低温甲醇洗工艺原理
1.各种气体在－40℃时的相对溶解度如下表所示：
气体 | 气体的相对溶解度 |
相对与H2 | 相对于CO2 |
H2S | 2540 | 5.9 |
COS | 1555 | 3.6 |
CO2 | 430 | 1.0 |
CH4 | 12 | |
CO | 5 | |
N2 | 2.5 | |
H2 | 1.0 | |
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由表中可以看出，H2S、COS、CO2等酸性气体在甲醇中有较大的溶解能力，而H2、N2、CO等气体在其中的溶解度甚微。因而甲醇能从原料气中选择吸收CO2、H2S等酸性气体， 而H2、CO、N2的损失很小。在低温下，例如－40～-50℃时，H2S的溶解度差不多比CO2大6倍，这样就可以有选择性的从原料气中先脱除H2S，而在甲醇再生时先解吸CO2。 不同气体在甲醇中的溶解度请参看上图。由图可以看出．低温对气体吸收是很有利的。待脱除的酸性气体，如H2S、COS、CO2等的溶解度在温度降低时增加很多，另一方面，有用气体如H2、CO等的溶解度在温度降低时却增加很少，其中H2的溶解度反而随温度的降低而减少。 从图中也可以看出，低温下H2S的溶解度差不多比CO2大6倍，这样就有可能选择性地从原料气中分别吸收CO2和H2S，而解吸再生又可以分别加以回收，又如低温下 H2S、COS及CO2在甲醇中的溶解度与CO及H2相比，至少要大100倍，而比CH4大50倍。因此，如果低温甲醇洗工艺是按脱除CO2进行设计的，则所有溶解度与CO2相当或比 C02溶解度更大的气体；如C2H2、COS、H2S、NH3等及其他硫化物都将一起被脱除而有用气损失很少，低温下甲醇蒸汽压很小，溶剂损失不大。一般低温甲醇洗的操作温度为-30—-60℃。
CO2和H2S在甲醇中的溶解热不大，但因其溶解度较大，在甲醇吸收气体过程中，塔中溶
剂温度有较明显的提高，为了保持一定的吸收效率，应不断移走热量。
气体 | H2S | CO2 | COS | 水平除雾器CS2 | H2 | CH4 |
溶解热（kJ/mol） | 19.264 | 16.945 | 17.364 | 27.614 | 3.826 | 3.349 |
| 双拼方案 | | | | | |
H2S和甲醇都是极性物质，两种物质的极性接近，因此H2S在甲醇的溶解度很大。不同温度与H2S分压下，H2S的溶解度如下表：
H2S平衡分压 kPa | 温度，℃ |
0 | -25.6 | -50 | -78.5 |
6.67 | 2.4 | 5.7 | 16.8 | 自动车位锁76.4 |
13.33 | 4.8 | 11.2 | 32.8 | 155.0 |
20.00 | 7.2 | 16.5 | 48.0 | 249.2 |
26.66 | 9.7 | 车载雷达天线21.8 | 65.5 | — |
40.00 | 14.8 | 33.0 | 99.6 | — 紫外可见漫反射光谱 |
53.33 | 20.0 | 45.8 | 135.2 truecrypt破解 | — |
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有机硫化物在甲醇中的溶解度也很大，这样就使得低温甲醇洗有一个重要的优点，既有可能综合脱除原料气中的所有硫杂质（在甲醇中COS的溶解度仅比H2S的溶解度低20～30％）。
CO2平衡分压 MPa | 温度，℃ |
-26 | -36 | -45 | -60 |
0.101 | 17.6 | 23.7 | 35.9 | 68 |
0.203 | 36.2 | 49.8 | 72.6 | 159.0 |
0.304 | 55.0 | 77.4 | 117.0 | 321.4 |
0.405 | 77.0 | 113.0 | 174.0 | 960.7 |
0.507 | 106.0 | 150.0 | 250.0 | — |
0.608 | 127.0 | 201.0 | 362.0 | — |
0.709 | 155.0 | 262.0 | 570.0 | — |
