低溫甲醇洗裝置運(yùn)行中存在的問題及解決措施

何謀文

(寧夏寶豐能源集團(tuán)股份有限公司，寧夏銀川 750411)

低溫甲醇洗是一種基于物理吸收的氣體凈化方法，以工業(yè)甲醇為吸收劑。該法用甲醇溶劑可同時(shí)或分段脫除氣體中的H2S、CO2等酸性組分和各種有機(jī)硫化物、NH3、膠質(zhì)及水汽等，能達(dá)到很高的凈化度。甲醇對氫、氮、一氧化碳(合成原料)的溶解度相當(dāng)小，且在溶液降壓閃蒸過程中優(yōu)先解吸，可通過分級閃蒸來回收，有效組分損失很少。

我公司采用改進(jìn)優(yōu)化的德國Lurgi低溫甲醇洗工藝技術(shù)，由中國天辰工程設(shè)計(jì)公司總體設(shè)計(jì)，裝置設(shè)計(jì)產(chǎn)能為150萬t甲醇/a(其中煤氣化生產(chǎn)甲醇120萬t/a，焦?fàn)t氣生產(chǎn)甲醇30萬t/a)。從變換氣吸收塔T001(A/B)和焦?fàn)t氣吸收塔T008出口的凈化氣混合后進(jìn)入下游合成裝置。該裝置2014年6月開車試生產(chǎn)。流程框圖如圖1。

圖1 流程框圖

1 裝置運(yùn)行中存在的問題

1．1 吸收塔出口凈化氣總硫超標(biāo)

本裝置運(yùn)行初期變換氣經(jīng)吸收塔T001(A/B)出口總硫長期在6．80×10－7左右，焦?fàn)t氣經(jīng)吸收塔T008出口總硫在7．00×10－7左右。兩股氣體混合后總硫遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)值(≤1．00×10－7)，此混合凈化氣經(jīng)過合成精脫硫槽使總硫 ＜1．00×10－7后進(jìn)入合成塔。凈化氣總硫含量高，需要頻繁更換精脫硫，且催化劑使用壽命降低，影響產(chǎn)能。

通過對凈化氣硫成分進(jìn)行分析，影響凈化氣總硫超標(biāo)的原因主要為:(1)自焦化來的焦?fàn)t氣品質(zhì)差，硫含量高。(2)從變換來的氣體中組分復(fù)雜，含有COS、噻吩、硫醇、硫醚等有機(jī)硫很難通過貧甲醇和半貧甲醇脫除。有機(jī)硫在系統(tǒng)中積累，含硫甲醇在熱再生塔難以再生徹底，使貧甲醇中的硫含量高，從而導(dǎo)致凈化氣總硫高。(3)本裝置設(shè)計(jì)處理原料變換氣正常流量51萬Nm3/h，但在實(shí)際生產(chǎn)過程中為了提高產(chǎn)量，原料變換氣量有時(shí)高達(dá)63萬Nm3/h，為了降低凈化氣總硫，必須增加吸收塔頂貧甲醇流量，從而導(dǎo)致系統(tǒng)循環(huán)量增大，貧甲醇溫度高，也會引起凈化氣總硫超標(biāo)。

1．2 系統(tǒng)甲醇損耗大

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)甲醇消耗指標(biāo)為190 kg/h，經(jīng)計(jì)算系統(tǒng)實(shí)際消耗甲醇為321 kg/h。低溫甲醇洗裝置甲醇消耗的主要部位有:132T007塔頂尾氣，去硫回收酸性氣，132T006塔底廢水，132T001A/B、132T008頂部凈化氣。通過對以上各部位取樣分析，得知本裝置甲醇消耗主要在132T007塔頂尾氣中帶走。裝置自開車以來尾氣洗滌塔出口尾氣中醇含量超標(biāo)(約1．50×10－3)，造成系統(tǒng)甲醇消耗過大且裝置區(qū)異味嚴(yán)重。

1．3 系統(tǒng)需大量補(bǔ)充新鮮甲醇置換含硫甲醇

焦?fàn)t氣吸收塔T008出口增加活性炭脫硫槽使焦?fàn)t氣中硫得到解決，但吸收塔132T001A/B出口凈化氣總硫仍然達(dá)不到指標(biāo)要求(≤0．1×10－6)，低溫甲醇洗裝置需定期大量補(bǔ)充新鮮甲醇置換含硫甲醇，從系統(tǒng)退出部分含硫甲醇，然后補(bǔ)充部分精甲醇才能滿足正常生產(chǎn)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)2016年系統(tǒng)共置換含硫甲醇約2．4萬t，此含硫甲醇難以處置，外賣存在很大的安全隱患，且市場價(jià)格低不經(jīng)濟(jì)。

