低温甲醇洗系统环保控制要点及工艺优化

低温甲醇洗系统环保控制要点及工艺优化

赵旭杰孙浪

陕西渭河煤化工集团有限责任公司陕西渭南714000

摘要：随着人们生活水平的提高，对环境的要求也越来越高。在当前环保要求日趋严苛的形势下，低温甲醇洗系统的安全、环保运行尤为重要。低温甲醇洗系统通过甲醇洗涤脱除变换气中的CO2和H2S等杂质，使气体得到净化，被洗涤甲醇吸收的硫化物在甲醇再生过程中富集与浓缩后送硫回收系统进一步处理。本文就低温甲醇洗系统环保控制要点及工艺优化展开探讨。

关键词：低温甲醇洗；环保问题；工艺问题；优化措施

引言

低温甲醇洗系统作为煤化工装置尤其是甲醇装置中工艺流程最长、控制点多、涉及上下游岗位最多的一个单元，无论是工艺参数的调整，还是环保方面的管控，难度都很大。作为生产操作人员，需抓住工艺主线，不断积累生产经验和收集运行数据，找准适宜的物料和冷量平衡点，确保系统的运行质量，这样各项工艺指标尤其是净化气总硫、尾气总硫等关键指标的控制将不再是难题。

1低温甲醇洗系统概述

在针对粗煤气包含的CO2以及其他一些有机硫等杂质的时候，低温甲醇洗系统就是关键所在，其效果的发挥，将会帮助液氨脱离CO以及CH等杂质创造一些必要的条件。对于CO2等杂质的吸收，甲醇洗系统发挥的是物理吸收作用，原理是：基于甲醇溶液的作用，围绕CO2以及有机硫等杂质进行物理吸收，进而达到对粗煤气中包含的CO2等杂质进行脱除的目的。在这一物理吸收流程中，甲醇依托的吸收物理效应主要是酸碱反应，具体反应公式如下：

通过上述公式，我们可以发现，甲醇自身的特性促使其对于CO2和H2S等杂质都具备吸收的作用。在通过具体的实验之后，针对甲醇的认识也得到了一定的深化：如果相对于CO2和H2S等气体来说，甲醇能够表现出较高的溶解度，但是针对CO和H2等气体而言，甲醇的溶解度还远远不够。这表明，甲醇的选择性是非常具备针对性的，伴随着环境要素(压力、温度)的变化，甲醇对于杂质类的吸收效果也将会产生不同的效率。

2系统生产中存在的问题及优化措施

2.1环保方面

（1）H2S浓缩塔甲醇泵、H2S浓缩塔给料泵、甲醇再生塔给料泵以及泵的入口滤网排气方式都是通过排气管线排至排气漏斗，最后排往地下槽，该排气漏斗暴露在大气中，排气时，介质为低温状态，极易解析蒸发产生甲醇蒸汽、H2S，操作难度大，危险性大。通过改造，即采用密闭方式，在排气管线上加视镜来判断排气是否完成，此项改造消除了排气过程中异味逃逸的可能，避免了环境污染，同时也保证了操作人员的安全。

（2）热再生塔回流泵排气管线改造。由于热再生塔回流液(以甲醇为主)中H2S与NH3含量较高，在回流泵备泵排气时，现场排放的污甲醇气味很大，对周边环境的影响很大，对人员安全影响较大。为彻底消除备泵过程中污甲醇气味的影响，将热再生塔回流泵排气管线改为密相排放，引至地下管网。改造后，回流泵备泵排气时现场气味得到有效控制，消除了安全隐患。

（3）地下槽出口管线改造。地下槽排气管线上安装有出口阀，为了防止火炬中的压力串入地下槽，造成地下槽憋压，设计时在出口阀后安装有单向阀，由于管线为轴向安装，当现场机泵进行排气时，受重力影响，单向阀不能正常动作，致使地下槽经常憋压，地下管网由于长期憋压原因，使得法兰、阀门出现微量泄漏，由于泄漏的介质中或多或少含有甲醇、H2S等气体，尤其是H2S的溢出对空气的污染较为严重(人体对H2S可感知的浓度仅为0.063×10－6)。对周围环境造成一定影响，对人员安全造成严重威胁。通过改造，给单向阀加设旁路，当出现憋压时，打开旁路管线，泄压至火炬管线，从而避免了以上种种隐患的发生。

2.2工艺方面

2.2.1建立恰当的甲醇循环量

对CO2和H2S等气体的吸收，甲醇洗系统是依赖于甲醇的溶解度，而影响溶解度的要素，关键就在于酸性气和温度、压力之间的联系，如果保证温度和压力都能够维持在一定的条件，那么酸性气的溶解度也将会持续保持在一定的水平。基于传质动力学的理论内容，我们可以发现：液气比的值如果越大，那么酸性气的被吸收效率将会随之增强。就正常情况来说，甲醇循环量如果能够予以扩展，那么气体和液体在本系统内的接触层次将会愈加完全化，那么传质的效率也能够满足生产的需求。不过，如果过度加大甲醇循环量，有可能对氨压机造成一定的磨损，进而失去对甲醇消耗的控制。所以，在设计和建立甲醇循环量的时候，一定要谨慎行事，将可能影响甲醇消耗的因素都考虑在内，进而研究和设计一个合理、准确的液气比，确保甲醇循环量与系统操作的适应能力，提升系统甲醇损耗优化效率。

