过程叫物理吸收。
（2）若气体溶解后与溶剂或预先溶于溶剂里的其它物质进行化学反应，这种过程称为化学吸收。
（3）不同气体在甲醇中的溶解度

' K9 V. s; H5 e1 s, W# V5 ^低温甲醇洗吸收酸性气体以及溶液再生，解析回收有用气体的基础就是各种气体在甲醇中的溶解度不同，操作条件不同时，溶解度的变化。各种气体在甲醇中的相对溶解度列于表1，各种气体在甲醇中的溶解热列于表2.从表中可以看出CO2和H2S在甲醇中的溶解热不大，但因为其溶解度较大，因而塔内仍有明显的温升，为了保持一定的吸收效果，塔中部需设置冷冻以排除吸收溶解热。
( ]" q: U! n" q: w
气体
气体的溶解度
H2的溶解度
气体的溶解度
CO2的溶解度

% r, M# B" b8 l; D+ C
H2S
2540
5.9
! M1 R, k, l. h3 N7 R8 e; p4 O6 S5 P* L
COS
1555
3.6
5 \5 Y% l9 X  l2 d  {" x  a' K
CO2
430
1.0
/ c) f' N) k# E# a2 K5 @
CH4
12
% F! Y% k$ d, j$ F! \( X; }
CO
5

$ N& y* D+ w9 k9 n: x' W
H2
1.0
7 N- V8 \, l; ]) a
N2
2.5

) k$ w( l: R2 w- i; Y$ Z" k
各种气体在甲醇中的溶解热KJ/mol
; l0 i5 Q  A5 R. M
气体
H2S
CO2
COS
CS2
H2
CH4
) [  `3 [4 n4 F9 F& N6 R
溶解热
19.3
16.9
17.4
27.6
-3.8
3.3

3 w- E) }* }* V, r' O

: Y& Y+ R9 U4 e% u) ?7 T9.溶液
两种或两种以上的组份混合在一起，每一组份都以分子或离子的形式分散到其他组份中而形成的均匀相称为溶液。在工程上应用最多的是液态溶液。将两种液体混合能否成为溶液，取决于它们的性质，两种液体的极性越接近，则相互溶解度越大，反之，两种液体的极性相差越远，则相互溶解度越小，甚至几乎完全不互溶，例如，水和甲醇是可以按任何比例互溶的，而水与煤油就不能互溶。某些固体或气体也能溶解在适当的液体中，形成浓度有限的溶液。
溶质：溶液中被溶剂溶解的物质。
溶剂：是一种可以溶化固体，液体或气体溶质的液体，继而成为溶液。
三、工艺原理
1、脱水
我厂进入低温甲醇洗醇装置的气体是来自一氧化碳变换工号，温度为40℃，含有饱和水蒸汽约102kg／h(另外还有部分夹带水)的湿变换气，为了使甲醇能更好的吸收CO2和H2S，要求进入甲醇洗涤塔前的气体温度在-9℃以下，要达到这个温度，必须经过预冷，在预冷过程中，气体中的水份冷到冰点时就会结冰，堵塞管道设备，给生产带来困难，因此变换气在进入低温部分前必须先除去水份。
3 J; N, k( D2 W0 [# S6 o
气体
H2
N2
CO
Ar
CO2
H2S
COS
H2O
) Q4 v* x& o: w+ q/ C
未变换气
32.81
0.33
43.23
0.13
23.09
0.3
100PPM
饱和
1 r4 Q$ J* x  k5 z# `& x6 v
变换气
6 {; j! v5 v& @! |! n
2、脱除CO2和H2S
有关CO2和H2S的脱除原理前已叙述，此处不再重复，但有必要介绍一下甲醇洗涤塔塔顶甲醇量确定的依据。
设计：甲醇洗涤塔上塔底部出口甲醇吸收CO2的饱和度为71％，下塔吸收的CO2量仅为总CO2量的2.5％，进上塔的压力为5.23MPa
3、富甲醇液的再生及H2、CO2、H2S的回收
（1）一级减压闪蒸
1) 目的
