低溫甲醇洗系統運行常見問題及對策探究

劉存龍(大唐呼倫貝爾化肥有限公司，內蒙古 呼倫貝爾 021000)

低溫甲醇洗系統運行常見問題及對策探究

劉存龍(大唐呼倫貝爾化肥有限公司，內蒙古 呼倫貝爾 021000)

在工廠的實際生產過程中，低溫甲醇洗系統往往會延伸一系列的問題，例如：CO2的濃度有可能達不到標準要求，單位時間內產品消耗能源過大等問題。對此，本文將圍繞實際情況，對低溫甲醇洗系統中存在的問題進行簡要論述，并且提出對策和辦法。

低溫甲醇洗；常見問題；優化；傳熱效率

1 低溫甲醇洗系統概述

在針對粗煤氣包含的CO2以及其他一些有機硫等雜質的時候，低溫甲醇洗系統就是關鍵所在，其效果的發揮，將會幫助液氨脫離CO以及CH等雜質創造一些必要的條件。對于CO2等雜質的吸收，甲醇洗系統發揮的是物理吸收作用，原理是：基于甲醇溶液的作用，圍繞CO2以及有機硫等雜質進行物理吸收，進而達到對粗煤氣中包含的CO2等雜質進行脫除的目的。在這一物理吸收流程中，甲醇依托的吸收物理效應主要是酸堿反應，具體反應公式如下：

通過上述公式，我們可以發現，甲醇自身的特性促使其對于CO2和H2S等雜質都具備吸收的作用。在通過具體的實驗之后，針對甲醇的認識也得到了一定的深化：如果相對于CO2和H2S等氣體來說，甲醇能夠表現出較高的溶解度，但是針對CO和H2等氣體而言，甲醇的溶解度還遠遠不夠。這表明，甲醇的選擇性是非常具備針對性的，伴隨著環境要素(壓力、溫度)的變化，甲醇對于雜質類的吸收效果也將會產生不同的效率。

2 低溫甲醇洗系統的常見問題分析

2.1 低溫甲醇洗冷量不足問題

低溫甲醇洗系統的運轉，其操作流程如果不當，那么很容易出現一些問題，例如：因為制冷量效率較低，導致低溫甲醇洗系統難以承擔加負荷的任務，進而影響整個合成氨系統的生產效率。之所以會出現這樣的問題，原因是多方面的：第一，在生產流程中，對貧液吸收液的量難以把握。在氨合成系統，低溫甲醇洗系統要想獲得一定的冷量，主要是依賴于氨混合吸收制冷裝置，而其中承擔換熱任務的為C-02貧富液熱交換器。不過在實際操作過程中，C-02貧富液熱交換器的質量或者運轉存在問題，那么其產生的阻力將會影響J-02濃氨水泵，進而無法承擔加負荷的重擔。一般來說，如果存在上述問題，那么J-02濃氨水泵的負荷電流極限值只有180A，而正常值通常都是260A，如此一來，氨壓機內氨蒸發的速度將會變快，制冷能力受到非常大的影響，甲醇溫度也難以得以制冷；第二，制冷裝置自身的供氨量與設計標準存在較大出入，例如：國內大多數氨混合吸收制冷裝置的供氨量在設計之初，其標準為18t/h，但是在實踐操作中，多數都只能維持在12t/h-14t/h。如此一來，制冷裝置本身的供氨能力就差強人意，甲醇要想發揮較好的吸收效果，難度顯然較大。

2.2 開停車問題

在低溫甲醇洗系統中，開停車系統是一個非常重要的組成部分，一般分成兩個部分：其一為溫度回溫以后建立起來的循環降溫開車，其二則是在較短的暫停時間后，系統基于低溫狀態直接開車。在開停車的操作中，如果操作不當，有可能造成甲醇消耗高的問題。例如：如果屬于暫停低溫開車的狀態，那么甲醇的損失，多數原因都是因為工藝氣流量的變動而引發的，這種甲醇損失往往能夠被控制在一定的數量內。與之比較，循環降溫開車狀態下，許多工藝操作參數都存在較大幅度的變化空間，如此一來，甲醇消耗的量很有可能超越可承受的范圍。低溫甲醇洗系統運轉的流程中，循環甲醇的溫度是最重要的影響要素。通過上文可知，低溫甲醇洗系統的目標便是將工藝原料氣體中的CO2和H2S等雜質進行洗脫，而影響洗脫效率高度的因素便是溫度的變化。只有保證溫度持續在一種低溫的環境，甲醇的吸收效果才能夠達到。除此之外，氣壓也有可能和溫度產生一定的聯系，如果持續保證低溫狀態，那么甲醇的蒸氣壓速度將會下降，如此一來，甲醇的吸收就能夠獲取更多的時間，反之則會造成甲醇能耗的增加。所以，要想確保系統運轉過程中甲醇擁有一個良好的吸收效果，不僅僅要保證低溫環境的塑造，還要盡可能地從多方面來考慮甲醇能耗的優化和減小。通常來說，對于甲醇溫度的控制，可以在-40℃— -60℃的范圍內進行控制。

