其准则是:在CO2、H2S等待脱除组分的解吸量最小的情况下,使H2等有用组分尽可能完全地解吸出来;同时,解吸后溶液的温度条件要符合系统中冷量利用的要求。即必要时,闪蒸前溶液要冷却到使解吸或气提后溶液的温度能满足甲醇贫液冷却的要求。
CO2解吸压力低,对多回收CO2是有利的。但考虑到下游工序如尿素生产等对CO2气体产品压力的要求,CO2解吸压力一般在0.18~0.3MPa。CO2解吸的温度条件还与甲醇的损失有关。
热再生时的能耗为解吸组分的解吸热与溶液加热及其蒸发所需热量的总和。在加热条件下,甲醇中溶解的H2S、CO2、N2等会同时解吸,这就会影响到热再生时的能耗与再生后H2S的含量;而热再生入口的溶液组成主要又取决于氮气气提的条件。
6.影响能耗的主要因素及降低能耗的主要途径 低温甲醇洗系统的能耗可应用热力学第一定律按下式计算。
∑Ho-∑Hi=∑Qi-∑Wo (5-78)
式中 ∑Ho——所有离开系统的物流焓的总和,kJ/h;
∑Hi——所有进入系统的物流焓的总和,kJ/h; ∑Qi——进入系统的热量总和,kJ/h; ∑Wo——系统所做功的总和,kJ/h。
式中包括泵、压缩机及透平所做各项功,如有透平回收动力对系统外做功,则透平所做的功取正号,由系统外提供的供输送甲醇循环液及有用气体再压缩的动力消耗取负号;中,从系统移出热量时取负号,如水冷器和氨冷器;而向系统内输入热量时取正号,如蒸汽再沸器。计算系统能耗时,热再生与甲醇精馏塔再沸器中耗用的蒸汽以及移出的吸收热或降低溶液温度所需的氨冷器冷量,泵与压缩的功耗均属能耗。
甲醇洗系统的能耗主要包括:
A.热再生与甲醇-水蒸馏塔再沸器的蒸汽消耗; B.低温下将CO2等酸性气体的吸收热取出或保证溶液及原料气所需的低温而消耗的氨冷器冷量;
C.输送甲醇溶液与压缩回收气体以及必要时建立真空所需要的动力消耗;
D.补充损失于周围环境的冷量损失,这一般约占总能耗的10%以下。
进一步降低能耗的途径:
A.流程结构的优化,换热网络的合理匹配,换热器传热温差,特别是出系统的低温物流与原料气间的冷端传热温差以及热再生进出物流间的热端传热温差的合理设定; B.操作条件的优化;
C.改善原料气进入系统时气液分离器的分离效果,减少进
入系统的水分含量;
D.回收甲醇富液减压再生时的动力; E.减少散失于周围环境的冷损失。 7.关于低温甲醇洗系统中的防腐问题
低温甲醇洗系统中出现腐蚀的部位,往往是在气体通路中换热器处。腐蚀现象的出现,主要是由于生成羰基铁,特别是Fe(CO)5和含硫的羰基铁,后者是生成特别是Fe(CO)5过程的中间产物。H2S的存在会明显地促进CO与Fe的反应。羰基铁的生成对生产是不利的,这不仅是因为羰基铁的生成直接引起设备部件的腐蚀,而且也由于含硫羰基铁的分解产物会形成元素硫、硫化铁等沉淀,在甲醇系统的管线及设备中引起堵塞。
为防止碳钢设备的腐蚀,可以加入碱性溶液。已经发现,加入碱性物质以后,腐蚀可得到完全抑制或可大大减轻,林德公司提出为实现防腐要求,碱性物质的浓度可维持在0.005~0.2mol/L。