低温甲醇洗系统工艺优化调整小结

低温甲醇洗系统工艺优化调整小结

董文凯

新疆广汇新能源有限公司, 新疆 哈密伊吾 839300

摘要：中能化工三期航天炉配套300kt/a甲醇装置，可控移热变换系统将航天炉制取的粗合成气中的部分CO转化为CO2，同时将变换气中有机硫化物转化为易于吸收脱除的H2S等，变换气经热量回收和洗氨处理后，进入低温甲醇洗系统脱硫脱碳;净化气经回收冷量后进入离心式合成气压缩机(含新鲜气压缩段和循环气循环段)加压，之后进入甲醇合成系统生产粗甲醇。以下就三期低温甲醇洗系统出口净化气硫含量超标问题及采取的工艺优化调整措施等作一介绍。

关键词：低温甲醇洗；工艺优化；调整小结

引言

在低温下使用甲醇吸收加工气体中的CO2和H2S时，压力越大，CO2和H2S就越有可能被消除。含甲醇的液体吸收CO2和H2S，不含硫的液体仅吸收CO2低温甲醇洗系统的主要能源是泵用电和低压蒸汽消耗。液压泵是一种高效稳定运行的能量回收装置，它使用液压泵将减压过程中损失的压力转换为液压传动机械能量，泵由传动机构驱动，代替系统中的原有机泵工作，以降低低温甲醇洗系统泵的能耗，实现了降低能耗的目标。

１低温甲醇洗系统工艺流程及运行概况

低温甲醇洗系统入口的变换气在主洗塔（Ｃ1601）中进行脱硫脱碳，经洗涤获得合格的净化气送至甲醇合成系统；洗涤吸收了Ｈ２Ｓ、ＣＯ２等成分的富液进入中压闪蒸塔（Ｃ1602）进行闪蒸，闪蒸气加压后送回主洗塔进行有效利用，闪蒸后富液进入再吸收塔（Ｃ1603）用氮气进行闪蒸气提；闪蒸、气提后得到的气相经系统复热回收冷量后进入尾气洗涤塔（Ｃ1606），经脱盐水洗涤后排至烟囱放空；出再吸收塔的富液进入热再生塔（Ｃ1604）进行Ｈ２Ｓ、ＨＣＮ、ＮＨ３的热再生，再生后一定浓度的Ｈ２Ｓ酸性气送至硫回收系统生产硫磺。实际生产中，在低温甲醇洗系统入口变换气量高于250000ｍ３／ｈ时，存在甲醇消耗高、贫甲醇再生效果差、排放尾气甲醇含量超标等问题，具体情况如下。（１）原始设计出低温甲醇洗系统净化气中的硫含量＜０.１×１０－６，实际生产中净化气中的硫含量为（０􀆰０５～０.０６）×１０－６，在系统负荷增大的情况下净化气中的硫含量会缓慢上涨，接近工艺指标上限；另外，榆林能化二期500ｋｔ／ａＤＭＭｎ装置２０１９年年底投运后，气化系统用原料煤变为高硫煤（硫含量在２％左右），硫含量约为原低硫煤的３倍，据工艺流程和生产数据分析，低温甲醇洗系统高负荷工况下净化气指标必然超标。（２）在气化系统正常双炉运行的工况下，即低温甲醇洗系统入口变换气量＞250000ｍ３／ｈ的情况下，低温甲醇洗系统１０００ｍ３／ｈ变换气消耗甲醇量为０.８８～０.９６ｔ（月均值），而国内同类装置正常运行时１０００ｍ３／ｈ变换气消耗甲醇量普遍在０􀆰２７８～０.４４４ｔ（月均值），即榆林能化低温甲醇洗系统的甲醇消耗是国内同类装置的２倍有余。（３）原始设计低温甲醇洗系统排放尾气中的甲醇含量为１９０ｍｇ／ｍ３，２０１５年颁布实施的《石油化学工业污染物排放标准》（ＧＢ３１５７１—２０１５）规定有机特征污染物甲醇的排放限值为５０ｍｇ／ｍ３，而榆林能化低温甲醇洗系统排放尾气中的甲醇含量监测值为１６９.５２ｍｇ／ｍ３（平均值），显然不能达到环保要求。