2 針對存在問題的解決措施

根據(jù)上述存在的問題，通過外出考察及與業(yè)內(nèi)人士交流，借鑒其它單位成功經(jīng)驗(yàn)，先后對裝置進(jìn)行以下優(yōu)化改進(jìn)。

2．1 增加活性炭脫硫槽

根據(jù)活性炭具有較強(qiáng)的吸附能力，在焦?fàn)t氣吸收塔T008出口增加活性炭脫硫槽，同時(shí)在活性炭脫硫槽上部裝填適量的高效水解劑使部分有機(jī)硫水解。2016年投運(yùn)后T008出口總硫降至5．00×10－8，使焦?fàn)t氣中總硫得到有效解決。

2．2 增加丙烯深冷卻，降低貧甲醇溫度

本裝置原設(shè)計(jì)共3臺丙烯深冷器，當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷高時(shí)，貧甲醇溫度得不到保證，根據(jù)高壓低溫有利于吸收原理，經(jīng)過設(shè)計(jì)院核算在H2S甲醇/貧甲醇冷卻器132E009和貧富甲醇換熱器132E010之間增加一臺丙烯冷卻器，貧甲醇溫度從原來的－40℃降低至－43℃。投運(yùn)后132T001A/B凈化氣出口總硫從原來的6．50 ×10－7降低至4．80 ×10－7左右。

2．3 尾氣洗滌塔改造

前期通過考證，借用現(xiàn)有塔本體不做改動，更換原有規(guī)整填料為14層高效導(dǎo)向浮閥板式塔結(jié)構(gòu)，塔頂除沫器增加高度改為高效除沫器，通過增加洗滌水量的方式實(shí)現(xiàn)尾氣達(dá)標(biāo)排放，尾氣醇含量從改造前的0．15%降低至0．03%，每年節(jié)約甲醇量150000×(0．15% ～0．03%)×32×8000/22．4=2057143 kg≈2057 t(尾氣量按15萬Nm3/h核算)，同時(shí)消除裝置區(qū)異味，改善員工工作環(huán)境達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)行數(shù)據(jù)見表1。

表1 洗滌塔改造前后進(jìn)出塔尾氣中甲醇含量Table 1 Methanol content in exhaust gas of scrubber before and aftermodification

從表1可看出在系統(tǒng)負(fù)荷變換氣量無明顯變化條件下，通過改造后尾氣洗滌塔出口醇含量明顯降低。

2．4 含硫甲醇經(jīng)萃取精餾后回收利用

針對此問題，我公司2016年底與相關(guān)高校進(jìn)行探討，經(jīng)過理論分析和實(shí)驗(yàn)室小試。決定增加一套萃取精餾中試裝置，把從低溫甲醇洗送來的含硫甲醇液體混合物進(jìn)行加熱汽化、萃取精餾、冷凝回流，從萃取精餾脫硫塔塔頂回流冷凝液中得到精甲醇產(chǎn)品回收利用，從萃取劑再生塔塔底回收萃取劑，解析出的酸性氣送往硫回收裝置處理。該裝置設(shè)計(jì)處理能力為6．4萬t/a，2018年8月開始施工，預(yù)計(jì)2019年3月建成投產(chǎn)。項(xiàng)目建成后將含硫甲醇得到妥善處置，并回收利用，具有一定的安全意義和經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)語

針對我公司低溫甲醇洗裝置運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)的問題，通過分析探究，制定了以上幾方面的解決措施，使凈化氣中的總硫進(jìn)一步降低，延長了合成精脫硫劑和催化劑的使用壽命，提高了裝置的產(chǎn)能。同時(shí)減少系統(tǒng)甲醇消耗，尾氣達(dá)到環(huán)保排放要求。含硫甲醇經(jīng)萃取精餾裝置處理后重新回收利用降低了企業(yè)外售含硫甲醇的安全風(fēng)險(xiǎn)，提高了經(jīng)濟(jì)效益。對公司安全、穩(wěn)定長周期運(yùn)行具有深遠(yuǎn)意義。