NHD脱硫脱碳气体净化工艺技术介绍

1、文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑欢迎下载支持NHD脱硫脱碳气体净化工艺技术介绍目录第一章基础理论和数据1.1概述1.2NHD溶剂物化性质1.3吸收原理和相平衡规律1.4脱硫工艺参数的选定1.5脱碳工艺参数的选定第二章工艺过程设计2.1工艺说明2.2脱硫脱碳方案比较2.3结论第一章基础理论和数据1.1概述NHD净化技术与美国专利Selexol净化技术类似，并达到同等水平。NHD溶剂是一种有机溶剂（聚乙二醇二甲醸），它对气体中硫化物和二氧化碳具有较大的 溶解能力，尤其是对硫化氢有良好的选择吸收性，蒸汽压低，运转时溶剂耗损少，是一 种较理想的物理吸收剂，适合于以煤（油）为原料，酸气分压

2、较高的合成气等的气体净 化，脱硫时需消耗少量热量，脱碳时需消耗少量冷量，属低能耗的净化方法。根据化工部“七五”国家重点科技攻尖计划合成氨一条龙中“ 75-7-6NHD净化技术的 研究”合同，即采用NHD物理溶剂法脫除合成原料气中的硫化物和二氧化碳，并选择一 个中型厂使用此项技术，然后提供大型厂使用，“七五”为油头和煤头大型厂净化技术 作准备，提出气液平衡数据和工业化基础设计。1988年批准的LU东鲁南化肥厂二期扩建工 程为年产8万吨合成氨，造气部分引进德士古煤浆气化技术，其它部分由国内配套。由 于煤气中硫化物和二氧化碳含量较高，经多方研究认可选用了 NHD溶剂脱除合成气中硫 化物和二氧化碳的工

3、艺，于1992年投产。原料气先经选择脱硫，而后脱碳，H2S经富集后进克劳斯硫回收，在2MPa压力下将含1文档收集于互联网，如有不妥请联系删除文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑欢迎下载支持CO2 43%，H2S 4.5克/标米3，COS 13毫克/标米3的变换气净化至CO2 0.1%，总硫 1 ppm，每吨氨总能耗99万大卡，溶剂损耗0.5公斤。在气液平衡数据的测定和鲁化厂 年产8万吨生产装置的基础上，提供了大型厂设计参数，进行此项年产30万吨合成氨 NHD脫硫脫碳基础设计，条件是以德士古煤浆气化气经中低温耐硫变换后的气体为原料， 和设定操作压力为3.4MPa。选用脫CO2溶剂（脱碳

4、富液）选择性脱硫，尔后脫碳，H2S富集后去克劳斯回收的流 程，在3.3MPa压力下，原料气含CO2 42.91%，H2S 0.86%，COS 18ppm净化至 CO2 0.1%，总硫1ppm，每吨氨脫硫及H2S提浓需耗蒸汽0.31吨，脱碳需耗冷量 0.709x106KJ，总能耗1.9727x106KJ，溶剂损耗0.4公斤，溶剂吸收 能力47标米3 CO2/米 3。该项工艺技术由南化公司研究院负责，基础设计以化工部第一设计院为主，在南化院参 加下共同编制完成。1.2NHD溶剂物化性质NHD溶剂是聚乙二醇二甲讎的混合物，是一种有机溶剂，其分子式为：CH3- O（CH2CH2-O） n-CH3，n=

5、2-8。其物理性质如下：（25C时）分子量：260 密度：1.022g/cm3 冰点：-22-29C 蒸汽压：0.0007mmHg 表面张力： 33dyn/cm 粘度：4.2cp 导热系数：0.13Kcal/hrrTC 比热：0.5Kcal/gC闪点：151C燃点:157C外观：清、淡黄色液体PH : 68Cl-ppm : 8本基础设计中采用分子量为260-280的NHD溶剂作为设计依据。其溶液的基础 物性数 据采用南化院88年提供的“ NHD溶剂物性数据”。1.3 吸收原理和相平衡规律：根据广义的酸碱理论，在聚乙二醇二甲醍溶剂的分子结构蛋基团内的氧为硬碱性中心，而CH3和CH2CH2 一基团

