低溫甲醇洗凈化氣中總硫超標(biāo)的研究及對(duì)策

國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤制油分公司凈化合成廠 寧夏 銀川 750001

低溫甲醇洗工藝起源于50年代初的德國(guó)，是國(guó)際上最經(jīng)濟(jì)、凈化度較高的脫硫技術(shù)。該技術(shù)借助甲醇良好的吸收功能，在高壓和低溫下吸收、去除H2S和CO2、等酸性氣體。內(nèi)部氣體脫硫和脫碳工序中，同時(shí)在同一列中可被選擇性地分段目的，具有電耗量小、蒸汽耗量少、溶劑價(jià)格低等明顯優(yōu)勢(shì)，可以在控制凈化氣中硫超標(biāo)問(wèn)題方面發(fā)揮重要作用。

1 凈化氣中總硫含量的影響因素

低溫甲醇洗工藝采用的是物理吸附方法，能夠充分發(fā)揮對(duì)低溫甲醇洗的吸收作用，去除掉了其中的酸性氣體。依照工藝原理，將影響精華總硫含量的各類因素綜合考慮。

1.1 操作壓力的影響 低溫甲醇洗工藝應(yīng)用過(guò)程利用的是操作壓力。施加的操作壓力越大，呈現(xiàn)的吸收性越好，且H2S和CO2的分壓量、吸收效率方面都能產(chǎn)生更好的積極作用，是出裝置氣體內(nèi)部改善自身凈化效果的重要方式。

1.2 操作溫度的影響 低溫狀態(tài)下氣體的吸收脫除效率較快。甲醇液的溫度控制主要采用丙烯酸壓縮制冷，甲醇溶解，CO2在閃蒸柱中逐級(jí)閃蒸，在低溫甲醇洗滌過(guò)程中進(jìn)行N2氣體提取..達(dá)到降溫效果。低溫甲醇洗工藝所處環(huán)境的溫度越低，硫化物就能吸收更多，如果閃蒸塔底部溫度可以下降到-58℃，此時(shí)的溫度貧甲醇會(huì)處于-42℃的低溫狀態(tài)。而系統(tǒng)內(nèi)部的實(shí)際冷量不符合規(guī)范化要求時(shí)，貧甲醇在吸收塔內(nèi)部會(huì)呈現(xiàn)出較高的溫度值，系統(tǒng)的吸收性能會(huì)逐漸下降，影響了H2S的脫除效率，原料氣中仍然會(huì)存在大量硫化物，導(dǎo)致總硫含量超出標(biāo)準(zhǔn)值。

1.3 甲醇循環(huán)量 凈化氣的有效控制需要注重甲醇循環(huán)量的影響性，循環(huán)量小，甲醇在H2S吸收作用方面也會(huì)下降，H2S不能按照預(yù)期設(shè)想從氣相中完全洗滌，導(dǎo)致硫含量；也可以通過(guò)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部增加甲醇循環(huán)量的方式，將氣液比、吸收動(dòng)力得到明顯提升，為H2S從原料氣中完全脫除創(chuàng)造條件。在通常情況下，以萬(wàn)標(biāo)方氣量為單位，具體的循環(huán)量會(huì)有12t/h-14t/h。

1.4 甲醇再生效果 甲醇再生效果在脫除凈化氣中硫含量方面具有重要作用，低溫甲醇洗系統(tǒng)內(nèi)部能夠直接通過(guò)3種方式達(dá)到甲醇再生。甲醇具有的吸收劑功能，可以溶解H2S和CO2，如果甲醇不能有較好的再生效果時(shí)，一定量的CO2和硫化物不能有效排出，循環(huán)甲醇不能充分發(fā)揮原有的吸收洗滌功能，影響了甲醇的吸收效率。

1.5 甲醇含水量 加強(qiáng)低溫甲醇洗各項(xiàng)指標(biāo)的控制，需要注重貧甲醇中的水含量，水含量過(guò)多時(shí)吸收效果下降，也會(huì)腐蝕設(shè)備。相較于純甲醇，甲醇中富含的水有5%的含量時(shí)，CO2的溶解性將產(chǎn)生15%的下降量；H2S溶解度也會(huì)在統(tǒng)一狀態(tài)下明顯降低。溶液系統(tǒng)內(nèi)的水含量需要借助甲醇水分離塔，完成甲醇洗滌系統(tǒng)中的水分脫除處理。所以，甲醇分離塔工況能夠直接影響到甲醇脫水作用的應(yīng)用效果。

1.6 系統(tǒng)中的NH3含量 洗氨塔如果不能順利完成洗滌工序要求，甲醇洗系統(tǒng)內(nèi)的NH3不能完全脫除，逐漸累積下來(lái)，導(dǎo)致熱再生甲醇會(huì)與氨發(fā)生作用，(NH4)2S產(chǎn)生，直到其抵達(dá)吸收塔頂部時(shí)，才能進(jìn)行分解、排出硫化氫過(guò)程，家中凈化氣中的硫化物含量。

