低温甲醇洗循环甲醇温度升高原因分析与对策

马梦娇

摘要：各种资源?能源的应用,加快了全球化的进程,使得世界各国之间的联系越来越紧密,而随着资源?能源的不断消耗,人们也逐渐开始关注起这些问题?在这种时代背景下,我国煤电等相关企业开始使用先进生产工艺,低温甲醇洗工艺作为一种先进的气体净化工艺得到了极大应用?本文以某公司为例,探讨了低温甲醇洗循环甲醇温度升高问题,希望能为相关人员提供理论参考依据?

关键词：低温甲醇洗；甲醇温度；升高原因

引言：神华宁煤集团烯烃一分公司是以煤为原料生产烯烃的大型工业化装置,该项目气体净化装置采用鲁奇公司低温甲醇洗工艺,设计处理变换气流量为768000Nm3/h?低温甲醇洗装置自开车正常运行以来,每年净化气都会出现10余次H2S超标情况,针对H2S超标原因成立攻关小组,发现低温甲醇洗系统温度升高是导致净化气中H2S超标的一项重要原因?经过分析和改造,解决了低温甲醇洗系统温度升高的现象?

1?低温甲醇洗工艺概述

低温甲醇洗工艺是把甲醇作为吸收剂,通过物理吸收的方法对气体进行净化,是一种脱除酸性?碳性气体的净化工艺?通常情况下,这种工艺技术常用于大型合成氮?甲醇及制氢等工业装置中?具体来说,低温甲醇洗工艺是因甲醇对CO2?H2S等酸性气体溶解度较高,对H2?CH4?CO等有效气体溶解度小,且对各种杂质气体选择性较好的原理,以甲醇为吸收溶剂,在低温高压下进行吸收,高温低压下进行气体的解吸,脱除原料气中的CO2?H2S及其他杂质?一般来说,气体在低温甲醇洗工艺处理后,都有着较高的净化程度,值得进一步推广应用?

2?生产过程中甲醇的消耗及危害

我装置正常生产过程中甲醇消耗有净化气?CO2放空尾气?酸性气等气相夹带,脱水塔废水外排,装置“跑冒滴漏”等主要因素?装置的“跑冒滴漏”属于外部因素,便于发现且易于整改,不会造成大量损失?表1为2013年各项甲醇消耗,高于设计值57kg/h?气相夹带造成的损失高达90%以上,为主要原因?甲醇消耗过高不利于装置长期运行,同时也造成经济成本过高,所以通过分析原因优化操作降低甲醇消耗势在必行?

低温甲醇洗系统温度升高的危害:低温甲醇洗岗位最主要的岗位任务是脱除来自变换装置粗煤气中的H2S?COS?CO2等杂质元素,为甲醇合成工段提供总硫含量小于0.1×10-6v/v的合格净化气?当吸收剂甲醇温度升高时,甲醇对硫化氢的吸收效果明显下降,很容易造成净化气中H2S超标?H2S在甲醇中的溶解度会随着平衡分压的增加而增加,随着温度的降低溶解度越高?净化气中H2S超标会造成甲醇合成催化剂永久性中毒,因此净化气中H2S含量是低温甲醇洗最重要的指标?

3?原因分析

3.1?甲醇循环量过大

甲醇循环量与粗煤气量成正比，甲醇循环量不足，造成液气比减少，粗煤气中酸性气脱除不干净，会造成净化气中H2S超标[2,3]。但甲醇循环量过大会造成循环甲醇温度升高，上述6次超标情况中5次是由于甲醇循环量过大造成。运行中循环甲醇中CO2总含量是一定的，甲醇循环量过大，单位体积甲醇解析出CO2量减少，得到的冷量少，造成甲醇温度升高。甲醇循环量与热在生塔加热蒸汽量成正比，甲醇循环量大，热再生塔加热蒸汽量大，以整个系统为分析单元，冷量不变，热量增加，导致循环甲醇温度不断升高。此外，甲醇循环量大，机泵对甲醇做功增多，以及甲醇与管道摩擦产生的热量增多，也会造成循环甲醇温度不断升高。

3.2?酸性气夹带

富含H2S的酸性气体温度偏高导致气体带液量增大,各闪蒸段的甲醇分离器分离不彻底,从而造成甲醇流失?酸性气体温度偏高主要有3个方面的原因:①回流的出口温度较高?主要是热再生塔冷凝器换热能力较差或者是热再生塔再沸器热量偏高造成的?②硫化氢浓缩塔中CO2未完全解析造成热再生塔出口流量增大,经过换热后导致并网酸性气温度升高?③热再生塔的操作温度比设计值高,导致去硫回收装置的酸性气温度高?

3.3?脱水塔废水外排

脱水塔运行工况不稳定,塔内温度分布不合理,以及塔盘上出现堵塞等问题均可影响塔内气液传质效率,造成大量甲醇随废水外排,最终导致系统甲醇耗量增加,还会增加污水处理系统负荷?