6、则为软酸部分，因此该溶剂对硬酸性气体（如H2S、CO2）和软碱性气体（如硫酸，CS2和COS）均有一定的 溶解能力，几种气体在溶剂中的溶解度与分压的尖系如图（1-3-1） o2文档收集于互联网，如有不妥请联系删除文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑欢迎下载支持聚乙二醇二甲醍溶剂吸收H2S、CO2的过程是一个物理吸收过程。根据相平衡数据可 知，H2S在NHD中的溶解度能较好的符合专利定律，可用下列数字模型描述：对于CO2在NHD中的溶解度，当CO2分压低于I.OMPa时，气相压力与液相浓度基 本符合亨利定律，可用下列数学式计算其平衡溶解度。超过I.OMPa，特别是在低温条件下，亨利定律

7、不再适用，此时按下式进行计算CO2溶解 度。式中：C气体溶解度I/IPH2SH2S气体气压mmHgPCO2-CO2 气体分压 kg/cm2F2co2CO2 逸度 kg/cm2Xco2液相中的CO2分子分离a、b常数CO2的逸度（f0co2）应用适合于极性气体的RKS状态方程式。NHD溶剂吸收H2S、COS、CO2的过程具典型的物理吸收特征，由图（1 32）和 图（1-3-3）可见：H2S和CO2在NHD溶剂中的溶解度随压力升高，温度 降低而 增大，此时进行H2S和CO2的吸收过程，当压力降低，温度升高时溶液中溶解的气体释 放出来，实现溶剂的再生过程。NHD溶剂对H2S的吸收具有较好的选择性，从

8、下表可见：表（1-3-1） NHD溶剂对H2S，CO2的本生系数厘米3/厘米3 o表 1-3-1温度20CH2S30.5CO23.4H2S/CO28.973文档收集于互联网，如有不妥请联系删除文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑欢迎下载支持从表中数据可见H2S与C02的溶解度之比9由于溶剂对H2S的选择吸收，所 以在净化 装置中可以获得合格的产品气，又相应地得到高H2S浓度的酸性气，后者可以采用克劳 斯装置回收硫。1 -4 脫硫工艺参数的选定1.4.1工艺流程的选择针对不同的气源与净化要求，可以选择不同的净化流程，其H2S浓缩方式也不一样，以德士古煤浆气化法生产的原料气经变换后进入脱

9、硫，脱碳工序的气体主要组分 是：H2S 0.86%，COS 10ppm，CO2%42.91%，要求出脱硫塔总硫 v10ppm，脱碳后 净化气CO2%0.1%，总硫1ppm再生CO2气量及纯度应满足尿素生产需要，脱硫再 生尾气中H2S浓度N 25%，以便能直接进克劳斯硫回收装置，故本基础设计根据计算机 优化结果选择了 ： “CO2予饱和吸收与浓缩H2S的流程”，即对H2S和CO2的吸收 是在脱硫，脱碳塔中分别进行。而在脱硫塔中对H2S的吸收液是采用来自脱碳塔底预 饱和CO2后的脱碳富液。由于使用预饱和CO2溶液使在脱硫塔中减少了对CO2的吸 收，这一方面提高了脱硫塔底富液中H2S的比例，对H2S

10、提浓有利，另一方面也降低了 脱硫塔温升，从而提高了溶液的吸收能力。由于避免了大部分CO2在塔顶吸收所造成的 塔顶处“温度膨胀”现象，调整了吸收塔的温度分布，使得塔顶处温度和K值较低，对于 给定的吸收剂而言，则减少了所需的塔板数。脱硫后的气体，总硫含量为6.4ppm，CO2 44.48%进入脱碳塔进行脱碳，并进一步脱除 残余的硫化物，进脫硫塔气体CO2 45.99%，在脫硫塔中CO2的脱除率为7.5%，若不 用预饱和CO2溶液则CO2脱除率22% o为使脱硫再生气能直接进克斯斯硫回收装置 而设置浓缩塔，溶液中H2S在浓缩 塔中的提浓也是利用了 NHD溶液对H2S的选择吸 收原理。此浓缩塔的溶液中

