關于維持低溫甲醇洗系統高負荷運行指標探討

劉 偉 刁廣琦

（1.兗礦集團國宏化工有限責任公司合成部，山東 鄒城 273512；2.兗礦集團陜西未來能源化工有限公司凈化部，陜西 榆林 719000）

0 前言

國宏化工有限公司的變換氣凈化裝置采用了魯齊公司的低溫甲醇洗工藝，處理變換氣量218038Nm3/h，凈化氣為 141678Nm3/h，運行一直比較穩定，但近期由于生產負荷，需要將凈化氣由141678Nm3/h，提高至165000Nm3/h，故依據現有系統指標分析，優化運行條件，實現了高負荷穩定運行，顯示出該工藝吸收能力強、操作彈性大的優勢。本文就影響低溫甲醇洗凈化效果的因素及優化操作條件進行探討。

1 影響因素

1.1 冷量的回收控制

在低溫甲醇洗工藝中，溫度是影響甲醇洗凈化效果的最重要因素之一，因此也是決定系統負荷提高的重要指標之一。低溫甲醇洗的凈化效果取決于氣體在甲醇中的溶解度和達到氣液平衡時氣體在氣相中的分壓，而這兩項因素都是溫度的函數。氣體在液體中的溶解度隨溫度的降低而增大，因此，需采用較低的洗滌溫度對氣體的凈化過程有利。另外，甲醇的蒸汽壓也是溫度的函數，溫度升高，甲醇蒸汽壓增大，甲醇的損失就增加。因此，保持低溫下操作，不但能保證甲醇有較好的吸收效果，而且能減少凈化氣帶走的甲醇，甲醇損失就小。在實際操作上可以通過以下手段來實現冷量的控制。

（1）盡量降低甲醇減壓閃蒸后氣體壓力，適當增加氣提氮氣，以降低氣體的表面分壓，促使溶解在溶液中的CO2盡可能多解吸出來，以保證系統的冷量，但要注意保證尾氣中的硫指標合格。詳情見表1。

表1 不同氣提氮氣所對應再吸收塔底的溫度和尾氣指標

（2）調整丙烯制冷裝置工藝，主要通過適當提高丙烯壓縮機的負荷，丙烯的出口溫度由-34℃降至-36.3℃，來確保冷量的供給；

（3）在保證凈化氣中總硫不超標的前提下，盡可能的降低主洗塔T2201進脫硫段的甲醇流量，以保證進閃蒸甲醇冷卻器的流量，更多的吸收丙烯冷量，降低系統溫度；

（4）在保證再生正常的情況下，盡量降低再生的溫度，不僅有利于減少甲醇的夾帶，降低蒸汽用量，還能減少進入系統中的熱量。

1.2 系統操作壓力的控制

從傳質動力學角度來看，吸收過程的壓力越高氣體分子的擴散速度越快，吸收推動力就越大因而吸收速率越快，吸收效果也越好。因此，吸收過程保證壓力，有利于吸收過程的進行和凈化效果的提高 。主要通過調整凈化氣出工段大閥的開度，調節聯合壓縮機轉速和防喘振閥的開度來實現，維持系統壓力，保證吸收效果。

1.3 甲醇循環量的控制

氣體在甲醇中的溶解度主要是溫度和壓力的函數，溫度 、壓力確定后，氣體的溶解度基本恒定。從傳質動力學角度分析，液氣比大，相平衡常數小，有利于組分的吸收。在塔的正常操作范圍內，增加循環量，增大液氣比值，氣液兩相在塔內接觸越充分，傳質效果越好。但循環量的增大也會導致循環動力消耗及再生能耗增加，因此，甲醇循環量應在保證氣體指標的前提下，盡量選取一個適宜的液氣比值，合理匹配甲醇循環。

1.4 再生甲醇的控制

影響主洗塔洗滌甲醇的主要因素是甲醇的再生度和甲醇中的水含量等，其直接影響了甲醇的吸收效果及出工段凈化氣指標。甲醇的再生度低，精洗甲醇中的硫含量高，吸收率大幅降低，導致出口凈化氣指標不合格，直接影響系統產量；其次是甲醇的含水量，當含水量達5%時，CO2在甲醇中的溶解度將降低 15%，H2S的溶解度也會大幅度下降。另外，甲醇含水量增大，溶液比重增高，動能損耗增加，此外含水量增加導致設備的腐蝕加劇，增加過濾器的清洗頻率，影響系統穩定。保證再生甲醇的合格度主要通過以下幾個方面實現。

（1）維持甲醇的再生與系統的熱量平衡，甲醇再生溫度的高低直接影響系統指標的好壞，溫度低再生不合格，溫度高影響系統溫度，通過以下數據（見表2）分析得出甲醇的再生溫度應控制在80-83℃為最佳。

表2 再生溫度與貧甲醇中的硫含量分析

（2）加強對甲醇水分離塔的監控，加大排水力度，控制貧甲醇中的水含量在1%左右。

（3）定時排放含氨甲醇。

（4）在保證尾氣指標排放正常的前提下適當增加氣提氮氣量，以降低再生負荷。

2 結語

通過增加系統冷量，提高系統壓力，加大凈化甲醇循環量，以及提高再生度等操作手段，實現了本廠提高生產負荷的要求。可見低溫甲醇洗是這項氣體凈化技術，具有吸收能力強 、操作彈性大等優點，仍有很大的研究空間。

［1］陳敏恒，等編.化工原理[M].北京：化學工業出版社,1999.

［2］諸林.天然氣加工工程[M].北京：石油工業出版社,1996.

［3］何小榮.化工過程優化[M].北京：清華大學出版社,2003.