低溫甲醇洗系統冷量優化研究及應用的探討

蔚賢龐

摘 要：近年來，低溫甲醇洗工藝發展較為成熟，并且在石化領域得到了很廣泛的應用。本文首先介紹了低溫甲醇洗系統的工藝流程，并分析了該系統冷量損失的情況，然后提出了針對性的解決措施，希望能夠為相關的工作提供一定的參考。

關鍵詞：低溫甲醇洗;冷量平衡;循環

本文以合成氨裝置為例，對甲醇在低溫環境下，除去硫化氫以及二氧化碳氣體的原理進行了研究，并且發現氣體的吸收是一個放熱的過程，需要一定的冷量來維持系統的平衡。

1 低溫甲醇洗系統冷量研究

1 1具體流程

一般情況下，合成氨裝置都是采用低溫甲醇洗工藝，首先變換氣需要經過一氧化碳變換單元，等到溫度達到38℃以上時，再進入換熱器中，然后將溫度降低到6℃左右，并繼續進入變換氣分離罐中，實現氣液分離，將水分排出。分離完成后的變換氣需要再次進入換熱器中，直至溫度達到-27℃以下，然后進入吸收塔，進行洗滌處理。整個流程充分利用了低溫甲醇溶解度高的特點，當硫化氫和二氧化碳氣體經過吸收之后，需要進入變壓吸附單元內進行一系列的處理。飽和的甲醇需要進入濃縮塔進行硫化氫的提純處理，而分離完成后的甲醇會進入再生塔進行再生處理。這里需要注意的是，-50℃左右的二氧化碳與6℃左右的交換氣進行接觸后會發生換熱反應，從而將氣體的溫度提升至3℃，然后直接排放到大氣中。至于甲醇低溫洗滌后產生的低溫尾氣，需要進入除沫器內，然后利用氮氣回收冷量，最終溫度保持在-10℃左右。

1 2損失原因

低溫甲醇洗系統中的冷量來源主要包括低溫二氧化碳氣體、低溫尾氣和氨壓縮機制冷三個方面，所以我們從以下角度分析冷量損失的原因：

首先，尾氣排放溫度不高。裝置在運行過程中，經常會出現硫化氫產生壓差過大，造成裝置高負荷運行的情況，并且導致甲醇中含有大量的酸性氣體。如果將浮閥塔盤改為固閥塔盤，會在一定程度上改善上述情況，但是隨著尾氣流量的增加，換熱器和氮氣冷卻器無法有效地對尾氣進行收集，直接后果就是尾氣排放溫度過低。比如正常計劃排放溫度為-15℃，結果實際排放溫度為-25℃，這就說明冷量會被尾氣帶走，無法進行有效的回收，從而加大了裝置的負荷，而且溫度過低可能導致管道破裂，出現一系列的安全問題。

其次，如果-50℃左右的冷甲醇不經過氣體分離器，直接進入污甲醇罐，那么就會與已有的甲醇混合在一起，然后直接進入熱再生塔內，這種情況會損失大量的冷量，而且二氧化碳氣體也會夾帶一定比例的甲醇，說明整個系統存在較大的漏洞，甲醇散發和流失十分嚴重。

最后，裝置中的一些設備在運行過程中會受到材料的質量、性能以及焊接效果的影響，所以導致系統存在內漏的隱患，而且一旦發生內漏，就會產生結晶，降低換熱的效率，嚴重時甚至會堵塞管道，致使裝置無法正常運行。

2 優化低溫甲醇洗系統的策略

2 1添置換熱器

為了有效解決尾氣帶走冷量的問題，需要添置一定數量的換熱器，起到緩沖和循環的作用，這樣可以在硫化氫濃縮塔與甲醇洗系統中的變換氣單元之間搭建一個通道，便于低溫尾氣與變換氣之間進行深度的冷熱交換。需要注意的是，無論增加幾臺換熱器，最終目的都是為了保證交換器出口的溫度在6℃左右，所以具體的添置還需要根據實際情況進行分析?？梢韵忍碇靡慌_換熱器，然后進行氣體交換，測量溫度，如果符合設計標準，就不需要再額外添置，如果溫度較低，就需要在此基礎上繼續添置。一般而言，添置一臺換熱器后，裝置的負荷能夠降低50%以上，尾氣排出時的溫度能夠提高10℃左右，加上二氧化碳氣體的混合，有效回收的冷量能夠達到1000kW，滿足生產的需求。

2 2添置甲醇泵

對于低溫冷甲醇經常出現未經回收直接進入再生塔的情況，可以添置低溫甲醇泵，將冷甲醇與裝置內的甲醇進行充分的混合，然后再輸送到再生塔中。按照1t/h的流量計算，如果冷甲醇的溫度由-50℃上升至80℃，那么粗略估計，每小時能夠回收的冷量在1.5TJ以上，這相當于每小時約降低了0.8t的蒸汽消耗。

2 3升級深冷器

因為變換氣深冷器在運行過程中會出現內漏的情況，所以需要對深冷器的材料進行更新，而且目前一些換熱器能夠代替變換氣深冷器完成一定的任務，為了保證變換氣深冷器發揮應有的作用，需要合理選擇和使用內盤管的材料，提高穩定性和可靠性，并發揮氨冷器的作用，在線進行檢修，防止出現不必要的停產。當完成上述優化后，可以提高低溫甲醇洗系統的效率，并且有效和充分地對系統產生的冷量進行利用，同時解決了前期存在的安全隱患。

3 結論

綜上所述，冷量在低溫甲醇洗系統中的作用十分重要，為了減少冷量損失，并且保證安全生產，需要合理對尾氣的排放溫度進行控制，并且使用回收泵，對低溫甲醇進行回收，從而提升系統的效率。

參考文獻：

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