11、H2S/CO2比值比出脱硫塔富液中的相应比值提高了 4.6倍， 使之再生尾气中H2S含量达到N 2.5%的指标。浓缩塔塔底吹入N2气进行汽提，使溶液中更多的CO2解吸出来利于H2S提浓，所以 在浓缩塔中存在着气提CO2和吸收H2S的两种物理过程。1.4.2吸收温度H2S在NHD溶剂中的溶解度随吸收温度的降低而增大（如图1-3- 2），所以在低温下进行吸收过程对提高脱硫气的净化度和溶剂的吸收能力均有利，可减 少溶液循环量，这进而降低了用于泵送溶液的功率消耗，而且也降低了从溶液中解吸酸 性组份时用于溶剂再生的能量消耗，另外低温吸收可提高对H2S吸收的选择性。低温吸 收的缺点是溶液的粘度大，传质速率

12、下降，并且需消耗一定的冷量，故吸收温度的选择 可根据工艺的需要和整个工艺流程中能量的分配等而决定之。本基础设计脫硫吸收液是利 用预饱和CO2溶液一一脱碳塔富液，经计算机优化结果进脱硫塔溶液温度取12C为 宜，这样的温度既可满足脱硫在较高的气液比（500）下脱硫的净化度要求（总硫 10ppm），也保证了脱碳在较合适的溶液循环量和适宜的吸收温度下CO2的净化度（0.1%）。1.4.3溶液的再生进吸收塔的溶液贫度直接影响着气体:的最终净化度，而溶液的贫度取决4文档收集于互联网，如有不妥请联系删除文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑欢迎下载支持损耗量每小时公斤每吨NH3公斤工艺气流脫硫气9.

13、8x10-30.24x10-3出浓缩塔气1.4x10-30.034x10-3闪蒸气0.5x10-30.012x10-3再生气0.1984.752x10-3合计0.2105.038x10-3从表中数据可见，由于溶剂的蒸汽压而造成的溶剂损失很少，因此流程中不设置 洗涤回 收溶剂装置。2、由于NHD溶剂价格较贵，所以要尽量减少溶剂的机械损耗，主要措施有：(D 采用高效除雾器，在各塔顶及气林:分离器均设有不锈钢丝网除沫器。(2) 泵采用单端面机械密封。(3) 系统要严格控制跑、冒、滴、漏，并对可能发生滴漏处均要考虑回收措施1.4.7腐蚀问题及材料选择NHD溶剂本身无腐蚀性，所以整个装置可以用碳钢制造，

14、但考虑到气体中存在 着H2S、 CO2和水蒸汽这些气体对设备有一定的腐蚀作用，所以在脫硫系统中对于那些接触酸性气 浓度较高和湿热气体的部分，设备及填料采用不锈钢填料，或可采用聚丙烯材质材料。 具体地说，再生塔上段筒体采用碳钢衬不锈钢材料，再生塔填料，各塔的内件，贫富液换 热器中的个别部位，再生气冷凝冷却器的列管，再生塔至冷凝器的气体管路采用不锈 钢，其它设备及管道均采用碳钢制造。脱硫塔、浓缩塔填料经运行试验合格后方可建议采用聚丙烯环。其它材料：泵的材料：脫硫再生泵，液下泵用不锈钢余者碳钢。密封垫，填料函材料可用中压石棉橡 胶板，聚回氟乙烯、硅橡胶、膨胀石墨。NHD溶剂为一般漆类的强溶剂，故设备

15、及管道内不涂防腐涂料。1.5脱碳工艺参数的选定1.5.1脱碳流程的选择：鉴于聚乙二醇二甲讎脫除CO2是个典型的物理吸收过程，从 1965年至今二十多年来，世界上几十个工业装置都采用吸收一闪蒸一气提的溶液循环过 程，其中闪蒸操作可分为几级，逐级减压，高压闪蒸气中含有较多的氢气等有用的气 体，一般让它返回系统予以回收，或做燃料用，低压闪蒸气含CO2可达到98%以上， 常用之于尿素生产。6文档收集于互联网，如有不妥请联系删除文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑欢迎下载支持本设计中脱碳塔分为两段。经闪蒸、气提等手段再生的溶液充作半贫液进入脱碳塔中部， 用以吸收进口气体中大部分CO2。进入脱碳

