低溫甲醇洗裝置的優(yōu)化

楊亮亮， 李慧鵬， 楊 晶

(河南晉控天慶煤化工有限責(zé)任公司， 河南沁陽 454500)

河南晉控天慶煤化工有限責(zé)任公司年產(chǎn)30萬t合成氨、52萬t尿素、副產(chǎn)5×108m3工業(yè)燃?xì)?LNG)項(xiàng)目，配套低溫甲醇洗裝置。

1 低溫甲醇洗

低溫甲醇洗工段主要起到凈化氣體的作用，來自變換工段的粗煤氣經(jīng)過降溫冷卻后，在粗煤氣分離器(S02)分離氣體中攜帶的水、不飽和碳?xì)浠衔锏入s質(zhì)，之后氣體進(jìn)入低溫甲醇洗的脫硫塔和二氧化碳吸收塔，送往液氮洗工段。吸收完氣體的甲醇溶液經(jīng)過循環(huán)再生重新利用。熱再生塔(T05)再生系統(tǒng)經(jīng)再沸器再生加熱，甲醇溶液中閃蒸出的硫化氫冷卻后，在硫化氫氣體分離器(S04)分離甲醇，經(jīng)過復(fù)熱送往硫回收工段，分離后的甲醇回收至回流槽(V01)。預(yù)洗系統(tǒng)包括共沸塔(T08)、甲醇水塔、萃取器(V02)，其中T08主要作用是將甲醇水中的油加熱后從塔頂冷凝分離排出系統(tǒng)，甲醇水塔主要作用是將甲醇水分離回收甲醇蒸汽，產(chǎn)生的廢水送往生化水處理。同時(shí)當(dāng)變換氣體中含有油類物質(zhì)時(shí)，會(huì)在V02中將油類物質(zhì)分離，送往石腦油儲(chǔ)罐。

2 出現(xiàn)的問題及改造措施

2.1 SO4頂部出口氣相管線堵塞

硫化氫富氣又稱酸性氣，根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)，氨和甲醇為極性物質(zhì)，相似相容。在常溫常壓下，氨極易在甲醇中溶解，其在甲醇中的溶解度是硫化氫的10多倍、二氧化碳的60多倍[1]。S04頂部出口氣相管線前后壓差高，通過分析底部排出的甲醇得知，其中含有氨鹽。氨與硫化氫在此處生成硫化銨，并隨氣體流動(dòng)進(jìn)入氣相管道[2]。銨鹽在此處聚集，導(dǎo)致酸性氣排出不暢，系統(tǒng)憋壓，影響正常運(yùn)行。同時(shí)酸氣分液罐液底部有“U”型彎，正常運(yùn)行時(shí)罐中有一定的液位，起到水封的作用，防止V01中氣體不經(jīng)過換熱直接串入外排酸性氣中。

針對(duì)外排不暢，關(guān)閉熱再生氣冷卻器(E012)的循環(huán)水，將E012出口氣相溫度控制在65 ℃，經(jīng)過提溫后，在S04頂部溫度會(huì)上漲至0 ℃以上。短暫運(yùn)行后，再將循環(huán)水恢復(fù)至正常運(yùn)行開度，酸性氣管線壓差明顯降低。酸性氣分液罐在液位滿時(shí)，發(fā)生虹吸效應(yīng)，是導(dǎo)致酸性氣壓力周期性波動(dòng)的原因。利用系統(tǒng)停車大修的機(jī)會(huì)，在酸性氣分液罐排液管線最高點(diǎn)增加閥門。排氣閥門投入使用后，保證酸性氣分液罐液位始終保持穩(wěn)定液位，有效避免酸性氣壓力波動(dòng)，保證了后工段硫回收系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 V01中甲醇的油含量高

隨著低溫甲醇洗系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，變換氣中攜帶的油類物質(zhì)會(huì)通過預(yù)洗系統(tǒng)帶入到V01中，當(dāng)V01中甲醇的油含量較多時(shí)，會(huì)影響甲醇對(duì)二氧化碳和硫化氫的吸收，導(dǎo)致循環(huán)量過大、系統(tǒng)能耗增加、系統(tǒng)溫度升高，同時(shí)甲醇消耗變大。為杜絕類似現(xiàn)象的發(fā)生，加入部分水，將甲醇中溶解的油類物質(zhì)萃取分層，作為日常取樣判斷分析的依據(jù)。當(dāng)甲醇中油類物質(zhì)的體積分?jǐn)?shù)超過三分之一時(shí)，通過V01底部導(dǎo)淋排至地下槽，最終排出系統(tǒng)；同時(shí)向系統(tǒng)中補(bǔ)充新鮮甲醇，保證其純度。原設(shè)計(jì)中，V01底部的回流泵出口自調(diào)閥后有退液管線至預(yù)洗系統(tǒng)，實(shí)際運(yùn)行過程中，由于壓力不足無法將V01中的甲醇液送往V02，導(dǎo)致甲醇無法被再生利用，造成浪費(fèi)。系統(tǒng)停車大修期間，將退液管線改至回流泵(P61306)出口閥前，解決了設(shè)計(jì)上的缺陷。

