低溫甲醇洗循環甲醇溫度升高原因分析與對策

摘 要：低溫甲醇洗裝置循環甲醇溫度是導致凈化氣硫化氫超標的一項主要原因，本文通過對某低溫甲醇洗裝置凈化氣硫化氫超標時各參數進行對比分析，找出了低溫甲醇洗裝置循環甲醇溫度升高的原因，并采取了對策和措施，避免了由于循環甲醇溫度升高而造成凈化氣中硫化氫超標的情況。

關鍵詞：低溫甲醇洗；甲醇循環量；溫度；硫化氫

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.033

0 前言

神華寧煤集團烯烴一分公司是以煤為原料生產烯烴的大型工業化裝置，該項目氣體凈化裝置采用魯奇公司低溫甲醇洗工藝，設計處理變換氣流量為768000Nm3/h。低溫甲醇洗裝置自開車正常運行以來，每年凈化氣都會出現10余次H2S超標情況，針對H2S超標原因成立攻關小組，發現低溫甲醇洗系統溫度升高是導致凈化氣中H2S超標的一項重要原因。經過分析和改造，解決了低溫甲醇洗系統溫度升高的現象。

1 工藝流程簡介

低溫甲醇洗工藝流程如下所述，來自變換裝置的粗煤氣經一系列換熱器冷卻至10℃后進入氨洗滌塔，脫除變換氣中大量的NH3和HCN，然后繼續經換熱器冷卻后依次進入吸收塔的預洗段（脫除NH3、HCN及其它微量雜質元素）、H2S吸收段（脫除H2S和少量CO2）、CO2吸收段（脫除大量CO2和少量H2S）得到合格凈化氣后送入甲醇合成裝置。吸收了酸性氣體的甲醇在中壓閃蒸塔中解析出CO、H2組分后經循環氣壓縮機后并入粗煤氣回收利用。來自吸收塔CO2吸收段的甲醇在解析塔中在降低壓力和氣提作用下解析出CO2，得到的富甲醇（含CO2和少量H2S）被送往吸收塔作為主洗甲醇循環利用。來自吸收塔H2S吸收段的甲醇在解析塔中在降低壓力和氣提氮氣作用下解析出CO2，然后被送往熱再生塔，在低壓高溫下解析出H2S后被送往吸收塔作為精洗甲醇。熱再生塔底部含水甲醇被送往甲醇水分離塔脫除水分，以保證循環甲醇中水含量不高于1%。

2 低溫甲醇洗系統溫度升高的危害

低溫甲醇洗崗位最主要的崗位任務是脫除來自變換裝置粗煤氣中的H2S、COS、CO2等雜質元素，為甲醇合成工段提供總硫含量小于0.1×10-6v/v的合格凈化氣。

當吸收劑甲醇溫度升高時，甲醇對硫化氫的吸收效果明顯下降，很容易造成凈化氣中H2S超標。H2S在甲醇中的溶解度會隨著平衡分壓的增加而增加，隨著溫度的降低而升高，因此，分壓越高，溫度越低，溶解度越高。凈化氣中H2S超標會造成甲醇合成催化劑永久性中毒，因此凈化氣中H2S含量是低溫甲醇洗最重要的指標。

3 低溫甲醇洗系統溫度升高原因分析及防范措施

3.1 原因分析

該裝置在2015年和2016年共出現H2S超標15次，對H2S超標時各工況參數進行對比分析，發現6次超標是在低負荷運行時循環甲醇溫度升高造成，2次超標是在精洗甲醇增壓泵倒泵過程中循環甲醇溫度升高造成。具體原因分析如下：

