淺析低溫甲醇洗工藝原理及工藝任務

高玲玲（榆林職業(yè)技術學院,陜西 榆林 719000）

淺析低溫甲醇洗工藝原理及工藝任務

高玲玲（榆林職業(yè)技術學院,陜西 榆林 719000）

低溫甲醇洗是現(xiàn)代工業(yè)產業(yè)中經常使用的一種氣體凈化方法，通過低溫甲醇洗能夠將氣體中的雜質清除，從而得到符合要求的氣體?，F(xiàn)代工業(yè)產業(yè)中的氣體凈化經常產生一些有毒有害氣體，對人體和環(huán)境都會產生傷害，因此氣體凈化技術也成為很多工業(yè)企業(yè)的研究重點。本文將對現(xiàn)在工業(yè)產業(yè)中經常使用的低溫甲醇洗氣體凈化技術的工藝原理和工藝任務進行研究分析，希望能為相關產業(yè)的氣體凈化提供指導。

低溫甲醇洗；工藝原理；工藝任務；物理吸收；化學吸收；反應速率

隨著我國環(huán)境保護和節(jié)能減排戰(zhàn)略計劃的實施，我國工業(yè)企業(yè)在工業(yè)氣體處理上開始投入大量的資金設備，以響應國家的號召。目前，工業(yè)氣體處理以清除氣體中的CO2和H2S為主，因此現(xiàn)代很多研究也是針對這兩類氣體的。本文對低溫甲醇洗的研究也是以這兩種氣體的清除為例。

1 低溫甲醇洗工藝原理

低溫甲醇洗技術就是指將甲醇在低溫時置于一定的壓力條件下，將指定氣體中的雜質酸性氣體比如CO2和H2S清除出來，然后再對CO2和H2S等酸性氣體進行解吸、氣提等工藝過程，讓這些酸性氣體從甲醇溶液中釋放出來，完成后再利用其他工藝對這些物質進行利用。通過低溫甲醇洗大概的工藝過程可以發(fā)現(xiàn)，該過程對酸性氣體的處理時采用物理吸收的方法，沒有化學反應。

低溫甲醇洗所用的物理吸收主要基于的是物理中的亨利定律。亨利定律表達式為：

P=KX

表達式中：P代表加工過程的操作壓力；K為亨利系數(shù)，當相關溶質、溶劑改變時K會發(fā)生變化；X為變量，代表溶質的分子分數(shù)。

通過亨利定律的表達式可以發(fā)現(xiàn)，當P值增大時，X值也會相應增大，也即隨著操作壓力的增大，溶劑中的溶質分子越來越多。低溫甲醇洗還用到另外一條物理定理即極性分子溶劑對極性分子溶質的溶解和吸收能力很強。低溫甲醇洗就是基于這條理論采用的甲醇這種極性溶劑來針對性的吸收CO2和H2S這兩種極性分子溶質，而對其他的比如N2,H2,CO等的非極性分子吸收能力就很差。當溶質分子不同時，亨利定律中的K值也會不同，即CO2，H2S和N2,H2,CO兩類溶質分子在亨利定律中的K值選用不同。

通過亨利定律我們可以發(fā)現(xiàn)，在利用甲醇進行氣體雜質吸收時，壓力升高、溫度降低就可以使單位溶劑吸收的溶質的量增加，所以，在利用甲醇進行吸收時要保持低溫、高壓。但是這僅僅是最理想的理論狀態(tài)，大體趨勢是這樣，但是在實際應用中也存在一定問題。因為在低溫、高壓情況下氣體為真實氣體，并不完全遵循亨利定律，因此，在實際工業(yè)使用中要根據實際情況稍作變動。

低溫甲醇洗的最后一步就是對溶劑中的溶質進行解吸，這與溶劑吸收溶質正好相反，根據亨利定律，只要減壓、升溫即可，當溫度升到一定程度達到溶劑的沸點時，已經吸收的溶質在溶劑中的溶解量為零，所有溶質將全部解吸。解吸工藝方法有減壓、氣提、加熱升溫三種。下面分別對這三種解吸方法進行簡單介紹：

