低溫甲醇洗凈化氣中CO2含量調優總結

簡耀先 李 瑩 馮宜河

(貴州開陽化工有限公司 貴州開陽550399)

低溫甲醇洗凈化氣中CO2含量調優總結

簡耀先 李 瑩 馮宜河

(貴州開陽化工有限公司 貴州開陽550399)

貴州開陽化工有限公司凈化系統低溫甲醇洗裝置凈化氣指標中CO2質量濃度≤10mg/L、甲醇質量濃度≤30mg/L、總硫質量濃度≤0.1mg/L，而實際凈化氣中CO2含量超標會影響后系統液氮洗吸附器的吸收效果和合成催化劑的使用壽命，將化氣中CO2含量調優難度較大。

1 工藝流程

甲醇洗滌塔(T3001)分為4段，最下段為脫硫段，其上均為脫碳段。在T3001塔脫硫段原料氣用富含CO2的甲醇液洗滌，將硫化物脫除后進入脫碳段。塔頂用貧甲醇洗滌，出T3001塔的合格凈化氣去液氮洗系統。

T3001塔一段完成了CO2吸收的甲醇溶液，經3#甲醇氨冷器(E3005)與液氨完成換熱后，再返回T3001塔二段。

完成吸收的富甲醇從 T3001塔二段出來后，經循環甲醇冷卻器(E3006)與從3#甲醇冷卻器(E3008)來的富甲醇進行換熱;完成換熱后，再返回T3001塔二段。

完成吸收的富甲醇從T3001塔三段出來后分為2路:一路去脫硫段;另一路經無硫甲醇冷卻器(E3017)和2#甲醇氨冷器(E3004)分別與液氮洗系統來的精制氣、液氨進行換熱。

在T3001脫硫段完成硫化物吸收的富甲醇從塔底出來后進含硫甲醇冷卻器(E3019)、甲醇換熱器(E3007)、1#甲醇氨冷器(E3003)分別與CO2解吸塔(T3002)來的CO2氣體和富甲醇、液氨換熱。

2 甲醇吸收CO2的基本原理

圖1 甲醇洗滌塔工藝流程

在溫度－26～60℃范圍內，當甲醇中的CO2物質的量分數＜0.2時，CO2在甲醇中的溶解度與其平衡分壓間的關系基本符合亨利定律。當甲醇中CO2含量較高時，就超過了亨利定律可應用的范圍內。在所研究的溫度范圍內，在同一CO2分壓下，溫度降低時，不僅溶解度增大，而且溶解度隨溫度降低的變化率也增大，說明降低溫度對CO2的吸收是很有利的。當溶液中的CO2含量較高時，一定溫度下，CO2平衡分壓的變化漸趨平緩，即趨近于該溫度下的飽和蒸氣分壓，說明對吸收來說，吸收推動力在減小，因而關鍵是降溫，故CO2的吸收是控制因素，影響吸收的主要條件是溫度和壓力。

3 低溫甲醇洗系統影響甲醇吸收CO2的主要因素

3.1 甲醇洗滌塔壓力

甲醇洗滌塔壓力與變換氣壓力(3.2MPa)相同，在保證氣化爐壓力穩定的同時提高變換氣的壓力。接氣前，可將甲醇洗滌塔壓力用中壓氮氣充至略低于變換氣壓力，以節省均壓過程時間。合成氨系統的壓力是系統調優的保證，只有保證系統壓力穩定，才能優化其余各項指標。

3.2 甲醇洗滌塔貧甲醇溫度

開車前，貧甲醇溫度主要是靠液氨制冷系統降溫(一般降溫至－28℃)，隨著汽提氮及閃蒸的投用，系統的貧甲醇溫度也會越來越低(一般達到－50℃)，吸收CO2效果也越好。

3.3 甲醇洗滌塔貧甲醇循環量

3.3.1 低溫甲醇洗系統循環量偏大

在低溫甲醇洗系統接氣初期，應盡量減少循環量，使系統吸收熱量達到飽和，盡量縮短系統降溫時間，從而縮短凈化氣達標時間。在實際進行情況下，減少貧甲醇循環量時，貧甲醇泵振動增大，所以，系統的循環量應根據循環量與變換氣成一定比例關系來調節。

3.3.2 增加脫硫液量

整體貧甲醇循環量偏大時，可在適當的情況下增加脫硫液量。當貧甲醇溫度為－44℃，凈化氣溫度為－34℃，低溫甲醇洗循環量為500m3/h，而脫硫液量為180m3/h。此時凈化氣接氣約3h，經分析，凈化氣中CO2質量濃度為777mg/L，指標不合格。同時，貧甲醇溫度基本不再下降，說明系統冷量提供已經達到飽和，而凈化氣溫度與貧甲醇溫度相差較大，說明甲醇洗滌塔底部吸收CO2量不足，導致凈化氣溫度高。為了縮短凈化氣中CO2含量調優時間，應加大脫硫液量，增加對甲醇洗滌塔底部CO2的吸收。此時，貧甲醇溫度升高，凈化氣溫度降低，當凈化氣溫度與貧甲醇溫度相差不大時(一般不超過2℃)，說明貧甲醇吸收CO2量趨于飽和。經分析，此時凈化氣中CO2質量濃度為4mg/L，達到工藝指標。經對多次接氣經驗總結，脫硫液量為循環量的一半還多100～200m3/h時，凈化氣中CO2含量能達到工藝指標。

4 結語

低溫甲醇洗系統接氣前，需降低貧甲醇的溫度;接氣過程中，需保持系統的壓力和溫度，通過觀察凈化氣出口溫度來調節系統的循環量和脫硫量，可減少分析頻次，縮短接氣時間，以達到節能降耗的作用。

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《小氮肥》編輯部

2014-07-10)