16、塔顶的贫液来自热再生塔，由于这部分溶液的 再生更彻底，温度也较低（-5C ），因此降低了塔顶CO2的平衡分压，保证了净化气中 CO2含量小于0.1%的指标。1.5.2用氮气作气提剂：本设计采用氮气作为气提气，因此，解决了溶液中硫化物的氧化 析硫问题，改善了整个系统的可操作性，更是脱硫塔以预饱和CO2的溶液作贫液这种先 进工艺的采用的先决条件。1.5.3塔型的选择：NHD溶剂吸收二氧化碳的传质速度较慢，而且低温操作下的溶剂粘度大，流动性差。所以 需要较大的气液传质界面。因此，我们选用了操作弹性较大的填料塔o在国外已经运转的 聚乙二醇二甲醸气体净化工业装置，也多采用填料塔。矢于填料，可以根据发展情

17、况，考 虑选用cp50x25碳钢阶梯环，也可使用（p50x25玻纤增强聚丙烯阶梯环，但必须有低温长 期使用的经验后方可使用。1.5.4脱碳温度：在吸收压力及进脱碳塔气的CO2浓度为定值时，二氧化碳在聚乙二醇二 甲醛中的平衡溶解度随温度降低而升高。见图1-5-1。所以，降低脱碳温度，有利于加 大吸收能力，减少溶液循环量和输送功率，也有利于提高净化度。更由于溶剂蒸汽压随温 度降低而降低，可使系统的溶剂损耗减少，但低温下的溶剂粘度大，传质慢，增加了填料 层高度和冷量损失。据计算，脱碳负荷，填料层高度，吸收压力等条件均相同时，脱碳 贫液温度为-1C时，净化度为0.06%，贫液温度降低到-5，净化度可达

18、0.02%。1.5.5填料高度的影响：脱碳塔和气提塔是通过填料层来达到分离效果的。很清楚，填料层越高，分离效果越好。现以本设计的气提塔为例，液相中CO2含量随塔板数的增加而减少，给出一个量的 概念。由此确定，脱碳塔选用12块理论板，汽提塔选用10块理论板。实际填料高度脱碳塔上 塔一层7米高，下塔四层28米高，气提塔共四层28米高。表 1 51理论板数02468液相CO26.4x10-24.3x10-34.4x10-44.7x10-55.1x10-6摩尔分率1.5.6氨冷器的位置脱碳操作温度低于常温，所以需要冷冻措施。我们选用液氨为冷源，其蒸7文档收集于互联网，如有不妥请联系删除文档来源为：从网

19、络收集整理.word版本可编辑欢迎下载支持发温度为-15C。根据国外同类型运转工厂的经验，氨冷器的位置有两种，一种冷却贫液，一种是冷却富 液。两种方法各有千秋。用氨冷器冷却贫液的有美国奥马哈氨厂，西德的一些工厂以及 TVA的有矢报价材料。它的优点是，控制进脱碳塔贫液温度比较直接，经冷却后的低温管 道较短，其它设备操作温度均稍高，这样有利于气提过程及减少冷量损失。缺点是传热 温差小，溶剂损耗大。另一种冷却富液，即冷却刚出脫碳塔的富液。采用这种氨冷器位置 的有加拿大希尔哥顿公司氨厂，加拿大工业公司氨厂等。它的优点是传热温差大，有利于 减少传热面积O （因为整个脫碳系统中，富液温度最高）整个脱碳系统

20、操作温度都较低， 溶剂损耗少。然而带来的缺点是不利于解吸过程，低温管道设备多，冷量损失就大。本设 计脱碳系统的半贫液冷却采用第二种位置，贫液是由热再生塔来，经溶液换热后再用氨 冷却，属于第一种位置。1.5.5脱碳塔气液比的确定：1、气液比对净化度的影响。在其它工艺条件不变时二氧化碳净化度随着气液比的增大而降 低。下表中模式数据显示了这种影响。从该表中看到，在吸收再生条件均相近的情况 下，吸收塔气 液比越小，净化度越高。（吸收压力均在2.52.8MPa，吸收温度均在 2634C，气提空气/溶剂在18.2236）表 1 52序号气液比溶剂吸收C02能力m3C02 mol%（标）/m3进塔气净化气1

