降低低溫甲醇洗工藝甲醇消耗技術(shù)改造

何 鵬，李 榮，馬永賢

（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤炭化學(xué)工業(yè)分公司甲醇廠，寧夏銀川 750411）

降低低溫甲醇洗工藝甲醇消耗技術(shù)改造

何 鵬，李 榮，馬永賢

（神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)煤炭化學(xué)工業(yè)分公司甲醇廠，寧夏銀川 750411）

針對(duì)本廠低溫甲醇洗裝置甲醇消耗高的問題進(jìn)行了分析研究，并分別制定了相應(yīng)的處理措施。

低溫甲醇洗；甲醇消耗；原因；措施

本廠低溫甲醇洗工藝是由化學(xué)工業(yè)第二設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的七塔工藝流程，通過接收德士古氣化爐反應(yīng)產(chǎn)生的粗煤氣，經(jīng)過3.5 MPa、-38℃的低溫甲醇的洗滌，分步將H2S、COS、CO2等氣體吸收之后，把 H2S≤0.1 mg/m3的凈化氣送至合成工段合成甲醇。該工藝運(yùn)行幾年來，對(duì)H2S的洗滌效果比較理想，但始終存在著甲醇消耗量偏高，最高時(shí)達(dá)到15 kg/t，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)7 kg/t的標(biāo)準(zhǔn)。

1 原因分析

在生產(chǎn)過程中，根據(jù)裝置運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)，對(duì)造成甲醇消耗高的原因進(jìn)行了分析論證，結(jié)果如下：

1.1 對(duì)CO2尾氣夾帶甲醇的分析

滿負(fù)荷下CO2尾氣流量為30000 m3/h左右，用冷卻后40℃低壓鍋爐給水洗滌，尾氣進(jìn)口溫度設(shè)計(jì)值為40℃，尾氣出口甲醇含量設(shè)計(jì)值為190 mg/m3，但是通過幾次取樣分析發(fā)現(xiàn)，甲醇含量都在800 mg/m3左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值。而后對(duì)尾氣洗滌塔的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)塔底溫度過高是主要原因，根據(jù)安托因公式計(jì)算（P=exp[16.5723-3626.55/(T-34.29)] ），甲醇的溫度和飽和蒸汽壓的關(guān)系（見表1）。

表1 甲醇的溫度和飽和蒸汽壓的關(guān)系

通常尾氣洗滌塔的壓力為30～40 kPa，溫度為20～30℃，從表1中數(shù)據(jù)看出洗滌塔溫度過高會(huì)造成甲醇的蒸發(fā)浪費(fèi)，是造成尾氣中甲醇超標(biāo)的主要原因。

1.2 對(duì)酸性氣體夾帶甲醇的分析

滿負(fù)荷下酸性氣體流量為500 m3/h,出系統(tǒng)前經(jīng)過一個(gè)氣液分離器D-0603，溫度為-30～-10℃，壓力為108 kPa左右，從飽和蒸汽壓的數(shù)據(jù)分析，此處未產(chǎn)生蒸發(fā)浪費(fèi)。再經(jīng)過幾個(gè)月的數(shù)據(jù)分析，酸性氣體中甲醇含量低于50 mg/m3，證明不存在蒸發(fā)浪費(fèi)。

1.3 對(duì)凈化氣體夾帶甲醇的分析

滿負(fù)荷下凈化氣流量為60000 m3/h,壓力高達(dá)3.3 MPa左右，溫度為20℃左右，且塔頂除沫器完好，通過幾個(gè)月的分析，甲醇含量均低于50 mg/m3，因此此處也不存在浪費(fèi)甲醇的可能性。

1.4 對(duì)甲醇水精餾塔的分析

該塔的進(jìn)料換熱器E-0613自2009年9月開始內(nèi)漏，塔底廢水中甲醇含量達(dá)到2%左右，10月檢修拆開封頭發(fā)現(xiàn)列管內(nèi)漏，堵漏后投入運(yùn)行，但從2009年12月至2010年3月先后出現(xiàn)了四次泄漏，經(jīng)過反復(fù)堵漏后，堵住的列管數(shù)量超過了全部的20%，不得不更換該換熱器。針對(duì)泄漏的原因分析認(rèn)為進(jìn)料的甲醇水溶液中含有回收的噴淋甲醇，吸收原料氣中的H2S，當(dāng)甲醇和水混合后，H2S對(duì)碳鋼材質(zhì)的E-0613產(chǎn)生強(qiáng)烈腐蝕，因此在以后的選材中，對(duì)E-0613選用不銹鋼材質(zhì)。

在設(shè)備問題處理完之后，塔頂甲醇蒸汽中水含量以及塔底廢水中甲醇含量依然存在不合格的情況，在對(duì)該塔的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行分析后，對(duì)該工藝進(jìn)行了重新優(yōu)化調(diào)節(jié)，將三段進(jìn)料改到下部18層塔板進(jìn)料，其余參數(shù)（見圖1）。

1.5 對(duì)系統(tǒng)溫度偏高、循環(huán)量偏大的分析

低溫甲醇洗系統(tǒng)冷量的四個(gè)來源為冷凍站、閃蒸（氣提）、冷卻水和節(jié)流，其中最主要的冷量是由冷凍站和閃蒸提供的。如果系統(tǒng)冷量不足，溫度上升，為了保證凈化氣的合格，不得不通過加大甲醇循環(huán)量來保證，而甲醇循環(huán)量的加大則會(huì)造成溫度的進(jìn)一步升高，形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致甲醇的浪費(fèi)。