3.4?精洗甲醇增压泵回流配置不合理

一般情况下,出热再生塔对甲醇温度进行精洗的温度控制在96℃左右,经过精洗以及甲醇泵提压工作以后,利用贫/富甲醇换热器以及再吸收甲醇/贫甲醇换热器进行冷却工作,冷却到-50℃左右,接下来利用精洗甲醇加压泵进行加压工作,加压后送入吸收塔?在进行精洗甲醇加压泵的启动以及切换工作中,应该适当地将机泵的最小回流阀开启,这样可以有效地避免冷量损失问题?

3.5、汽提氮气量过大

在具体的运行工作中，循环甲醇中的CO2总含量是一定的，甲醇经过解析获得的CO2含量中的冷量也是一定的。气提氮气以及通过解析塔进行解析获得的CO2，经过换热冷却以后进入到解析塔汽提段。当汽提氮气量比较大时，进入到解析塔的气提氮汽温度就会非常得高，这样就容易导致循环甲醇温度持续的增加。

4?应对措施

4.1?确保甲醇水分离塔运行平稳

控制甲醇水分离塔塔顶温度＜100℃，尽量提高塔釜温度，可通过开大蒸汽调节阀实现，若塔内温度仍很低，则可以现场开大直补蒸汽阀，以降低甲醇消耗;系统正常运行时，甲醇水分离塔回流甲醇量控制在2.9m3/h，而当系统内水含量高时则应适当加大塔顶甲醇回流量，必要时可全开调阀，以保证经过塔顶回流甲醇洗涤后的贫甲醇中水含量合格。实际操作中，视具体情况调节蒸汽量和回流甲醇量，以确保甲醇水分离塔工况平稳。控制好闪蒸罐(V1609)气相温度并保持物流量稳定。调控闪蒸罐(V1609)气相温度在约20℃，可据罐顶温度的高低通过调节换热器(E1616)回流甲醇侧旁支物流量控制气相温度;尽量保持闪蒸罐物流量稳定，避免大幅波动。系统负荷变化时，及时对工况进行调整。系统负荷增加，势必会引起甲醇水分离罐(V1601)液位升高，进入闪蒸罐(V1609)冷流体量增加，进而使甲醇水分离塔(C1605)负荷增加，此时需及时调节甲醇水分离罐(V1601)液位，控制闪蒸罐(V1609)罐顶温度，同时增加甲醇水分离塔(C1605)回流甲醇量及再沸器负荷，以维持工况稳定。控制各分离罐及塔液位在50%左右，并经常校核液位计，防止因堵塞而形成假液位。系统停车时，热再生系统应继续运行一段时间，尤其是循环贫甲醇中水含量超标时，更应继续运行一段时间再停车，以将循环甲醇中的水排出系统。

4.2?外排废水

对于甲醇的循环量以及汽提氮气量,要根据粗煤的气量来做出及时的调整,确保其能够在合理的范围内?对于粗煤气量—甲醇循环量—汽提氮气量匹配表的制定工作,应该严格按照设计参数以及每个负荷工况的最优运行状态的参数来制定,这样能够方便工作人员进行的优化工况;将之前的精洗甲醇加压泵回流工作进行改动,通过改成解析塔气提段与含硫甲醇共同经换热器换热回收冷量后送入热再生塔;如果出现了制冷剂或冷却水量不足的问题,要对装置进行及时的降负荷操作,避免系统温度升得太高?

4.3、甲醇循环量过大及汽提氮气量的控制对策

对于甲醇的循环量以及汽提氮气量，要根据粗煤的气量来做出及时的调整，确保其能够在合理的范围内。对于粗煤气量—甲醇循环量—汽提氮气量匹配表的制定工作，应该严格按照设计参数以及每个负荷工况的最优运行状态的参数来制定，这样能够方便工作人员进行的优化工况；将之前的精洗甲醇加压泵回流工作进行改动，通过改成解析塔气提段与含硫甲醇共同经换热器换热回收冷量后送入热再生塔；如果出现了制冷剂或冷却水量不足的问题，要对装置进行及时的降负荷操作，避免系统温度升得太高。

结束语：

低温甲醇洗工艺对于气体净化具有重要的作用,工艺温度对于H2S的吸收效果影响极大,本文分析了低温甲醇洗循环甲醇温度升高原因,分析可知导致温度升高的原因众多,要根据实际情况做好分析,采取相应对策予以有效应对,切实发挥出低温甲醇洗工艺对于气体净化的应用效果,提升净化作用?

参考文献：

[1]孟庆千,曹敏,马名杰.氨对低温甲醇洗的影响分析[J].当代化工研究,2018(10):114-115.

[2]苑桂金.低温甲醇洗净化工艺的影响因素分析[J].石化技术,2018,25(09)

:161+164.

[3]曹晋斌.低温甲醇洗工艺节能优化的相关探讨[J].化工设计通讯,2017,

43(10):9+184.

[4]孟庆千,王春阳.低温甲醇洗总硫运行控制措施分析[J].化工设计通讯,2017,43(10):14+18.