2.2.2精心调整H2S浓缩塔相关参数，控制尾气洗涤塔脱盐水量，减少甲醇携带

（1）H2S浓缩塔的塔顶有一股回流甲醇，其中富含CO2而含少量H2S，第40层塔板处是一股富含H2S而含少量CO2的甲醇进料，这两股有各其独特作用。在气提氮的作用下，进料是为了在浓缩甲醇中H2S的同时气提出其中少量CO2，回流的作用是捕集因过量气提进料中的CO2而产生的H2S，通过调整H2S浓缩塔进料量、回流量的大小，可以有效控制H2S浓缩塔塔顶尾气中携带的H2S和甲醇含量。

（2）气提氮作为H2S浓缩塔的气提介质，它的作用是在H2S浓缩塔中解析来自甲醇洗涤塔甲醇中的CO2达到H2S浓缩的目的。气提氮的量过小会使得甲醇中CO2气提不完全，这样没有被气提的CO2会去往甲醇再生塔，使得甲醇再生塔的负荷增高，蒸汽消耗也随之增大，还会影响甲醇再生塔的再生效果；气提氮量过大，会使得进料甲醇中的CO2被气提后，H2S也被部分气提，在塔顶回流稳定的情况下，H2S可能进入CO2尾气，造成尾气中H2S超标，严重时还会造成雾沫夹带，使得大量的甲醇从H2S浓缩塔塔顶带出进入尾气洗涤塔，可能造成尾气洗涤塔塔顶尾气中甲醇含量超标。因此可通过适当调整气体氮量来有效控制尾气洗涤塔塔顶甲醇含量。

（3）通过调整尾气洗涤塔塔顶脱盐水量，洗涤尾气中甲醇，提高尾气质量，达到环保排放标准，洗涤后的含甲醇水通过甲醇水分离塔对于甲醇进行回收利用。这不仅减少了甲醇的消耗，而且响应国家节能环保的政策。

2.2.3通过开车时酸性气全浓缩，严禁放空

硫回收系统烘炉、反应器升温时间长，不能按时接收酸性气开车，这对酸性气、净化气以及尾气的总硫指标控制造成很大的难度。硫回收系统设计用甲醇合成系统弛放气作为燃料气进行升温，而开车过程中，低温甲醇洗系统接气到甲醇合成系统产出甲醇，仅低温甲醇洗系统优化调整就需要近3h，在此过程中，通过酸性气放空来维持系统压力，此项操作对环境污染较大。因此，通过在开车过程中，酸性气全浓缩，严禁放空，从而实现酸性气零排放。在此过程中通过精心控制甲醇再生塔蒸汽量来控制系统甲醇中的硫化物含量。待硫回收装置开车后，将酸性气送往硫回收装置。

结语

低温甲醇洗系统作为煤化工装置尤其是甲醇装置中工艺流程最长、控制点多、涉及上下游岗位最多的一个单元，无论是工艺参数的调整，还是环保方面的管控，难度都很大。作为生产操作人员，需抓住工艺主线，不断积累生产经验和收集运行数据，找准适宜的物料和冷量平衡点，确保系统的运行质量，这样各项工艺指标尤其是净化气总硫、尾气总硫等关键指标的控制将不再是难题。

参考文献

［1］陈立，赵新跃，马军民．HT-L煤气化制甲醇之低温甲醇洗脱硫系统存在问题及改造措施［J］．河南化工，2017(13):54－56．

［2］刘杰．氨对低温甲醇洗系统的影响及控制［J］．大氮肥，2015(6):374－376．

［3］樊志伟．低温甲醇洗出口H2S含量超标原因及对策［J］．氮肥技术，2016，30(5):45－47．

［4］王高兴，吴世凯．煤化工行业甲醇生产中低温甲醇洗装置尾气中甲醇夹带流失原因分析及应对措施［4］．当代化工研究，2017(11):27－28．

［5］毛相林，王传亚，王瑞．低温甲醇洗工艺及常见问题浅析［J］．化工生产与技术，2017，20(2):45－48．

［6］方兴龙，曾照东．水煤气净化系统氨积累处理方法［J］．安徽化工，2017，33(1).

［7］高青宇.低温甲醇洗运行与改造简述[J].西部煤化工.2015，(02).

［8］吕宏洋.降低低温甲醇洗甲醇消耗的技术改造[J].化工管理.2016，(26).

［9］王中杰,叶涛.低温甲醇洗工艺技术进展及应用分析[J].化工管理.2016，(27).