2009年裝置運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)氨冷器各出口溫度逐漸由原來的-30℃上升到了-25℃，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)氨冷器有內(nèi)漏現(xiàn)象，導(dǎo)致甲醇和氨的換熱效果不良，利用大檢修對(duì)氨冷器進(jìn)行了處理，各氨冷器出口溫度恢復(fù)正常。同時(shí)在處理過程中發(fā)現(xiàn)氨壓縮機(jī)出口的氣氨冷凝器也存在內(nèi)漏情況，進(jìn)行了列管堵漏。

2010年裝置運(yùn)行過程中，再次發(fā)現(xiàn)氨壓縮機(jī)出口的氣氨冷凝器存在換熱效果不良，氨壓縮機(jī)系統(tǒng)壓力較高，負(fù)荷加不起來，后期運(yùn)行中兩臺(tái)壓縮機(jī)只能勉強(qiáng)維持負(fù)荷20%左右，導(dǎo)致低溫甲醇洗系統(tǒng)冷量嚴(yán)重不足。通過分析判斷，是氣氨冷凝器再次發(fā)生嚴(yán)重內(nèi)漏所致，當(dāng)檢修拆開封頭后發(fā)現(xiàn)，該換熱器下部已經(jīng)被碳銨結(jié)晶堵死，列管嚴(yán)重泄漏，更換后重新投用后，低溫甲醇洗各項(xiàng)指標(biāo)恢復(fù)正常。

其次在工藝調(diào)整方面，主要從氣提閃蒸方面著手，CO2閃蒸塔的三段和H2S濃縮塔二段分別采用低壓氮?dú)鈿馓幔瑲馓岷蟮臏囟确謩e為-58℃和-49℃，而設(shè)計(jì)溫度是-65℃和-47℃，還有降低的空間。如果降低這兩個(gè)溫度，將直接影響凈化氣的主洗甲醇和精洗甲醇的溫度，在保證凈化氣合格的前提下，在一定程度上降低甲醇循環(huán)量，為系統(tǒng)的優(yōu)化操作和節(jié)能降耗都有很大的幫助。

2 措施制定

（1）針對(duì)尾氣洗滌塔甲醇超標(biāo)的問題，從以上分析可以看出主要原因是塔底溫度過高導(dǎo)致的，只要降低溫度就行，但過低的溫度影響設(shè)備壽命，另外對(duì)后續(xù)甲醇水塔的進(jìn)料溫度也有影響，還會(huì)加大能耗。因此需從兩方面著手，一方面適當(dāng)加大塔頂洗滌水量，另一方面需要適當(dāng)降低塔底溫度才行。

針對(duì)加大洗滌水做以下調(diào)節(jié)，以下為2010年7月調(diào)整后報(bào)表數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（見圖2）。

圖2 洗滌水調(diào)節(jié)示意圖

從圖2中可以看出，洗滌水控制在7～8 m3左右對(duì)指標(biāo)控制比較合適。

其次針對(duì)塔底溫度做以下調(diào)節(jié)，以下為2010年8月份調(diào)整后報(bào)表數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)（見圖3）。

圖3 塔底溫度調(diào)節(jié)示意圖

從圖3中可以看出，塔底溫度控制為11～14℃左右對(duì)指標(biāo)控制比較合適。

（2）針對(duì)甲醇水塔超標(biāo)的問題，從工藝角度分析主要是塔底溫度和進(jìn)料位置的問題。調(diào)整前塔底溫度為122℃左右，進(jìn)料位置在中部22層塔板，但是塔頂和塔底經(jīng)常出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，為了控制塔底指標(biāo)合格，將塔底溫度提高到124℃以上，同時(shí)為了保證塔頂?shù)漠a(chǎn)品質(zhì)量，將進(jìn)料位置改在下部18層塔板，增加了精餾段的塔板數(shù)。經(jīng)過此次調(diào)整，甲醇水塔各項(xiàng)指標(biāo)恢復(fù)到了正常范圍內(nèi)。

（3）針對(duì)系統(tǒng)溫度過高的問題，一方面解決設(shè)備的問題，另一方面為了進(jìn)一步降低溫度，加大了氣提氮?dú)獾挠昧浚m當(dāng)提高了這兩個(gè)地方氨冷器的負(fù)荷，經(jīng)過一段時(shí)間的摸索，CO2閃蒸塔的三段和H2S濃縮塔二段的溫度降低到了-63℃和-54℃，使洗滌凈化氣的貧甲醇溫度由原來的-37℃降低到了-41℃，使得同等負(fù)荷條件下，貧甲醇的循環(huán)量降低了10 m3/h左右，對(duì)降低甲醇消耗以及降低能耗方面都有一定作用。

3 結(jié)語

經(jīng)過改進(jìn)工藝和設(shè)備，使低溫甲醇洗工段的甲醇消耗由最初的15 kg/t降低到了5 kg/t，按照本廠一套裝置20000噸/月產(chǎn)量，每噸甲醇2200元計(jì)算，每年降低甲醇生產(chǎn)成本約528萬元。

[1] 楊洪文，等.低溫甲醇洗尾氣組分的改善方案選擇[J] .低溫和特氣，2004，2（1）：21-23.

[2] 張曉軍.低溫甲醇洗裝置甲醇污染物分析[J] .大氮肥，2002，25（3）：188-189.

[3] 劉偉.降低低溫甲醇洗工藝的甲醇消耗[J] .小氮肥，2010，38（10）：16-17.

TQ223.121

A

1673-5285（2012）03-0094-03

2012－01-09