2.3 S02堵塞

來自變換的粗煤氣在經(jīng)過降溫冷卻后進(jìn)入S02。因分離氣體中攜帶水分等雜質(zhì)，在實(shí)際運(yùn)行過程中，當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，S02排液管線發(fā)生堵塞，分離出的物質(zhì)無法正常送出系統(tǒng)。通過拆檢、取樣分析，該不明物質(zhì)溫度低于100 ℃時(shí)，由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)。為保證管線排液順暢，在管線增加低壓蒸汽伴熱，同時(shí)做好保溫。投入使用后，管線未再發(fā)生堵塞現(xiàn)象，降低了檢修的頻率。

2.4 系統(tǒng)水含量高

低溫甲醇洗系統(tǒng)停車檢修期間，管道設(shè)備內(nèi)部用大量的水進(jìn)行清洗，導(dǎo)致開車過程中系統(tǒng)水含量高。有關(guān)文獻(xiàn)記載，當(dāng)貧甲醇中水質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過4%時(shí)，硫化氫在貧甲醇中溶解度大幅下降[3]。系統(tǒng)貧甲醇體積分?jǐn)?shù)長(zhǎng)期高于1.5%，無法有效降低，通過取樣分析再沸器蒸汽冷凝液中的甲醇含量，發(fā)現(xiàn)T05再沸器和甲醇水塔(T09)再沸器發(fā)生泄漏。切換再沸器，將泄漏的再沸器切出系統(tǒng)后堵漏，最終成功降低了低溫甲醇洗中的水含量，保證了生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。

2.5 系統(tǒng)甲醇消耗高

實(shí)際運(yùn)行過程中，進(jìn)裝置粗煤氣體積流量為35萬m3/h時(shí)，低溫甲醇洗系統(tǒng)月度消耗甲醇量為150 t，消耗偏大。通過取樣分析，外排二氧化碳產(chǎn)品氣中攜帶甲醇體積分?jǐn)?shù)為100×10-6，預(yù)洗閃蒸塔(T07)二段氣體排往酸性氣火炬管線，其中甲醇體積分?jǐn)?shù)為200×10-6。為降低系統(tǒng)甲醇消耗，改變工藝操作。首先將T07二段的氣體回收至T04二段，回收其中的甲醇，同時(shí)利用停車大修，對(duì)二氧化碳閃蒸段進(jìn)行拆檢，發(fā)現(xiàn)其中的降液管線脫落。將管線恢復(fù)后，二氧化碳中甲醇體積分?jǐn)?shù)最低降至10×10-6。通過回收這兩種氣體中的甲醇，同樣負(fù)荷的工況下，甲醇月度消耗量降低至110 t，有效控制了生產(chǎn)成本。同時(shí)通過增加尾氣洗滌塔解決排放氣運(yùn)行過程中實(shí)際流量大于設(shè)計(jì)值的問題。洗滌塔的一側(cè)預(yù)留檢修場(chǎng)地以滿足塔的吊裝、塔板裝卸，塔的人孔、手孔朝向檢修。同時(shí)在設(shè)計(jì)塔的裙座高度充分考慮泵的汽蝕余量要求[4]。兩個(gè)洗滌塔實(shí)現(xiàn)并聯(lián)運(yùn)行，降低了排放氣中甲醇含量，進(jìn)而降低了系統(tǒng)甲醇消耗。

2.6 壓力容器產(chǎn)生裂紋

在系統(tǒng)停車大修時(shí)，通過對(duì)壓力容器檢驗(yàn)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)了貧富甲醇換熱器(E010)外殼有裂紋。根據(jù)設(shè)備材質(zhì)、使用條件，針對(duì)性地檢修設(shè)備，保證了設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，后期運(yùn)行過程中未發(fā)生同類問題。

3 結(jié)語

從全國煤化工行業(yè)整體來看，低溫甲醇洗是氣體凈化的主要工段之一。為保證低溫甲醇洗工段安全穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行，針對(duì)裝置中出現(xiàn)的各種問題，提出不同的解決辦法和思路，同時(shí)也遵循節(jié)能減排、綠色高效發(fā)展的理念，有助于低溫甲醇洗裝置在更廣闊的領(lǐng)域得到推廣應(yīng)用。