甲醇在溶解酸性气体的过程中，不可避免地溶解了部分有用的氢气，如你们现在要去的实习单位惠生化工公司，甲醇洗涤塔出口甲醇液中溶解氢气量约1600Nm3／h。这部分氢气随CO2一同解吸出去，不仅是一种浪费，而且还影响CO2产品的纯度，所以在释放CO2前，利用H2在甲醇中溶解度远比CO2、H2S要小的特点，先作一级闪蒸，以释放、回收H2和CO，为保证CO2产品纯度创造条件。
2) 预冷前已叙述H2与H2S、CO2相反，在甲醇中的溶解度随着溶液温度的降低而减小，为了在一定压力下，最大限度地回收H2和节省压缩功，增加CO2产量出发，又希望尽可能少地使CO2、H2S和H2一起解吸，所以需再生的甲醇液在一级减压闪蒸前必须分别从-11℃和-7℃预冷到-31.6℃和-28℃。
预冷的另一目的就是通过一级闪蒸，利用较低能位的冷量，如为使甲醇液在硫化氢浓缩塔出口达到-40℃的低温，先在经过丙烯冷却器、出塔冷流体等处冷却，充分利用管间低能位的冷量。
3) 压力的确定
一级闪蒸压力的确定主要取决于产品CO2的要求。因为一级闪蒸压力高，H2的释放量相对就少，再次减压闪蒸时随CO2一起出去的H2就多，产品CO2纯度就低。反之，如果压力低，H2的释放量就多，再次减压释放时CO2浓度就高，但释放H2的同时也释放了不少CO2，这又是影响了产品CO2的产量。
其次在选择一级闪蒸压力时还要考虑循环气压缩机的压缩比的合理性，使其能耗最小。
本装置一级闪蒸压力为2.25MPa，闪蒸温度为–28～–32℃，闪蒸气量为2188Nm3／h。其中H2占48.77％，产品CO2浓度在98.5％以上。
(2) 二级减压闪蒸
1) 目的
二级减压闪蒸的目的是回收更多高质量的CO2，以满足尿素生产的需要。在二级减压闪蒸中产品CO2量(包括部分甲醇溶液由于温度升高而释放出的CO2)为30729Nm3／h，浓度98.74％，(H2＋CO)＜1.11％，总硫＜1.4ppm。
2) 压力的确定
二级闪蒸时，闪蒸温度由一级闪蒸温度和甲醇中CO2、H2S的饱和度所确定，而闪蒸压力一方面要考虑满足产品CO2的数量，压力低、产品CO2量多，反之则少。另一方面还要考虑克服甲醇液送到硫化氢浓缩塔的阻力，省去几台甲醇输送泵，从二氧化碳产品塔塔送甲醇液到硫化氢浓缩塔的阻约0.1MPa，故二氧化碳产品塔的闪蒸压力不得低于0.2MPa。
如何确保产品CO2纯度
富甲醇液在二级减压闪蒸时要防止H2S气体随CO2一起释放。以确保产品CO2的浓度和质量，利用甲醇吸收CO2后不影响H2S的吸收和相同条件下H2S在甲醇中的溶解度及溶解速度大于CO2的特性，在二氧化碳产品塔顶部第59块塔板上，用从甲醇洗涤塔来的不含H2S的甲醇液吸收含硫甲醇液中释放出来的H2S气体。
（3）H2S组分的浓缩
1） 回收H2S的意义
用含硫渣油气化制氨过程中，必有一定量的硫化物生成，硫化物对氨生产的害处前已讲述，所以要设法将硫化物分离出来，分离出的硫化物气体不能放空，否则会污染环境，而且也会造成极大的浪费，因为硫本身就是一种重要的化工原料，必须加以回收。
克劳斯硫磺回收装置的要求
从酸性气体脱除工段回收的含硫气体，是在克劳斯硫磺回收装置内先氧化后再还原成硫磺的。反应式如下：
2H2S＋3O2＝2SO2＋2H2O
SO2＋2H2S＝3S＋2H2O
当H2S浓度过低时，上述的反应温度不好维持而且过剩的氧会使催化剂中毒，所以克劳斯硫磺回收装置要求回收气中H2S含量>15％。
2) 减压气提
为了满足克劳斯装置对H2S含量的要求，在本装置内设有硫化氢浓缩塔，在该塔内采用氮气气提的方法，将甲醇液进一步减压，释放出大量的CO2等气体进入大气，达到浓缩H2S的目的。
所谓气提就是把一定量氮气通入C3塔内，破坏其原来的气液平衡，即降低塔内CO2、H2S等气体的气相分压，使溶解在液相中的CO2、H2S进一步解吸，但这里不希望H2S解吸，因为我们目的是为了浓缩H2S，而且过多的H2S与CO2一起排入大气，会污染环境，所以，在硫化氢浓缩塔塔顶用不含硫的甲醇液吸收塔内溶液中释放出来的H2S气体。
(4) 加热再生
1) 目的)