2.3 甲醇水分分離塔廢水排放問題

甲醇水分離塔的運轉，可以將甲醇吸收雜質氣體過程中可能產生的水、粉塵等成分進行廢料排放，不過在廢料排放的時候，因為技術原因，一部分的甲醇有可能伴隨著水、粉塵或者其他顆粒物的排放而排放，如此一來，整個甲醇洗系統的甲醇損耗將會提升。因此，在一定程度上，甲醇水分離塔的排污準確性和效率，將會對系統損耗的甲醇造成一定的影響。通常而言，在排放廢料的時候，正常甲醇包含的指標應當在0.0012%的水平，不過系統在運轉過程中，有可能導致蒸汽管網的壓力發生一定的變動，進而直接影響廢料排放過程中甲醇的含量，其水平也提升到了0.1%的程度，如此一來，甲醇消耗量大大提升。

2.4 CO2以及尾氣攜帶甲醇問題

系統開車的過程中，伴隨著負荷的陸續增長，CO2解析塔以及H2S濃縮塔等裝置的運轉負荷將會在短時間發生劇烈的變化，對于CO2和其他尾氣的排放速度也會隨之提升，從而造成部分甲醇會跟隨著尾氣等物質排放速度的加快而相繼伴隨而出，最終被排除離開裝置以外。這一情況的發生，顯然會造成系統本身損耗的甲醇提升，經濟效益難以保證。

3 低溫甲醇洗系統問題優化對策

3.1 優化貧液吸收裝置系統

通過上文，我們可以發現，在貧液吸收的流程中，氨混合吸收制冷裝置是一個非常重要的環節，所以為了盡可能地優化貧液吸收效果，可以對原來的板式換熱器進行剔除，換上效果更好的列管式換熱器，除此之外，還需要添加螺旋式換熱器，這樣做的主要目的是為了更好地控制裝置內的貧液吸收液溫度。通過如此改造，一般來說，貧液吸收量將會達到一個良好的標準水平。

3.2 靈活調節操作壓力

如果將溫度保持在一定的水平下，液體中氣體的溶解度將會伴隨著氣體的均衡分壓，呈現出正相關的關系。除此之外，如果對吸收壓力進行提升，那么將會加快氣體分子的分散效率，推動吸收的壓力將會提升，吸收速度也將隨之加快。所以，基于上述原則，提升操作壓力，保證氣體和液體的接觸面積和效率，可以盡可能地提升氣體凈化的效率，如果硬件以及軟件條件允許的話，工廠方面可以適當地考慮調節操作壓力，進而減少系統對于甲醇的消耗量。

3.3 建立恰當的甲醇循環量

對CO2和H2S等氣體的吸收，甲醇洗系統是依賴于甲醇的溶解度，而影響溶解度的要素，關鍵就在于酸性氣和溫度、壓力之間的聯系，如果保證溫度和壓力都能夠維持在一定的條件，那么酸性氣的溶解度也將會持續保持在一定的水平。基于傳質動力學的理論內容，我們可以發現：液氣比的值如果越大，那么酸性氣的被吸收效率將會隨之增強。就正常情況來說，甲醇循環量如果能夠予以擴展，那么氣體和液體在本系統內的接觸層次將會愈加完全化，那么傳質的效率也能夠滿足生產的需求。不過，如果過度加大甲醇循環量，有可能對冰機造成一定的磨損，進而失去對甲醇消耗的控制。所以，在設計和建立甲醇循環量的時候，一定要謹慎行事，將可能影響甲醇消耗的因素都考慮在內，進而研究和設計一個合理、準確的液氣比，確保甲醇循環量與系統操作的適應能力，提升系統甲醇損耗優化效率。

3.4 對含甲醇廢料進行回收利用

在離開了甲醇水分離塔以后，一些廢料中有可能包含大量的甲醇，就實際情況來分析，這些廢料在經過相關的處理以后，其中包含的甲醇是可以循環利用的。主要通過以下方式：設立一條專門的廢水現場排放管線，將其連接甲醇水分離塔，另一端則是牽引至洗滌塔的脫鹽水管線線路上。這一連接的實現，要考慮洗滌塔的正常運轉不受影響。通過上述優化措施，可以幫助系統實現一個封閉式的循環系統設計，進而加強對廢水中蘊含甲醇的循環利用。

[1]高青宇.低溫甲醇洗運行與改造簡述[J].西部煤化工.2009，(02).

[2]呂宏洋.降低低溫甲醇洗甲醇消耗的技術改造[J].化工管理.2016，(26).

[3]王中杰,葉濤.低溫甲醇洗工藝技術進展及應用分析[J].化工管理.2016，(27).

作者姓名：劉存龍(1978- )，男，漢，黑龍江齊齊哈爾人，畢業院校：齊齊哈爾職工大學，助理工程師，研究方向：低溫甲醇洗。