0.831 | 192.0 | 355.0 | — | — |
0.912 | 223.0 | 444.0 | — | — |
1.013 | 268.0 | 610.0 | — | — |
1.165 | 343.0 | — | — | — |
1.216 | 385.0 | — | — | — |
1.317 | 468.0 | — | — | — |
1.413 | 617.0 | — | — | — |
1.520 | 1142.0 | — | — | — |
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二、低温甲醇洗主要工艺参数的选择
（一）吸收操作条件
1.温度
降低吸收的温度可以增加H2S和CO2在甲醇中的溶解度，提高吸收效果。在要求的吸收效果一定的情况下，可以降低甲醇的循环量，节省输送的功耗。同时，在低温下吸收，甲醇的饱和蒸汽压低，挥发损失小。但过低的温度，会使冷量损失加大。吸收的温度主要依据吸收效果和吸收压力而定，目前常用的温度为-20～-70℃。
H2S和CO2等气体在甲醇的溶解热很大，因此在吸收过程中溶液温度不断升高，使吸收能力下降。为了维持吸收塔的操作温度，在吸收大量二氧化碳的中部设有冷却器，或将甲醇溶液引出塔外进行冷却。吸收过程放出的热量，可以与再生时甲醇节流效应的结果和气体解吸时吸收的热量相抵，使甲醇的温度降低。由于不完全的再生和与周围环境的换热，所造成的冷冻损失，可由氨冷器或其他冷源来补偿。
2.压力
和低温吸收一样，增加压力对吸收有利，但过高的压力对设备强度和材质的要求高，使有用气体组分H2、CO等的溶解损失也增加。具体采用多大压力，主要由原料气组成、所要求的气体净化度以及前后工序的压力等来决定。目前常用的吸收压力为2～8MPa。
3.吸收剂的纯度
吸收剂的纯度对其吸收能力有很大的影响。影响吸收剂纯度的因素是多方面的，其中水含量是主要的因素。当甲醇中含有水分时，甲醇的吸收能力将会下降。例如，当甲醇中水含量达到5％时，其对CO2的吸收能力大约下降12％。目前，对贫甲醇的含水量要求为小于1％。
（二）再生的操作条件
1.闪蒸的工艺条件选择
变换气中的H2、CO会在吸收塔内少量地溶解于甲醇溶液中，而溶液排出吸收塔时，也会成泡沫状态夹带少量原料气，造成有效气体H2、CO的损失。因此，从吸收塔排出的溶液需要在中间压力下进行闪蒸，以回收H2和CO，这是降低合成甲醇原料消耗等额的重要措
施之一。而且，为了控制CO2再生气中CO2的纯度，也必须在溶液进入再生塔之前进行闪蒸。
闪蒸压力和温度的选择原则：使易溶组分（如CO2、H2S等）解吸量最小，难溶组分（如H2、CO等）尽可能完全地解吸出来。
由于H2的溶解度随温度的降低而减少，在闪蒸前使溶液温度降低，既有利于H2的回收，又可减少CO2和H2S的解吸。
对闪蒸的条件总的来说，如温度高、压力低，则H2和CO解吸充分，原料气损失小。但过低的压力，会加重CO2洗涤塔的洗涤负荷，降低洗涤效率。
2.CO2解吸塔的压力和温度
CO2解吸塔的作用是让CO2解吸出来，送煤气化装置输送煤粉和送尿素装置作原料。如生产甲醇，则CO2无用放空。CO2回收塔的压力与温度主要影响CO2的回收量、CO2中的H2S含量。总的影响为压力低、温度高解吸的CO2数量多，但其中H2S和甲醇蒸汽的含量高。
随着压力的降低，由于节流制冷效应，甲醇的温度会降低，所以CO2解吸塔的温度，与闪蒸的温度和CO2解吸塔的压力相关。同时，由于CO2解吸塔和H2S浓缩塔之间存在温差，在此两塔之间循环的甲醇的量也会影响CO2解吸塔的温度。生产中温度的条件可通过后者实现。
压力是影响CO2解吸的主要因素，压力选择的原则，以解吸出的CO2产品中H2S的含量小于1mg/m3、甲醇含量小于25mg/m3为原则。通常CO2解吸塔的压力为0.2～0.4MPa。
3.甲醇的热再生
甲醇再生的效果最终由甲醇热再生塔决定。甲醇热再生塔利用接近常压、加热到沸点、蒸汽汽提等多种措施实现溶解的H2S、CO2、NH3和HCN的解吸。解吸效果的好坏主要取决于塔内汽提蒸汽的量。汽提蒸汽量多，再生效果好。但汽提蒸汽量过多，使加热蒸汽消耗增加，也有可能超出塔板的负荷。