（1）甲醇循環量過大。甲醇循環量與粗煤氣量成正比，甲醇循環量不足，造成液氣比減少，粗煤氣中酸性氣脫除不干凈，會造成凈化氣中H2S超標[2，3] 。但甲醇循環量過大會造成循環甲醇溫度升高，上述6次超標情況中5次是由于甲醇循環量過大造成。運行中循環甲醇中CO2總含量是一定的，甲醇循環量過大，單位體積甲醇解析出CO2量減少，得到的冷量少，造成甲醇溫度升高。甲醇循環量與熱再生塔加熱蒸汽量成正比，甲醇循環量大，熱再生塔加熱蒸汽量大，以整個系統為分析單元，冷量不變，熱量增加，導致循環甲醇溫度不斷升高。此外，甲醇循環量大，機泵對甲醇做功增多，以及甲醇與管道摩擦產生的熱量增多，也會造成循環甲醇溫度不斷升高。

（2）氣提氮氣量過大。運行中循環甲醇中CO2總含量是一定的，甲醇中解析出的CO2含量得到的冷量也是一定的。氣提氮氣與解析塔解析出CO2換熱冷卻后進入解析塔氣提段。氣提氮氣量過大，進入解析塔氣提氮氣溫度高，造成循環甲醇溫度不斷升高。上述6次超標情況中1次由于氣提氮氣量過大導致系統溫度升高造成硫化氫超標。

（3）精洗甲醇增壓泵回流配置不合理。出熱再生塔精洗甲醇溫度為96℃左右，經精洗甲醇泵提壓后通過貧/富甲醇換熱器和再吸收甲醇/貧甲醇換熱器冷卻至-50℃左右，再經精洗甲醇加壓泵加壓后送入吸收塔。精洗甲醇加壓泵在啟動及切換時需將機泵的最小回流閥打開，原設計時將精洗甲醇加壓泵回流直接返回熱再生塔，-50℃甲醇直接返回熱再生塔不緊造成冷量嚴重損失，此外，為保證甲醇再生溫度，熱再生塔加熱蒸汽量大幅度增加，使吸收甲醇溫度迅速上升，造成凈化氣中硫化氫超標。

（4）其它原因。丙烯制冷劑或冷卻水量不足也會造成低溫甲醇洗系統溫度升高。

3.2 防范措施

①根據粗煤氣量及時調整甲醇循環量和氣提氮氣量在合理范圍內。按照設計參數及各負荷工況最優運行狀況期間各參數制定粗煤氣量-甲醇循環量-氣提氮氣量匹配表，便于操作人員及時優化工況，2016年6月至今該裝置未出現因甲醇循環量和氣提氮氣量過大造成硫化氫超標的情況。②將精洗甲醇加壓泵回流改至解析塔氣提段與含硫甲醇共同經換熱器換熱回收冷量后送入熱再生塔。自回流管線改造后精洗甲醇加壓泵切泵過程中未出現循環甲醇溫度大幅度升高的情況。但倒泵過程中需注意回流閥開度不能過大，需及時調整塔液位，避免調節閥跟蹤不及時導致熱再生塔再生段液位過低聯鎖機泵停車。③制冷劑或冷卻水量不足時裝置及時減負荷操作，避免系統溫度升高。

4 結語

循環甲醇溫度高低對H2S吸收效果影響重大，運行中造成循環甲醇溫度升高的原因有多種。本文通過對某低溫甲醇洗裝置H2S超標時工況進行分析總結出循環甲醇溫度升高的主要原因并采取相應措施，避免了因循環甲醇溫度升高造成凈化氣H2S超標的情況。

參考文獻：

[1]馬沛生，徐明.各種氣體在甲醇中的溶解度[J].天然氣化工，1991，16（06）：9-10.

[2]張魁.低溫甲醇洗裝置出口合成氣總硫超標原因分析及對策[J].天津化工，2014，28（06）：1.

[3]楊自偉，孫吉梅等.低溫甲醇洗裝置凈化氣中硫含量超標原因分析及對策[J].河南化工，2010，27（07）：1-2.

作者簡介：魏成（1988-），寧夏鹽池人，碩士研究生，助理工程師，研究方向：化工機械設備。