21、43.211.025.60.1249.812.926.20.4354.014.226.00.4462.016.227.21.4下面我们再看三组计算数据o下表的A、B列为某工艺条件下，气液比由80.7减少到 78.9%，净化气中CO2含量即由0.020%减少到0.016%。下表中的C、D、E三列为 另一工艺条件下，CO2净化度随气液比降低而升高的情况，下表中F、G、H三列为某 一工艺条件下，CO2净化度，脫碳能力与气液比之间的数量矢系o 2、若要保证一定的 CO2净化度，则气液比提高所产生的不利影响，需通过提高填料层高度来弥补。下表列出 了在某工艺条件下，将C02由进口的41.73%脱到0.5%

22、的对比数据。8文档收集于互联网，如有不妥请联系删除文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑欢迎下载支持序号ABCDEFGH气液比80.778.984.273.769.266.063.561.9脱碳能力m3（标）/m344.734.429.929.226.825.2净化度CO2%0.020 0.0160.7130.0860.0530.0200.0170.015表 1 53表序号A溶液循环量m3/h72.01-5-4塔底饮和度60.0填料高度m17.962.072.328.0上表表明，溶液循环量减少了 100m3/h，填料高度增加10.1米，净化度效果相同。本设 计脫碳气液比106，此时溶液

23、脱碳能力为47，脱碳塔底CO2饱和度为58.7%，气体出 口 CO20.1%o1.5.8水力透平的设置：本设计中，脱碳吸收能力为3.24MPa，而高压闪蒸压力为11MPa，这两者之间，可利 用的压差达2.03MPa，而且脫碳溶液循环量有1260米3/小时，因此设置水力透平町以 回收大量的能量，计算回收功率612kW，每年可节电440万度。1.5.9闪蒸压力的确定1、高压闪蒸：高压闪蒸气含有部分氢气，因而需要返回脱硫塔进口，达到回收目的， 高压闪蒸的压力与高压闪蒸气的数量，成份密切相尖，同时还影响到低压闪蒸气的流量 和质量，若减低高压闪蒸压力，那么其优点是回收氢气较多，也有利于低压闪蒸气中 CO

24、2纯度的提高。同时带来下列缺点：高压闪蒸气压缩功耗大，增加脱硫塔负荷，因此需 增大脫硫塔塔径和溶液循环量。若提高高压闪蒸压力，则上述优缺点返之，下面请看某 工艺条件下，高压闪蒸压力由SOOKpa下降到750Kpa所引起的变化。表 1 559文档收集于互联网，如有不妥请联系删除文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑欢迎下载支持闪蒸压力800KPa750KPa其它工况高压闪蒸闪蒸闪蒸总量Kmol/h41.9355.7332.910文档收集于互联网，如有不妥请联系删文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑欢迎下载支持H2 量 Kmol/h9.599.90f 3.1H2浓度mol%22.

25、8817.76CO2 浓度 mol%76.4881.72f 6.4H2回收率%87.991.1f 3.7闪蒸气压缩机电耗kW41.4059.10t 42.8本设计的高压闪蒸压力定为11MPa，高压闪蒸气含氢气16.3%，每小时回收氢气达940标米3。2、低压闪蒸：本设计的低压闪蒸压力定为150Kpa，低压闪蒸气流量为-40000m3 （标）/h，含CO299.6%。在确定低压闪蒸压力时，我们主要考虑尿素生产所需CO2的纯度和数量，下表列出低压 闪蒸压力由200Kpa降至108Kpa时，对低压闪蒸气的影响。表 1 5 6闪蒸压力200KPa180KPa比较低压闪蒸气闪蒸闪蒸%总量Kmol/h37