通过加热彻底解吸溶解在甲醇中的CO2、H2S等气体，使甲醇得到完全再生，为循环使用创造条件。解吸出来的气体经冷却，回收甲醇后送往克劳斯硫磺回收装置。
2)热再生塔压力的确定
热再生塔的顶部压力由克劳斯装置要求的进气压力和热再生塔到硫回收的系统阻力之和决定的。硫回收进气压力要求为0.145MPa、热再生塔→硫回收工号系统阻力为0.1MPa，故再生塔塔顶部压力确定为0.245MPa，塔底压力为0.275MPa。
3) 热再生塔温度的确定
热再生塔塔顶、底部的温度在压力确定后也随之确定了，均以饱和蒸汽压来考虑。塔顶压力0.245MPa，对应温度为93℃，塔底压力为0.275MPa，对应温度为103℃。
热源来自低压蒸汽管网管网，通过再沸器传递。
4、甲醇脱水蒸馏
(1) 甲醇精馏塔的任务
1) 回收用于变换气脱水的喷淋甲醇；
2) 回收装置各处排放的污甲醇；
3) 除去杂质。
前面几个工号产生并带入甲醇洗装置的杂物，如：Fe、Ni等重金属化合物，HCN、HCOOH和水份等在此时都转入甲醇液中，另外变换气进入甲醇洗涤塔塔时仍有部分水份带入甲醇洗涤塔，使系统内水量不断增加，故从热再生塔底抽出796kg／h甲醇液(其中含水0.2％)到甲醇水分离塔顶部，既作为甲醇水分离塔的回流液又除去上述杂质和平衡系统内水量。
(2) 甲醇蒸馏塔压力和温度的确定
甲醇蒸馏塔是利用甲醇和水的沸点不同，通过蒸馏把甲醇和水加以分离的。
由于出甲醇水分离塔的甲醇蒸汽与热再生塔塔顶部出来的气体是一起加以冷凝分离的，这样就决定了甲醇水分离塔塔顶部压力必须大于热再生塔顶部压力(甲醇水分离塔→热再生塔管道阻力0.04MPa)，即0.284MPa，底部压力为0.314MPa。
压力确定后，甲醇水分离塔顶、底的温度也随之而底了，即顶104℃、底145℃。
热源来自低压蒸汽S10管网，通过再沸器传递。
(3) 杂物的排除和废水中酸度的控制
甲醇液中所含的杂物通过蒸馏，重组分均残留于塔底，随废水一起从塔底排至气化磨煤工号，由于甲醇液中可能带有甲酸及氢氰酸，使污水呈酸性，故需定期检测污水中的PH值。
四、低温甲醇洗的动力学

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在研究甲醇吸收CO2和H2S的动力学时，研究者发现吸收过程的速度只取决于CO2的扩散速度，温度降低时，吸收速度缓慢减小。在相同条件时， H2S的吸收速度约为CO2的吸收速度的10倍，因H2S的浓度比较小，所以CO2的吸收是抑制过程。影响吸收速度的最大因素是温度和压力。
五、甲醇洗工段冷量的来源和回收
7 W1 B( A+ I% e
甲醇洗工段脱除CO2， H2S及COS是在低温下进行的，为了满足净化的工艺要求，工段必须从外界得到冷量以维持正常的操作。本工段冷量的直接来源为-4℃、0.37Mpa的液氨，在氨冷器、中蒸发向甲醇洗提供-38 ℃的低温冷源；另外，通过E1602、E1612、E1618向系统提供冷量。

0 Q8 K; a4 V( t+ F" n( D5 I/ H4 Q系统开车时，用液氨冷却循环甲醇及进入系统的气体，不合格的工艺气经开工管线及E1617、E1601回收冷量后放入冷火炬。
正常开车时，本工段的冷量损失包括：
（1）换热器的换热损失: X* i$ K, p! ^! G: S
（2）保冷损失
（3）酸性气体吸收时由于溶解热所造成的冷量损失
（4）去往液氮洗的工艺气所带走的冷量
& B% a0 [2 o- J4 H+ x- p
因此，为了维持甲醇洗工段的正常运行必须对以上损失和带走的冷量进行回收和补偿。

/ h; x6 P  a) A. c4 _2 V（1），（2）两种冷量损失由液氨提供-38 ℃的冷量进行补偿。 （3）的冷量损失部分可以加以回收，另一部分由液氨提供的冷量进行补偿。 CO2， H2S及COS溶解于甲醇时，由于释放大量的溶解热使得洗涤甲醇的温度升高，造成冷量损失。但这些气体在减压解吸回收过程中，由于解吸需吸收热量，这就使甲醇温度又降低了，一部分的冷量在这里被回收。由于CO2不能全部在冷区解吸， H2S及COS在热区解吸，以及吸收、解吸的不可逆性，使得CO2解吸的冷量回收率只有60-70﹪，而其余部分的冷量由液氨提供补偿。
