新型塔盤在低溫甲醇洗工藝中的應用

劉亮 李慶春(淄礦集團內蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責任公司，內蒙古 鄂爾多斯 017313)

0 引言

內蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責任公司世林化工早期低溫甲醇洗系統的塔盤是采用新型浮閥塔盤，這種塔盤能消除板上液面梯度和液體滯留區，減小返混，但隨著提產降耗的要求不斷深入，浮閥的優勢已不再太突出，因產量提高出現的塔盤脫落和壓降增大使得塔板無法正常操作，嚴重制約后續崗位甲醇的生產，達不到高負荷、長周期、穩定連續運行。

1 問題的解決和應用效果

世林化工低溫甲醇洗工藝流程采用低溫甲醇洗工藝脫硫、脫碳，其典型工藝是采用林德技術六塔流程，脫碳、脫硫分上下塔脫除，在一個塔內完成。世林化工通過與天津奧展興達化工技術有限公司充分調研當前國內、國際低溫甲醇洗工藝的生產狀況，并綜合分析各類工藝技術的先進性和工業實際生產應用情況，同時與制約世林化工低溫甲醇洗洗滌系統提產帶液、系統壓降大等問題相結合，進行了雙層垂直篩板塔板的研制與應用研究。

2 主要研究內容

針對新型浮閥塔盤的塔盤脫落和壓降增大等問題；本項目對低溫甲醇洗系統塔內件部分進行優化、升級，使得改造后的低溫甲醇洗系統安全、平穩、高負荷、長周期連續運行，提升甲醇產量，創造較大經濟效益。本項目的主要研究內容包括：(1)對低溫甲醇洗系統工藝及其技術現狀的研究。(2)對原系統原有設備、設施與低溫甲醇洗工藝匹配性的研究。(3)對原低溫甲醇洗系統工藝設備進行研究，建立理論模型。(4)結合實際生產情況，研究低溫甲醇洗提產帶液，凈化氣指標不合格，壓降高的問題。(5) 對改造前后系統進行對比研究，明確系統改造的優越性。(6) 研究項目中的安全運行狀態傳感數據采集、傳輸與通信模式，結合現代檢測技術、數據庫技術、網絡技術和計算機技術，實現多技術融合、多個數據融合的安全監控以及風險預控系統。

該項目的實施，從源頭上解決提產帶液導致凈化氣不合格及操作壓降高的問題，不僅實現了世林化工的安全、穩定、高負荷生產，提高整體裝置生產效率，增加了甲醇產量，還改善了工人作業環境，降低了工人勞動強度。

3 創新點

(1)項目對低溫甲醇洗裝置存在的難題進行深入研究，建立凈化氣系統模型，為煤化工行業解決凈化氣系統穩定運行問題提供了新的思路；采用雙層垂直篩板塔板改造低溫甲醇洗流程中的甲醇洗滌塔、CO2解吸塔和熱再生塔的浮閥塔盤，使原甲醇產量850t/a 提高到950t/a。(2)由于雙層垂直篩板的特殊結構，使其傳質方式與傳統浮閥塔板不同，與傳統塔盤相比，具有處理能力大、塔板效率高、抗堵塞能力強、壓力降低等特點。在進氣量125440Nm3/h(950t/a 甲醇產量)，原甲醇洗滌塔不增加甲醇洗滌量的情況下，塔頂氣相出口中總硫含量≤0.1ppmv，貧液中H2S 含量≤10ppm。(3)通過優化工藝流程、設計完善的配套裝置、形成一個高效的有機整體；解決原甲醇洗滌塔塔頂出口氣相夾帶甲醇和H2S 含量高的問題；CO2解吸塔的塔盤脫落及出口H2S 含量較高的問題；通過優化操作流程合理利用余熱，節能降耗等問題。(4)新型塔盤保證了工藝氣體的凈化效果和溶液的良好再生，提高了塔的處理能力和操作彈性，保證了甲醇和水的分離效果。

4 塔盤改造前后對比

對甲醇洗滌塔(C15201)79 層塔盤進行改造，由原來浮閥改為泡罩，CO2解吸塔(C15202)頂層10 層(47#-56#)塔盤進行改造，由浮閥改為泡罩，熱再生塔(C15204)頂層10 層(27#-36#)塔盤進行改造，由浮閥改為雙泡罩，以改善傳質效果、降低系統阻力。技改前后對比如圖1、圖2 所示。

圖1 技改前塔盤圖片

圖2 技改后塔盤圖片

5 結語

通過對原有系統進行升級改造，保證了系統生產的安全、穩定、長周期、高效運行，減少了資源浪費，具有重大的經濟和社會效益。

本項目的實施為世林化工低溫甲醇洗工藝系統提供了擴產降耗的解決方案，有助于世林化工實現高效生產和節能減排的目的，提高生產水平。(1)甲醇洗滌塔、CO2解吸塔、熱再生塔內件優化升級總投資約158 萬元，該技術達到了節水、節電、節汽、增收的效果，技術指標先進，內蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責任公司改造后公司當月增收約400 萬元，當月即收回設備購置成本。(2)通過塔板改造，在不增加甲醇循環量的基礎上提高了甲醇產量，降低了噸甲醇能耗。(3)低溫甲醇洗的凈化氣中總硫含量≤0.1ppmv，甲醇含量≤50ppm，CO2含量≤3.5%，CO2產品濃度≥98%，有利于延長合成催化劑的使用壽命，同時高品質的CO2滿足了氣化工藝的需求。(4)依據項目目標，在生產系統改造完成后可實現生產線的高負荷運轉，甲醇產量得到了大幅提高，精甲醇產量較原來相比產量提高了15%以上。

從社會效益來說，本項目以煤化工行業中煤制甲醇工藝中低溫甲醇洗工藝為研究對象，研發了煤制甲醇低溫甲醇洗塔盤優化技術，在借助DCS、ESD 和儀表自控閥門、視頻監控等計算機輔助系統和設施的基礎上對低溫甲醇洗工藝進行有效改進并對該工藝的生產過程實施全方位的實時監控。通過提高處理效果，降低停車減產事故，大大減少了甲醇、二氧化硫的排放量，從而保護了大氣環境；消除了因提產后氣液相負荷增加導致的塔盤操作不穩的現象，降低了工人的勞動強度，為一線工人和自動控制人員降低了勞動強度，消除了一部分操作風險，減少了設備負荷的波動，有利于提高設備的使用壽命，降低設備折舊；提升了設備運行的安全性，達到了降低低溫甲醇洗裝置故障發生率，確保低溫甲醇洗裝置的安全高效運行的目。