26、1390f 5.2CO2 量 Kmol/h369388f 5.2CO2 浓度 mol%99.4999.50f 0.01溶剂的再生和贫度进脱碳塔贫液的贫度越高，塔顶的吸收推动力越大，净化度越高。下表显示了这种影 响。表 1 57序号11文档收集于互联网，如有不妥请联系删贫液C02浓度ppm9.434.7文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑欢迎下载支持净化度CO2mol%0.0170.020本设计采用氮气气提比用空气气提脱除溶剂中CO2效果更好。气提塔的气液比为20.3 o 接近常用的20。但我们这里气提再生的是半贫液，另有加热再生的贫液，所以贫液的贫度 是足够低的了。配以适当的脱碳塔，

27、气提塔填料高度，可以满足净化气CO2含量小于 0.1%的要求。溶剂含水量NHD溶剂具有很强的吸收水蒸汽的能力，实际运转时，由于原料气带水分，溶液中始终保 持一定的含水量，据含水溶剂的CO2溶解度测定和工业装置的实际运转证明，含水量小 于5% （重量）的NHD溶液溶解CO2的能力几乎不变。在本设计中，水的来源只有一 个，从原料气中带来，但原料气分离器能排出冷凝水，能将系统中的水分排除。经衡 算，溶剂含水量可以得到控制，系统水平衡问题可以解决。溶剂损耗：如前所述，NHD溶剂的饱和蒸汽很低，气相中带走的溶剂损耗极少。因此，不设溶剂洗 涤回收装置。腐蚀及材料选择：NHD溶剂本身无腐蚀性，并能在有些原来

28、的腐蚀的脱碳系统内抑制腐蚀，这是 因为NHD 溶剂吸收了水分，减轻了 CO2和H2O的结合对碳钢的腐蚀。但在高温和有二氧化碳和 水蒸汽存在的情况下，对设备有一定的腐蚀作用。因此，脱碳系统的大部分设备一一脱 碳塔、气提塔，两个闪蒸槽等都可用碳钢制作，仅部分内件，如除沫器，液体分布器， 填料支承及压板等，采用不锈钢材料。管道间垫片可用石棉，机械密封材料可选用硅橡 胶，聚丙烯和聚四氟乙烯，一般的高分子材料慎用。NHD溶剂是油漆的溶剂，管道和设备内表面不能使用涂料，偶尔接触NHD溶剂的设备 防腐涂层可用环氧树脂漆。第二章工艺过程设计2.1 工艺说明2.1.1设计依据1、根据国家计委、国家科委及国产化办

29、公室颁发的“七五”重点科技专题，引进技术消化 吸收一条龙计划，采用NHD净化工艺，解决德士古煤浆气化技术的酸性气脫除，NHD 净化技术合同编号75- 7- 6。2、NHD脱硫脱碳基础设计是根据一九九O年八月，由南化公司研究院与化工部第一设计 院签定的国产化一条龙子项合同引进技术消化吸收一条龙子项76，30万吨/年氨12文档收集于互联网，如有不妥请联系删文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑欢迎下载支持厂，NHD脱硫脱碳基础设计及九O年十月南化研究院第029号便 函。合同确定90 年12月底完成。2.1.2技术来源：1、本世纪六十年代中期，美国的阿利德化学公司首先开发出聚乙二醇二甲醸（化

30、学名称 缩写为DMPEG ）是一种用于吸收分离H2S、CO2、水分及其他气体的优秀的有机溶 剂，具有能耗低，净化度高，无毒无腐蚀的特点，已经广泛用于煤气，合成氨、甲醇、天 然气等工业规模的脱除CO2、H2S、H2O的净化工艺，命名为众所周知的Selexol工 艺。具有典型意义的代表有：希尔哥顿矿物公司三十万吨合成氨装置（加）天然气为原料 的脱CO3工艺，TVA煤气化合成氨装置（美）四万吨脱硫脱碳工艺。塞勒克索尔（Selexol）法与勒克梯尔（Rectisol）法的比较表项目勒克梯索尔法塞勒克索尔法日本宇部兴产公司提出的比较相当 600t/dNH3（1）基础条件：原料气量，标米3/时（干基）81

31、55281552组成：（体积）%H263.2763.27 CO13文档收集于互联网，如有不妥请联系删文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑欢迎下载支持1.001.00CO235.0735.07H2S0.240.24COS00N20.140.14 Ar0.070.07CH40.190.19压力，公斤/厘米2 （表）7514文档收集于互联网，如有不妥请联系删文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑欢迎下载支持H2S（2）技术特性：溶剂吸收原理75温度，C4040净化气要求：CO20.1 （体）%0.1 （体）%1ppm1ppm酸性气中H2S含量约25（体）约25（体）排出废气中H2S