（4）的冷量损失可通过液氮洗来的低温合成气在E1617及E1601中复热回收冷量而加以补偿。
六、工艺流程叙述：（南京惠生化工有限公司）
工艺流程叙述以惠生年产30万吨CO和年产20万吨甲醇。
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未变换原料气在压力5.6MPa，温度为40℃，流量83700Nm3/h进入甲醇洗装置Ⅱ。

5 X, z; K1 v2 `& t% |原料气中喷入甲醇（400kg/h）防止工艺气中的水结冰，未变换原料气在未变换原料气冷却器E3007中分别与已经净化的原料气、尾气换热冷却到-4℃，冷却后的原料气进入未变换原料气深冷器E3008中与制冷剂丙烯换热冷却到-15℃，然后进入未变换原料气分离罐V3002进行气液分离。分离出液体后的未变换原料气（95000Nm3/h.-15℃.5.505MPa）进入未变换原料气甲醇洗涤塔T3002底部，从塔顶来的低温甲醇（-43℃.5.4MPa.185Nm3/h）进行洗涤。从V3002分离出的甲醇水混合物（0.643M3/h）经过E3024由-15℃加热到75℃，压力由5.5MPa减压到0.55Ma进入甲醇/甲醇水分离塔T3006中部进行精馏。
H2S、COS和CO2的脱除和复热
未变换气原料气甲醇洗涤塔T3002分为上塔和下塔，上塔共分2段。
来自贫甲醇泵P3005的贫甲醇（9.1MPa.47℃.170t/h）经过水冷却器E3018（与水换热）、甲醇/甲醇换热E3017、甲醇/甲醇换热E3016（与T3003底部经P3004泵加压后的富硫化氢甲醇液换热）、贫甲醇深冷器E3015（与丙烯换热）和贫甲醇冷却器E3014（与来自硫化氢浓缩塔T3003上塔底部甲醇换热）分别被冷却到8.5℃、-33.5℃、-35℃-43.5℃，其中185M3/h送到未变换气甲醇洗涤塔T3002的上塔上段顶部吸收CO2，使出T3002塔顶的原料气中的CO2含量低于10PPM 、CH3OH含量小于150ppm、H2S小于0.1ppm净化气然后送往分子筛脱除其中的甲醇及二氧化碳后返回甲醇洗工段，经过原料气甲醇换热器E3011，原料气冷却器E3007，由-43℃ 分别复热到-22℃、30.5℃后进入冷箱。
吸收CO2后的甲醇溶液温度上升，这是由于CO2溶解热造成的。这部分溶解热一部分通过冷流体冷却移走。当甲醇溶液温度上升到-23.5℃后从上塔上段抽出，经过循环甲醇冷却器E3009和甲醇深冷器E3010与从E3014来的甲醇和冷却器丙烯冷却剂冷却到-30℃和-35℃，然后返回上塔下段再次吸收CO2。这次抽出冷却的目的就是将吸收剂甲醇的温度冷却到最佳吸收温度，以保证CO2的充分吸收。
另一部分溶解热经T3002上塔下段底部富CO2甲醇液（5.445MPa,-17℃.220m3/h）带出，这股溶液分为两部分：一部分经过半贫甲醇泵P3001加压到6.3MPa,经过尾气/甲醇换热器E3012、半贫液甲醇深冷器E3013分别冷却到-23℃，-35℃进入变换气甲醇洗涤塔T3001上塔上段第63块塔板继续作为吸收液使用，另一部分进入T3002下塔顶部。
下塔主要是吸收H2S、COS，由于H2S的溶解度大于CO2的溶解度，而且H2S的溶解速度远大于CO2的溶解速度，且硫组分在气体中的含量远小于CO2的含量，因此进入下塔的吸收了CO2的甲醇只需一部分作为吸收剂吸收H2S和COS，使进入上塔的总硫含量低于1PPM。
净化后的原料气部分不经过分子筛，此股气流经过原料气/甲醇换热器E3028和原料气冷却器E3007，由-40℃分别复热到-20℃，30.5℃送甲醇合成。