減壓解吸法：通過減少已經溶解有溶質的溶劑的壓力，有時甚至將壓力減少到負壓，根據亨利定律就可使溶質自動解吸。

氣體解吸法：氣體解吸需要借助其他惰性氣體，在操作中將惰性氣體加入到溶劑中，這樣可以降低溶質分壓，從而使溶質解吸成功。

加熱升溫解吸法：即利用外部熱量對溶解有溶質的溶劑進行加熱，達到沸點以后，溶劑開始沸騰，此時溶解在溶劑中的溶質就能夠充分解吸。

實際操作中低溫甲醇洗的工藝過程和順序主要為：原料氣的預冷以及對CO2、H2S等氣體的吸收—富甲醇的膨脹—產品CO2氣—H2S的濃縮—熱區(qū)：甲醇再生—排放甲醇收集系統(tǒng)—甲醇貯存系統(tǒng)—氨冷凍系統(tǒng)。這八個工藝步驟即為低溫甲醇洗的所有工藝過程，這個過程完成了原料氣體的凈化與雜質氣體的回收。通過這八個工藝步驟可以發(fā)現(xiàn)，進行低溫甲醇洗的過程中首先對CO2、H2S等主要雜質氣體進行凈化處理，并做好收集回收工作。并且在這八個工藝的名稱中可以發(fā)現(xiàn)，第五到第七個工序都是關于低溫甲醇洗系統(tǒng)中的甲醇回收的，這可以說明低溫甲醇洗系統(tǒng)的原料都是可以回收利用的，大大降低了傳統(tǒng)氣體凈化的成本費用。

2 低溫甲醇洗工藝任務

根據上述低溫甲醇洗的工藝原理及一些工藝技術和過程，我們對于低溫甲醇洗的工藝任務基本上也就有了了解，筆者經過總結將其列為一下幾點。

2.1 凈化原料氣體

凈化原料氣體是低溫甲醇洗的首要功能，也是基礎功能。通過低溫甲醇洗能夠將原料氣體中的CO2、H2S、CO等一些不需要的雜質氣體全部清除，凈化了原料氣體，從而能夠為下一步的工業(yè)生產提供支持。

2.2 回收副產品

進行副產品回收是目前低溫甲醇洗的又一重要任務，比如原料氣體凈化時提取的N2、H2都可以用來合成氨，減少了專門制取N2、H2的成本費用；原料氣體中的CO2量大，并且必須要清除，但是從其繼續(xù)使用方面來看，CO2的回收是十分必要的。首先，CO2可以被用于生產大量的化工產品，減少原材料制取費用，其次，減少了溫室氣體的排放，保護了環(huán)境。

2.3 保護環(huán)境

低溫甲醇洗在產生經濟效益的同時，也能產生很大的社會效益。目前我國環(huán)境污染嚴重，國家政府對于工業(yè)廢氣廢水的處理要求非常嚴格，因為工業(yè)企業(yè)排除的廢氣廢水中一般都含有較多污染環(huán)境的物質，如果直接將其排放就會導致環(huán)境污染，但是經過低溫甲醇洗的凈化處理，廢氣廢水中的很多污染物被清除，從而不能再污染環(huán)境，因此低溫甲醇洗的另一大任務就是保護環(huán)境。

3 結語

由于低溫甲醇洗工藝自身的優(yōu)點其目前已在我國很多工業(yè)企業(yè)中得到應用，并且隨著時間的推移，已經呈現(xiàn)出擴大的趨勢。本文通過對低溫甲醇洗技術工藝原理及相關工藝過程的研究分析，對低溫甲醇洗技術進行了全面的分析，在此基礎上對低溫甲醇洗的工藝任務進行了明確，使得現(xiàn)在對于低溫甲醇洗的研究更加全面。低溫甲醇洗作為一種有效的凈化技術，未來在我國必將擁有很大的發(fā)展前景和市場。

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