32、含25ppm25ppm甲醇聚乙二醇二甲醸物理吸收物理吸收操作温度（吸收塔顶），15文档收集于互联网，如有不妥请联系删文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑欢迎下载支持C溶液循环量，米3/时溶剂消耗，公斤/时排出废气中甲醇溶剂安全性-57H2S吸收17CO2吸收-1约100约370170.76215ppm有毒，易燃无毒，不燃溶剂价格14美元/磅专利公司林德/鲁奇联合化学专利费用约44.0770美元约30.8000美元(3)设备投资费用100%16文档收集于互联网，如有不妥请联系删文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持1 % （不包括一次装入溶剂（包括一次装入溶 剂费

33、用）费用）（4）消耗指标：蒸汽：10公斤/厘米2 （表）17文档收集于互联网，如有不妥请联系删文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑.欢迎下载支持5公斤/厘米2 （表）氮气，标米3/时冷却水，米3/时0.65吨/时7.0吨/时4.0吨/时168017304500819038460英国福斯特惠勒公司提出的比较溶剂循环量，吨/时87350吸收温度，C38蒸汽用量：10公斤/厘米2（表）19文档收集于互联网，如有不妥请联系删除文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑欢迎下载支持0.5吨/时3吨/时5公斤/厘米2 （表）3.6吨/时2、2脱硫脱碳方案比较2、2、1工艺技术由于变换气中含有

34、较高的CO2，气体压力为3.5MPa，因此二氧化碳的分压也较大，同 时变换气量又大，用传统的化学方法脱除，溶液循环量非常大，能耗较高，溶液泵的 扬量太大也难选到，因此只有从物理吸收范围內选择湿法净化工艺才是现实。用于H2S、CO2酸性气脱除的物理吸收方法很多，目前在工业上应用广泛，技 术先进， 投资省，能耗低的方法如下：低温甲醇洗（Rectisol）法常温甲醇洗（Amisol ）法MDEA法（物理一化学吸收）Selexol法（国外常用）NHD法（国内新开发）碳酸丙烯酯法常温甲醇洗对H2S、CO2不能选择吸收，而且甲醇消耗大，能耗较高，大型厂 也没有使 用经验，因此不宜采用。碳丙（PC），用于脱

35、硫尚缺少大厂实践经验，用于脱CO始于六十年代美国弗络系（Fcour）公司，但在国内不少氨厂中使用经验表明，其净化度差，溶剂挥发损失较大， 国内不少氨厂已转向其他净化方法，新建厂已很少采用。MDEA和Selexol，均属国外技术，如使用须付给国外技术使用费和软件费。与低温甲醇 法方法相比，均为国外引进技术，NHD为国内自行开发的技术，在工程设计中应优先考 虑自有技术。经过初步分析后可确定暂在低温甲醇法和NHD两种方法相比较选定。19文档收集于互联网，如有不妥请联系删除文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑欢迎下载支持（a）低温甲醇洗又称冷法净化工艺，是利用甲醇溶液在60C低温下洗涤变换气

36、，溶 解分离混合气中的C02、H2S和COS等杂质。低温下甲醇对C02、H2S和COS溶 解度较大，因此循环溶液量小，耗电较少。其最主要的优点是净化度高，脱COS能力 强，一般的净化度可达到总S0.1ppm、C02 10ppm。同时分离出足够尿素生产使用的 CO2 （纯度达98.5%） 它与液氮洗（190C深冷操作）配套，均在低温下操作，减少 低温复热的过程，使流程简化、设备减少。该法的不足之处是低温操作（60C），因此 需要补充40C以下的低温冷量较大，此部分冷量折能耗较大，且甲醇溶剂蒸汽压高，挥 发损失较大，因此，尤其是在甲醇再生蒸憾过程中蒸汽消耗较大。所以此法的冷、热能 量消耗较高。低温