2低温甲醇洗系统运行情况及存在的问题

中能化工300kt/a甲醇装置于2020年5月打通全系统流程，低温甲醇洗系统运行正常。随后甲醇装置负荷逐渐提升，2020年10月中旬甲醇装置负荷达到95%以上(以净化气量计)，低温甲醇洗系统出口净化气硫含量/CO2含量、产品CO2气硫含量以及尾气硫含量等主要控制指标均达到设计值，满足生产需要。2021年5月中旬，质检人员日常分析低温甲醇洗系统出口净化气时，报出硫含量达到0.22×10－6(净化气硫含量限值为0.2×10－6)，并伴有超标的小幅波动。此时检测低温甲醇洗系统出口精脱硫槽后气体指标尚处于合格状态。起初，对于净化气硫含量超标的认识停留在工况正常波动的影响上，仅对吸收控制指标进行了调整，但持续调整几天后净化气硫含量依旧超标。

3 CO2解吸系统改造

该系统全面运行后，CO2解吸塔(C-2204)的气体没有完全升起，导致富甲烷CO2气体过多，导致热再生塔负荷过大，再生甲烷质量不保证。为此，该系统在室温下进行了如下修改。在甲醇交换器常温下(EA-2206L~E)提取富甲醇后，应进行第二次氮气提取，控制0.5MPa的工作压力，空气提取返回脱硫塔的底部，空气上升后甲醇返回系统甲烷中CO2含量越大，酸性气体产生的气体中H2S的浓度就越低。添加氮气提升塔(c2008)后，由富馀和贫甲烷热交换器(EA-2206L~E)取代的室温甲醛(来自EA-2206E)进入氮气提升塔(C-2208)，使用少量氮气提升氮气，二氧化碳随之上升进入富、贫甲烷入口(EA-2206D)，继续通过富、贫甲烷交换器(EA-2206D~A)进行热再生，并送往热再生塔(C-2205)。氮气提升塔(C-2208)顶部的气体先通过酸冷却器(EA-2211B)和部分排气冷却，然后再发送到CO2脱盐塔(C-2204)，与塔内原循环酸提升管道的气体相结合。由于增加了室温气体升降塔(C-2208)和减少了循环酸性空气量，只能通过酸性空气冷却器(EA-2211A)冷却循环酸性空气，同时由于初始提升管道几乎完全没有流量，用作管道，将氮气提升塔(C-2208)顶部的气体返回CO2脱盐塔(C-2204)。改造后，热再生塔的负荷减少约30%，系统蒸汽和循环水的使用减少；热再生效果较好，再生甲醇纯度较高，有助于保证净化指标；无需开通循环加厚线路即可获得大于30%的酸性浓度，热再生塔(C-2205)的热再生效果和再注入效果不受大量的酸循环影响。

4工艺优化调整

(1)在酸性气压力条件允许的情况下，提高酸性气氨冷器出口温度至－24℃(设计温度为－33℃)，以降低氨在酸性气凝液中的溶解度，使之随酸性气带出系统;同时，适当减少返回气提/CO2解吸塔H2S浓缩段的气量。(2)据酸性气分离器液相氨含量(控制指标＜50mg/L)，排放部分含氨量高的甲醇至回收槽，以减少返回H2S浓缩系统含氨甲醇量。(3)加强变换气冷却器运行管理，严格控制出口变换气温度不高于设计指标40℃，确保变换气的冷凝分离效果。(4)加大变换气洗氨塔洗涤水量，控制洗涤水温度不高于35℃，调整洗涤水pH呈弱酸性，定期对洗涤水水质进行分析，增强变换气洗氨效果。(5)提高变换冷凝液汽提塔底部的温度至138℃，提升变换冷凝液的汽提效率，减少通过变换冷凝液向气化灰水槽的返氨量。经过近2周的工艺优化调整，低温甲醇洗系统进口变换气氨含量降至0.180mg/L，变换气冷却器出口变换气温度降至39℃，贫甲醇氨含量降至20mg/L以下，低温甲醇洗系统其他各点物料氨含量均明显下降，系统运行工况有效改善，净化气硫含量稳定在了0.2×10－6以内。

结束语

低温甲醇洗系统累积过多的氨，不仅会造成低温甲醇洗系统工况出现异常，而且氨在系统中会与各种酸性气发生反应生成可溶性铵盐，低温下铵盐又会析出附着在塔盘、换热器列管以及其他设备上，影响吸收塔和换热器的正常运行，当设备堵塞严重时可能造成系统无法运行而被迫停车清理。为确保低温甲醇洗系统的长周期、稳定运行，建议根据系统运行特点，定期对低温甲醇洗系统甲醇循环中关键部位物料的氨含量进行分析和对比，出现异常及时采取措施，避免工况持续恶化而影响整个系统的运行。

参考文献

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