富硫化氢甲醇液膨胀闪蒸。
从T3002塔底来的富硫化氢甲醇液（-12℃.5.505MPa.88N3/h）,在原料气/甲醇换热器E3028（如果只生产CO，则无工艺气通过）和原料气/甲醇换热器E3011中与净化后低温原料气换热，由-12℃冷却到-22℃，通过减压阀LIC30009从5.505MPa减压到1.6MPa进入循环气闪蒸罐V3004，使溶解的大部分H2和CO闪蒸解析出来。闪蒸汽（989Nm3/h,-22℃,1.6MPa）进入循环气闪蒸罐V3005，与V3005闪蒸气混合进入循环压缩机二段。甲醇液经过减压阀LIC30023减压到0.65MPa进入循环气闪蒸罐V3007中闪蒸，使溶解的H2和CO再次闪蒸解析，降低从尾气中排放到大气的CO。闪蒸汽(654.5Nm3/h.0.815MPa,-24 ℃)进入循环气闪蒸罐V3009，甲醇液经过减压阀LIC30026减压到0.245MPa进入甲醇闪蒸罐V3006继续进行闪蒸。
甲醇洗工段用于生产甲醇，对变换后的原料气净化处理。
变换后的原料气（5.6MPa,40℃，35000Nm3/h）进入甲醇洗装置。
NH3的脱除和原料气冷却。
(原料气中设计的氨含量小于10ppm ,对甲醇洗装置影响不大。但若原料气中带入的氨含量增加，对低温甲醇洗的影响不可忽视，主要影响如下：9 Y* U. h" O" q& _! W1 k) T
由原料气带入的氨首先在洗涤塔中被甲醇吸收，然后在甲醇再生过程中生成(NH4)2S，而(NH4)2S则随循环甲醇又回到了洗涤塔，分解为NH3 和H2S，使无硫甲醇受到污染，最后在解析塔解析时进入CO2气体中，导致CO2气体中H2S含量升高；‚随着装置运行时间的增长，循环甲醇中的氨会积累，甲醇再生过程中解析出来的NH3和CO2会在冷却过程中生成碳酸氢铵结晶而堵塞换热器E3020.)
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为了防止变换后的原料气中的NH3在甲醇回路中聚集，从变换来的原料气中的NH3在变换原料气预洗塔T3008(现在在变换工段安装)中通过脱盐水（6.4MPa,40℃,0.7Nm3/h）洗涤除去原料气中所含的NH3，脱盐水来自界区外的脱盐水泵，含NH3的水（40.02℃，5.5MPa,0.71Nm3/h）送往界区外，水洗后的原料气从T3008（在变换工段）塔顶离开进入原料气冷却器E3001冷却。原料气中喷入贫甲醇（170kg/h）防止原料气中的水结冰。变换原料气在变换原料气冷却器E3001中分别与已经净化的原料气、尾气换热冷却到-9℃.冷却后的原料气进入原料气分离罐V3001进行气液分离，分离出气液后的变换原料气（43627Nm3/h）进入变换原料气甲醇洗涤塔T3001下塔底部，与从E3014来的低温甲醇（5.4MPa.-43℃,26t/h）和从半贫液甲醇泵P3001送来的经降温后的半贫液甲醇进行洗涤。从V3001分离出的甲醇水混合物经过E3025由-9℃加热到90℃，压力由5.5MPa减压到0.55MPa进入T3006中部进行精馏。
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H2S、COS及CO2的脱除及复热。
变换气原料气甲醇洗涤塔分为上塔和下塔，上塔分为上段和下段。
来自贫甲醇泵P3005的贫甲醇(9.1MPa.47℃.170t/h)经过水冷却器E3018(与水换热)、甲醇/甲醇换热器3E3017甲醇/甲醇换热E3016(与T3003底部经P3004泵加压后的富硫化氢甲醇液换热)、贫甲醇深冷器E3015(与丙烯换热）和贫甲醇冷却器E3014(与来自硫化氢浓缩塔T3003上塔底部甲醇换热)分别被冷却到8.5℃、-33.5℃、-35℃-43.5℃，其中26t/h送到变换气甲醇洗涤塔T3001的上塔顶部吸收CO2，其余送入未变换气甲醇洗涤塔T3002顶部。半贫液甲醇（5.5MPa,-38℃,133Nm3/h）送入变换气洗涤塔T3001上塔上段第63块塔板使出T001塔顶的原料气中CO2含量为3–5%。净化气经过原料气/甲醇换热器E3004、变换气原料气冷却器E3001，温度由-28℃分别复热到-18℃、30.5℃进入甲醇合成。