37、甲醇洗法是在低温条件下操作，设备及配管、仪表、阀门材质要求 高，不但造价高，而且国内不易解决，需要引进的范围大。该法工艺技术属国外工程公 司专利技术，尽管国内已引进投产四套（75巴和35巴压力）低温甲醇洗装置，有的国 内工程公司也从事了一些配套工作，但真正设计这样大型装置还是要引进技术，因此技 术费引进设备费要高于国内的技术和设备。另外甲醇本身有毒，挥发损失大，对人和环 境均有污染。（b）NHD净化工艺此工艺是国内八十年代以后开发成功的新技术，具有九十年代的水平， 该工艺在常温（-5-10C ）条件下操作，设备材质大部分为碳钢，国内可以解决，价格也 便宜。NHD工展出1，在P=3.5MPa压力

38、下，溶液对H2S、COS、C02选择吸收能力强， 溶液循环量不大，能耗较低。H2S/CO2选择吸收性能强，H2S酸性气提浓缩效果好， 再生气提浓后可直接去克劳斯硫回收（或Clinsulf硫回收），装置回收硫磺。NHD溶剂 物化性能稳定，蒸气压低，挥发损失小，无气味、无毒、不腐蚀、不分解。该工艺能耗 低、消耗低、成本低。NHD工艺技术是国内南京化工研究院开发，化工部第一设计院已在鲁南化肥厂II期工程 净化系统成功的设计了一套年产8-10万吨氨装置，现已投产三年多，运行十分稳定。在 此基础上还可以进一步优化设计，降低能耗，节省投资。从后面的技术比较可以清楚看出 本技术的优越。（c）低温甲醇洗与NH

39、D都是先脱硫后脫碳，脱硫后的溶剂采用热再生，脱CO2后的溶 剂均采用汽提，因此二者流程是相似的，低温甲醇洗脱硫与脱碳是用同一个高的吸收塔 分为两段，上段脱二氧化碳，下段脱硫，上塔吸收CO2的溶剂一部分去下塔继续吸收 H2S，NHD目前的流程是脫S和脫CO2溶剂分开各自成立 系统循环，但低温甲醇洗 额外增加一个甲醇一水蒸镭塔。低温甲醇洗吸收温度是60C，NHD脱CO2吸收温度 5C，脫硫温度在24 C，因此流程中换热部分低 渐甲醇洗比NHD要复杂得多，总的来 说NHD流程比低温甲醇洗流程简单，同时，值得注意的是工厂內如果没有空分装置， 则低温甲醇洗的气提用氮气将无法解决，而相反NHD可以用空气作

40、气提剂。2、2、2操作压力的比较20文档收集于互联网，如有不妥请联系删除文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑欢迎下载支持(a)低温甲醇洗脫硫脫碳由于低温甲醇作为物理吸收，不同压力对操作费影响较大， 见下表：各种费用和单价列表表2项目单位马克折合人民币国内单价电kWh0.030.16670.23蒸汽t633.3235冷却水m30.030.16670.07气提氮气0.0030.01667甲醇0.52.7772.500冷量-40CkW0.029280.1626-38CkW0.0282240.15674-5CkW0.0118650.0659操作费用是依据于100000m3 (标)/h的原料气

41、流量，同时对于不同压力下的投资根据 林德公司介绍在56bar左右为最少。(b)NHD脱硫脱碳对于不同压力下的操作参数；从以下表看出对工艺技术的经济性影响很大，通过最优化 计算的结果如下：21文档收集于互联网，如有不妥请联系删除文档来源为：从网络收集整理.word版本可编辑欢迎下载支持表3投资操作费用管理费用合计1.72MPa(17.5ata)1.271.071.163.513.43MPa(35ata)1.001.001.003.006.86MPa(70ata)1.091.201.163.4510.3MPa(105ata)1.351.391.374.11压力相对费用 参数值资料摘自于七九届美国化学工程师学会国际会议，对Selexol方法的评估。从以上的比较 来看，在3.5MPa压力下，NHD各项费为最少，而低温甲醇洗各项费用不是最佳 的。2、2、3设备大小和材质的比较：低温甲醇洗溶液循环量小，而NHD脫硫脫碳的溶液循环量远大于低温甲