低溫甲醇洗凈化氣和尾氣中總硫超標的原因及解決措施

郝文浩 白延佳(陜西未來能源化工有限公司, 陜西 榆林 719000)

低溫甲醇洗凈化氣和尾氣中總硫超標的原因及解決措施

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本文介紹了低溫甲醇洗工藝原理及工藝流程，分析了凈化氣和尾氣中總硫超標的原因及解決措施。

低溫甲醇洗原理;工藝流程;常見問題

1 低溫甲醇洗原理及工藝流程

1.1 低溫甲醇洗工藝基本原理

低溫甲醇洗是一種脫除酸性氣體組分的物理洗滌工藝，采用低溫甲醇做溶劑，利用甲醇高穩定性和低溫下甲醇對CO2及H2S/COS的良好溶解性來洗滌脫除工藝氣中的酸性氣體，低溫下H2S、COS及CO2在甲醇中的溶解度比CO及H2至少要大100倍，比CH4大50倍，低溫下H2S的溶解度比CO2大6倍。這樣就有可能選擇性地從變換氣中分別吸收CO2、 H2S和COS，從而達到凈化氣體的目的。

-40℃(233K)時各種氣體在甲醇中的相對溶解度

低溫甲醇洗的物理吸收過程遵循亨利定律，亨利定律的內容為：在恒溫和平衡條件下，一種氣體在溶液中的溶解度和該氣體的平衡壓力成正比。

其數學表達式為：P=KX

式中：K為亨利常數；X為平衡時氣體在溶液中的摩爾分數；

P為該氣體的平衡壓力。

由亨利定律可知，氣體的分壓越大，其溶液中溶解度也就越大，所以，增加氣體的壓力有利于氣體的吸收，降低氣體的壓力有利于氣體的解吸。實驗表明當溶質和溶劑一定時，在一定溫度下k為定值，而且甲醇溶液的溶解度隨溫度的下降而顯著增加，故吸收過程要求在盡可能低的溫度下進行。一般低溫甲醇洗的操作溫度為-50℃左右。

1.2 低溫甲醇洗工藝流程

低溫甲醇洗的脫硫脫塔是在洗滌塔內分段實現的，一般洗滌塔分四段，最下段主要用來脫除變換氣中的H2S、COS等含硫酸性氣體，剩余的三段主要用來脫除CO2，由于低溫甲醇吸收H2S、COS 及CO2酸性氣體過程是升溫的，為確保系統甲醇的低溫，在洗滌塔設置換熱器來給甲醇降溫，確保系統甲醇在低溫吸收H2S、COS 及CO2酸性氣體。

2 常見問題原因分析及解決措施

2.1 凈化氣中總硫超標原因及解決措施

①貧甲醇循環量過小。系統貧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，適當增加系統貧甲醇循環量，液氣比增大，吸收推動力增大，原料氣中H2S 較易脫除，循環量也不是越多越好，循環量過大會造成系統溫度上升，凈化氣總硫含量也可能超標。②系統壓力太低。因低溫甲醇洗是一個物理吸收過程，高壓低溫有利于吸收，系統壓力過低不利于吸收，造成凈化氣中總硫超標。當系統壓力過低時，應及時通過出工段閥門的開度來調整系統壓力，如果是前系統的原因，應及時聯系前系統來提高壓力，保證凈化氣中總硫指標合格。③系統冷量不夠，進洗滌塔的甲醇溫度高。低溫有利于吸收，當系統冷量不夠時，造成進洗滌塔的甲醇溫度過高時，也會造成凈化氣中總硫超標。4.0MPa水煤漿氣化時，一般貧甲醇進洗滌塔的甲醇溫度不高于-45℃。當系統因冷量不足，進洗滌塔的甲醇溫度高而導致凈化氣中總硫超標時，首先應及時降低貧甲醇循環量，來降低進洗滌塔的甲醇溫度，其次是調整丙烯系統，適當的降低丙烯氣相壓力，提高丙烯換熱器液位，增加丙烯量來增加系統冷量，降低進洗滌塔的甲醇溫度；其次應該適當的增加氣提氮氣量來增強氣提效果，進而降低系統貧甲醇溫度；如果采取上述步驟后，進洗滌塔的甲醇吸收溫度仍然高時，可以適當的降低CO2產品塔和H2S濃縮塔壓力，來提高閃蒸效果進而降低系統貧甲醇溫度。

2.2 尾氣中的H2S/COS的含量高的原因及解決措施

①氣提氮氣過大。H2S濃縮塔氣提氮氣過大時，不僅把富甲醇中CO2氣提出來，還能把富甲醇中的COS、H2S氣提出來，從而導致尾氣中總硫超標。此時應適當降低氣提氮氣量，來保證尾氣中總硫指標。②進CO2產品塔的再洗甲醇流量小。CO2產品塔中下部的富甲醇是含硫的富甲醇，CO2產品塔閃蒸CO2時也閃蒸出COS、H2S，當進CO2產品塔的再洗甲醇流量偏小時，不足以洗滌閃蒸出來的COS、H2S時，造成尾氣中的總硫超標。此時應適當的加大進CO2產品塔的再洗甲醇流量，來保證尾氣中總硫指標。③富甲醇溶液溫度高。富甲醇溶液溫度高時，CO2產品塔閃蒸時帶出大量COS、H2S，造成尾氣總硫超標；H2S濃縮塔塔頂出來的尾氣中也含有大量COS、H2S，造成尾氣總硫超標。④變換氣/尾氣換熱器內漏，因為變換氣壓力高于尾氣壓力，當換熱器內漏時，變換氣進入尾氣中造成尾氣中總硫超標。出現這種情況時，一般是系統及時做停車檢修處理。

3 結語

在煤化工領域，采用低溫甲醇作為吸收劑具有凈化氣質量好，凈化度高，物料損失少，易于吸收和再生等優點，特別適用于大型煤化工裝置。

[1]唐宏青.低溫甲醇洗技術[J].中氮肥,2008. [1].2013.[9].

[2]中國石化集團上海工程有限公司.化工工藝設計手冊(第三版)[M].北京：化學工業出版社,2009,9：78-84.