在甲醇洗涤塔T3001中吸收了CO2的甲醇液，温度升高，这是由于CO2在甲醇中的溶解热造成的，这部分溶解热一部分通过冷流体冷却移走。当甲醇溶液温度上升到-30℃后，从上塔上段底部抽出，经过甲醇/甲醇换热器E3002甲醇深冷器E3002被从E3014来的甲醇和冷却剂丙烯冷却到-32℃和-35℃，然后送到上塔下段顶部再次吸收CO2。
另一部分溶解热经T3001上塔下段底部富CO2甲醇液(-22℃，5.56MPa，182Nm3/h）带出，其中一部分从上塔底送出，在甲醇/甲醇换热器E3005与从V3006来的经过P3002泵加压的低温甲醇-36℃换热，经深冷器E3006降温，进入循环闪蒸罐V3003进行闪蒸，另一部分进入T3001下塔顶部继续吸收硫化氢。
下塔主要用来脱硫(H2S、COS)，由于硫化氢的溶解度远大于CO2的溶解度，H2S在甲醇中的溶解速度远大于CO2的溶解速度，且硫组分在气体中的含量远小于CO2的含量，因此进入下塔吸收了CO2甲醇只需一部分(上塔下段流出的50%）作为吸收剂吸收硫化氢和硫氧化碳，使进入上塔的总硫含量低于1PPM。
甲醇中间膨胀。
闪蒸：利用气体在溶剂中的溶解度随压力的降低而减小的原理，通过降低系统的压力，使溶剂达到饱和或过饱和状态而进行简单的气液分离过程。
从T3001下塔底部出来的富硫化氢甲醇液(-12℃,5.65MPa)在原料气/甲醇换热器E3004与净化后的低温原料气换热冷却到-18℃，在甲醇/甲醇换热器E3005中与从V3006来的经过P3002加压的低温甲醇（-36℃）换热冷却到-31℃，冷却后的富硫化氢甲醇溶液经减压阀LIC30030减压到1.6MPa进入循环闪蒸罐V3005中进行闪蒸，闪蒸气（102Nm3/h，1.6Nm3/h,-35℃）与V3004的闪蒸气混合成一股气（-31℃，1.6MPa,2763Nm3/h）进入闪蒸气压缩机二段。甲醇液经减压阀LIC30048减压到0.65MPa进入循环闪蒸罐V3009继续闪蒸回收甲醇液中的H2和CO,，降低排放到大气即尾气中的CO。从V3009顶部出来的闪蒸气与从V3007和V3008来的闪蒸气混合成一股（-32℃0.815MPa,1804Nm3/h）进入循环压缩机一段，经过压缩循环回到已变换原料气冷却器E3001上游的原料气中。甲醇液 经减压阀LIC30049进入硫化氢浓缩塔T3003上塔第28块塔板。
同样的过程也用于从T3001上塔下段底部来的富甲醇液：
从T3001上塔下段底部来的无硫富CO2甲醇液，在甲醇/甲醇换热器E3005中与从V3006来的经过P3002加压的低温甲醇液换热冷却到-31℃在富液深冷器E3006中与丙烯换热到-36℃，经减压阀LIC30032减压到1.6MPa，进入循环闪蒸罐V3003中进行闪蒸，闪蒸汽（1.6MPa,-36℃,1302Nm3/h）进入循环气闪蒸罐V3005，甲醇液经减压阀LIC30041减压到0.65MPa进入V3008继续闪蒸，闪蒸汽（0.65MPa,-35.5℃,649Nm3/h）进入循环闪蒸罐V3009顶部，甲醇液（0.65MPa,-35.5℃,144.6Nm3/h）经减压阀LIC30044减压进入硫化氢浓缩塔T3001上塔顶部。
循环气压缩机C3001。
循环机压缩机就是将两级闪蒸的气体及冷箱闪蒸汽回收再利用。循环气压缩机C3001分三段压缩。从循环气闪蒸罐V3009低压闪蒸汽（1804Nm3/h,-32.3℃,0.65MPa）进入压缩机一段，从循环气闪蒸罐V3005来的闪蒸汽（-31℃，2763Nm3/h,1.6MPa）及冷箱来的闪蒸汽（28℃，1.6MPa