1.7 氣提氮?dú)獾膲毫土髁?低溫甲醇系統(tǒng)在正常生產(chǎn)條件下基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，甲醇再生效果會(huì)在氣提氮?dú)鈮毫Α⒘髁坎▌?dòng)的共同作用下發(fā)生變化。如果氣提氮?dú)鈮毫Α⒘髁堪l(fā)生突發(fā)性的波動(dòng)情況時(shí)，要對(duì)氣體氮?dú)饬窟M(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

1.8 換熱器內(nèi)漏 粗煤氣的壓力較高，如果粗凈煤氣換熱器從內(nèi)部出現(xiàn)泄露問(wèn)題，粗煤氣會(huì)進(jìn)入凈化氣竄動(dòng)起來(lái)，硫含量增大。如果富硫甲醇、貧甲醇換熱器都出現(xiàn)泄露問(wèn)題時(shí)，兩者會(huì)直接混入、融合，增大了凈化氣中硫元素的總含量。

1.9 吸收塔塔板浮閥脫落 如果低溫甲醇洗滌系統(tǒng)與粗煤氣連接過(guò)快，粗煤氣會(huì)迅速流動(dòng)于吸收塔內(nèi)部，造成塔板吹翻，塔板浮閥吹倒等情況，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行發(fā)生短路故障，不能達(dá)到與氣液之間的有效接觸，吸收力和具體的洗滌量都會(huì)受到很大限制，使硫含量超標(biāo)。

2 凈化氣總硫含量超標(biāo)問(wèn)題的應(yīng)對(duì)方法

2.1 注重變換氣中氨含量的控制 大氣中的氨元素會(huì)直接影響到硫含量的凈化處理。為了實(shí)現(xiàn)變換氣中氨含量的有效控制，需要將變換氣溫度控制在35℃以內(nèi)，在出變換裝置中加大洗氨塔的實(shí)際洗滌量，進(jìn)而洗滌清除變換氣中的氨，使其降低到20ppm以下，同時(shí)在分析變換氣的具體情況時(shí)加入氨含量的分析內(nèi)容。

2.2 提高循環(huán)甲醇純度 甲醇的純度能夠直接影響到吸收能力。為了提升循環(huán)甲醇質(zhì)量，需要將熱再生塔底的溫度控制在97℃、操作壓力處于0.185MPa，在系統(tǒng)工況長(zhǎng)期穩(wěn)定的狀態(tài)下，貧甲醇總流量會(huì)小于50ppm；加強(qiáng)控制甲醇水塔內(nèi)部的蒸汽量，使其處于穩(wěn)定狀態(tài)，并增大水塔負(fù)荷，通過(guò)強(qiáng)化脫水的方式，將貧甲醇中的水含量控制在1%以內(nèi)；新鮮甲醇可在必要時(shí)加入系統(tǒng)，從而提升貧甲醇的整體質(zhì)量。

2.3 對(duì)預(yù)洗系統(tǒng)送液 熱再生塔回流液應(yīng)送入提取草進(jìn)行處理，在P008泵回流管廊處增加三通及閥門方式至K005塔板清洗液管道取樣點(diǎn)閥門..如果吹掃氣體是高的硫含量，所述需要將P008-B002的手閥打開(kāi)一部分，在B002中送入富硫甲醇和含氨甲醇進(jìn)行再生，確保貧甲醇在系統(tǒng)內(nèi)的貧度。熱再生塔優(yōu)化設(shè)計(jì)如圖1所示。

2.4 向系統(tǒng)外部排氮 氨含量的控制必須從源頭抓起，需要積極利用向外部排放氨的方式。熱再生塔內(nèi)的多個(gè)管線要分別加入排放點(diǎn)，經(jīng)過(guò)火炬燃燒的有效處理后，氨的對(duì)外排放量要盡量限定在系統(tǒng)壓力允許范圍。

3 結(jié)束語(yǔ)

低溫甲醇洗工藝在實(shí)際使用過(guò)程中，要注意前后系統(tǒng)內(nèi)低溫甲醇洗的影響性，及時(shí)進(jìn)行整改，堅(jiān)決杜絕照搬案例經(jīng)驗(yàn)情況。通常，投用過(guò)程中的實(shí)際指標(biāo)存在與設(shè)計(jì)指標(biāo)不相符情況，如壓力指標(biāo)會(huì)受地勢(shì)不同發(fā)生變化屬于正常現(xiàn)象，需要對(duì)其成因展開(kāi)分析，確定凈化氣中影響硫含量變化的關(guān)鍵因素。