低溫甲醇洗凈化氣中總硫含量超標原因分析

王金華

兗州煤業榆林能化有限公司， 陜西榆林 719000

我廠低溫甲醇洗的凈化氣用于生產甲醇，要求凈化氣總硫含量嚴格控制在0.1ppm 以下。總硫含量超標會造成合成催化劑中毒，大大降低合成催化劑的使用壽命，直接影響甲醇裝置的生產。在我廠實際運行中，由于甲醇循環溫度高、甲醇水含量偏高以及甲醇再生效果差等原因經常引起凈煤氣中總硫含量超標,本文針對這些原因進行了分析,并在此基礎上提出了一些降低凈煤氣中總硫含量的控制措施。

1 低溫甲醇洗工藝的基本原理

低溫甲醇洗是50 年代初德國林德公司和魯奇公司聯合開發的一種氣體凈化工藝。該工藝利用甲醇在低溫下對酸性氣體溶解度極大的優良特性，以冷甲醇為吸收溶劑脫除原料氣中的酸性氣體。低溫甲醇洗工藝利用甲醇的選擇吸收特性,在高壓低溫條件下用冷甲醇對CO2、H2S 等酸性氣體進行吸收脫除。氣體的脫硫和脫碳可在同一個塔內分段、選擇性地進行，是目前國內外所公認的最為經濟且凈化度高的合成氣深度脫硫技術，與其它脫硫、脫碳工藝相比具有電耗低、蒸汽消耗少，溶劑價格便宜，操作費用低等優點。

2 凈化氣中總硫含量影響因素分析

2.1 操作溫度

低溫有利于氣體的吸收脫除，低溫甲醇洗工段的冷量來源于丙烯氣化制冷和溶解了CO2的甲醇在再吸收塔內分段閃蒸和N2 氣提段氣提降溫，通過以上3 種方法來降低甲醇液的溫度，溫度越低越有利于硫化物的吸收，再吸收塔底部甲醇溫度能達到-58℃，進吸收塔的貧甲醇溫度在-48℃左右。若系統冷量不足，造成進入吸收塔的貧甲醇的溫度過高，吸收效果不好，原料氣中的H2S 不易被洗凈而造成總硫超標。

2.2 甲醇的循環量

甲醇的循環量是控制凈化氣中總硫含量的主要因素。循環量過小造成甲醇吸收的H2S 的量減少，氣相中H2S 不能完全洗滌干凈，造成總硫超標現象：適當增加系統甲醇循環量，液氣比增大, 吸收推動力增大, 原料氣中H2S 較易脫除,一般來說，一萬標方的氣量對應13 m3～14m3左右的循環量比較合適。

2.3 甲醇的再生效果

甲醇的再生效果是影響凈化氣中總硫含量的主要因素之一。在低溫甲醇洗系統中, 甲醇再生有三種方法：閃蒸、氮氣氣提和加熱再生。甲醇作為吸收劑由于已溶解了CO2和H2S 等，若甲醇再生效果不好, 仍有部分CO2和硫化物未釋放出去，循環甲醇的吸收洗滌能力下降，吸收效率降低。

2.4 甲醇的含水量

貧甲醇中的水含量是低溫甲醇洗的重要控制指標，甲醇中含水量過多不但會影響對H2S 等氣體的吸收效果，還會增大對設備的腐蝕。甲醇中含水量達5% 時, 將導致CO2的溶解度比在純甲醇中的溶解度下降約為15% ， H2S 的溶解度也大幅下降。利用醇水分離塔控制溶液系統中的水含量。而甲醇洗滌系統中的水的脫除主要在醇水分離塔內完成，因為醇水分離塔的工況好壞決定了甲醇的脫水效果。

2.5 系統中NH3 含量的影響

若氨洗塔的洗滌效果不好，NH3進入甲醇洗系統后不容易脫除，隨著NH3的累積，氨最終會在熱再生甲醇中形成(NH4)2S，當熱再生甲醇送到吸收塔頂部時，(NH4)2S 分解再次釋放出硫化氫，揮發到凈化氣從而產生硫化物超標現象。

2.6 氣提氮氣的壓力和流量

在正常生產情況下，低溫甲醇洗系統是一個穩定的系統，氣提氮氣的壓力和流量波動都會對甲醇的再生效果影響很大，若空分運行不穩定，低壓氮氣的壓力和流量突然波動時，要及時調整氣提氮氣的量。

2.7 換熱器內漏

變換氣壓力略高于凈化氣，若變換氣和凈化氣換熱器發生內漏現象，則導致變換氣向凈化氣竄氣，導致出口凈化氣硫含量增加。富硫甲醇和貧甲醇換熱器內漏，富硫甲醇進入貧甲醇中，也會造成凈化氣中硫含量增加

2.8 吸收塔塔板浮閥脫落

如果低溫甲醇洗系統接變換氣時太快，變換氣在吸收塔內流動速度過快，容易將塔板吹翻或者塔板上浮閥吹落造成液體短路，氣液不能充分接觸，吸收洗滌效率降低，凈化氣中總硫濃度超出指標。

3 防止硫化物超標的改進措施

1）加強丙烯制冷裝置的操作，注意前后工段的溝通和聯系；

2）注意監測低壓氮氣系統，保證氣提氮氣的壓力和流量，控制再吸收塔的壓力約為常壓，加大CO2的閃蒸效果從而盡量降低甲醇溫度, 促進甲醇對H2S 的吸收；

3）根據比例適當加大甲醇的循環量，提高液氣比，從而增大吸收H2S 的推動力；

4）優化熱再生塔和甲醇水分離塔的操作，提高甲醇再生效果；

5）系統接入變換氣時，注意控制加負荷速率和換熱器管殼程壓差，接氣或泄壓時不能太快，防止塔盤浮閥脫落或者變熱器管殼程壓差過高，以保護設備；

6）加強水洗塔的操作, 保證水洗效果, 盡量控制NH3含量。

通過采取上述措施，低溫甲醇洗凈化氣中總硫明顯降低，達到工藝要求，滿足后工段生產指標，裝置運行周期大大延長。

[1]汪家銘.酸性氣體低溫甲醇洗凈化技術及其應用[J].甘肅石油和化工，2007(4).

[2]丁武松,尚乃明.低溫甲醇洗高負荷穩定運行操作條件探討[J].中氮肥，2003(6).

[3]顧英.粉煤氣化工藝中酸性氣體脫除方案的選擇[J].石化技術與應用，2004(6).

[4]唐宏青.低溫甲醇洗凈化技術[J].中氮肥，2008(1).

[5]張國民，楚文鋒,耿恒聚.低溫甲醇洗工藝的研究進展與應用[J].化學工程師，2010(10).