低溫甲醇洗裝置降低甲醇損耗的改造

徐鳴 寧興有

摘要：低溫甲醇洗技術具有良好的凈化度、選擇性較高，具有容易再生的優勢，了解低溫甲醇洗技術工藝原理，分析低溫甲醇洗技術可以為優化工藝流程，合理應用提供參考與支持。基于此，文章主要分析了低溫甲醇洗技術的基礎原理，探究了低溫甲醇洗裝置降低甲醇損耗方法。

關鍵詞：低溫甲醇;洗裝置;甲醇損耗;改造

1、低溫甲醇洗技術的基本原理

低溫甲醇洗入口的變換氣在主洗塔中進行脫硫脫碳，經洗滌獲得合格的凈化氣送至后續合成工段，通過低溫甲醇來進行物理吸收CO2、H2S等雜志。洗滌吸收了 H₂S、CO₂等成分的富液則進入中壓閃蒸塔進行閃蒸，閃蒸氣通過加壓后送回主洗塔進行有效利用，閃蒸后富液進入再吸收塔進行閃蒸氣提。閃蒸、氣提的尾氣（一段尾氣量為 19697m³/h、二段尾氣量為 21147m³/h、三段尾氣量為 126711m3/h）被系統復熱回收冷量后進入尾氣洗滌塔，經脫鹽水洗滌，最后排放至煙囪放空。出再吸收塔的富液進入熱再生塔進行 H2S、HCN、NH₃的熱再生，再生后濃度 25%的 H₂S 氣體（1 891 m3/ h）送至硫回收裝置生產硫磺。

2、影響甲醇損耗的原因分析

2.1、凈化氣夾帶

凈化氣出塔時的溫度和壓力對甲醇的飽和蒸氣壓有較大影響。在其他條件不變的情況下，甲醇的蒸汽壓是溫度的函數，凈化氣溫度越高，甲醇蒸汽壓越大，凈化氣中夾帶的甲醇就越多，長期的累積損耗量不容忽視。入塔貧甲醇溫度過高、甲醇循環量過大、塔盤安裝質量差、氣相氣體流速過快、工況波動大等都會造成甲醇損耗增大。

2.2、二氧化碳放空尾氣

在系統溫度高，甲醇循環量匹配不合適以及甲醇質量不好的情況下，在吸收塔中甲醇吸收效果不好，導致在硫化氫濃縮塔中閃蒸出的二氧化碳相對較少經過富硫甲醇/尾氣換后溫度較高，勢必會造成甲醇夾帶量的增大。另外，硫化氫濃縮塔的氣提氮氣量不匹配也會造成二氧化碳解析量下降，換熱后造成溫度升高，甲醇損失量加大。

2.3、酸性氣夾

帶富含 H₂S的酸性氣體溫度偏高導致氣體帶液量增大，各閃蒸段的甲醇分離器分離不徹底，從而造成甲醇流失?酸性氣體溫度偏高主要有3個方面的原因：①回流的出口溫度較高?主要是熱再生塔冷凝器換熱能力較差或者是熱再生塔再沸器熱量偏高造成的?②硫化氫濃縮塔中 CO₂未完全解析造成熱再生塔出口流量增大，經過換熱后導致并網酸性氣溫度升高。③熱再生塔的操作溫度比設計值高，導致去硫回收裝置的酸性氣溫度高。

3、降低甲醇損耗采取的措施

3.1、凈化氣夾帶

凈化氣出塔時的溫度和壓力對甲醇的飽和蒸氣壓有較大影響。在其他條件不變的情況下，甲醇的蒸汽壓是溫度的函數，凈化氣溫度越高，甲醇蒸汽壓越大，凈化氣中夾帶的甲醇就越多，長期的累積損耗量不容忽視。入塔貧甲醇溫度過高、甲醇循環量過大、塔盤安裝質量差、氣相氣體流速過快、工況波動大等都會造成甲醇損耗增大。

3.2、尾氣、CO₂

穩定尾氣、CO₂出塔溫度，正常工況下將其溫度控制在-57℃以下，以降低其夾帶的飽和甲醇蒸氣量。大部分尾氣經過尾氣水洗塔洗滌、甲醇水塔脫水，能回收大部分夾帶的飽和甲醇蒸氣。正常工況下，尾氣、CO₂中損耗的甲醇在設計指標之內。但在開、停車過程中，尾氣、CO₂出塔溫度較高，甲醇損耗增多，應在保證開、停車安全的前提下盡快使出塔尾氣、CO₂溫度達到正常的指標。在異常工況時，應注意硫化氫濃縮塔上段液位與頂部罐液位不能太高、尾氣與 CO₂排放速度不能太快，否則容易產生氣液夾帶。2017 年 2 月，本裝置尾氣排放壓力控制閥故障關閉，無法打開，再生系統壓力在線緊急卸壓處理時因尾氣排放速率過快，造成甲醇被尾氣夾帶從現場尾氣煙囪口帶出。

3.3、氨冷器隔離方案

氨冷器隔離方案是在發生內漏的氨冷器氣氨和液氨管線上加設盲板隔離，防止富甲醇與氨接觸混合，泄漏進入殼側的富甲醇通過低點接管至低溫甲醇洗裝置地下槽，最終經地下槽泵送至甲醇/水分離塔予以回收。（1）通過對生產工藝狀況的分析，含硫甲醇氨冷器和無硫甲醇氨冷器還有增大冷量供應的空間，冰機也具備提高負荷的條件。另外，無硫甲醇冷卻器的冷介質為來自液氮洗裝置的低溫凈化氣，通過增大液氮洗裝置冷箱直補液氮量可以加大來自液氮洗裝置的低溫凈化氣量。以上措施均可為低溫甲醇洗裝置進一步提供冷量。（2）氨冷器殼側的結晶主要為氨基甲酸銨以及少量的碳酸銨和碳酸氫銨。資料顯示，氨基甲酸銨和碳酸氫銨可溶于甲醇但溶解度不高，幾種生成物均易溶于水，但需要將換熱器復熱，否則可能在除結晶過程中出現低溫結冰問題。根據以上情況，考慮到甲醇與水的混合溶液冰點較低，如含甲醇體積分數35%的水溶液的冰點為-25℃，可配制水與甲醇低溫混合液除結晶，結晶溶解處理完畢后充氮氣進行干燥。

3.4、外排廢水

為穩定甲醇水分離塔的操作，采取了提高塔釜液位的措施，將該塔液位控制在 80%～90%，以降低該塔對工況波動的敏感性，必要時需調節直補蒸汽量的大小以穩定該塔液位和溫度。現該塔操作穩定，塔頂、塔底、靈敏板溫度波動很小，外排廢水中甲醇的質量含量長期穩定在低于設計指標0.02%。

結束語

低溫甲醇洗裝置的工況較為復雜，設備既要經受濕硫化氫應力腐蝕的影響，又要考慮酸腐蝕問題。在此次處置過程中，安全和環保風險是處置措施和方案制定的首要考慮因素，但堅持在危險因素可控的情況下，采取科學合理的方法使內漏及其產生的影響得到控制，從而確保裝置能按計劃進行檢修。

參考文獻：

[1] 閔祥坤，趙丹.低溫甲醇洗甲醇消耗高及甲醇水塔問題分析及對策[J].化工設計通訊，2019，45（06）：14+21.

[2] 夏珍，王全偉，郭濤.煤化工中低溫甲醇洗技術的運用研究[J].科技經濟導刊，2019，27（18）：53.

[3] 樊飛，楚永利.低溫甲醇洗裝置氨冷卻器泄漏原因分析及應對措施[J].大氮肥，2019，42（03）：182-185.