低温甲醇洗装置甲醇消耗问题探讨

低温甲醇洗装置甲醇消耗问题探讨

申友军

山东省枣庄市滕州市木石镇兖矿鲁南化工有限公司山东枣庄277527

摘要：本文介绍煤化工项目配套低温甲醇洗单元的甲醇消耗。从正常运行工况下甲醇消耗低和非正常工况下甲醇消耗高两方面分析，并对非正常工况下甲醇消耗高的问题提出相应控制措施。

关键词：低温甲醇洗；甲醇消耗；净化气

引言

低温甲醇洗工艺是指在大型合成氨、合成甲醇及制氢等工业装置中使用低温甲醇，并利用低温甲醇有着可以吸收酸性气体的性质，净化在工艺生产中产生的酸性气体，如二氧化硫、硫化氢等对环境有着污染的气体。

1低温甲醇洗工艺概述

低温甲醇洗工艺是把甲醇作为吸收剂，通过物理吸收的方法对气体进行净化，是一种脱除酸性、碳性气体的净化工艺。通常情况下，这种工艺技术常用于大型合成氮、甲醇及制氢等工业装置中。具体来说，低温甲醇洗工艺是因甲醇对CO2、H2S等酸性气体溶解度较高，对H2、CH4、CO等有效气体溶解度小，且对各种杂质气体选择性较好的原理，以甲醇为吸收溶剂，在低温高压下进行吸收，高温低压下进行气体的解吸，脱除原料气中的CO2、H2S及其他杂质。一般来说，气体在低温甲醇洗工艺处理后，都有着较高的净化程度，值得进一步推广应用。

2正常工况下甲醇消耗

根据实际运行数据，在100%负荷状况下，出低温甲醇洗各物料流量和甲醇含量见表1。

表1出低温甲醇洗各物料流量和甲醇含量

结合以上数据，100%负荷下低温甲醇洗甲醇消耗计算如下：

净化气甲醇消耗：270000×50×10-6×32&pide;22.414=19.27Kg/h；

CO2产品气甲醇消耗：50000×13×10-6×32&pide;22.414=0.93Kg/h；

尾气甲醇消耗：90000×15×10-6×32&pide;22.414=1.93Kg/h；

酸性气甲醇消耗：2400×0.138%×32&pide;22.414=4.73Kg/h；

废水甲醇消耗：2850×16×10-6=0.046Kg/h。综上可知，100%负荷下甲醇月消耗约为：（19.27+0.93+1.93+4.73+0.046）×24×30&pide;1000=19.37t通过与国内其他低温甲醇洗装置的甲醇消耗比较，该消耗量处于较低水平。

3正常运行时甲醇消耗低原因分析

根据实际分析数据可知，低温甲醇洗出装置物料的甲醇含量都处于较低位置。下面从工艺设计特点和实际操作两方面分析各物料甲醇含量低的原因。

3.1净化气

①尽可能将进低温甲醇洗系统的变换气温度控制在34℃左右，这样不仅可降低出甲醇洗涤塔T01塔顶净化气温度，减少气相中甲醇携带量，还能保障循环甲醇的吸收能力。

②适当提高丙烯压缩机负荷，同时确保缠绕式换热器、水冷器的换热效果以及减压闪蒸、低压氮气提的制冷效果，以降低循环甲醇的温度和流量，提高其单位利用率。

③在加减负荷过程中，包括装置开停车和日常运行中，一定要缓慢、平稳的调控循环甲醇的流量，严禁出现较大幅度波动，确保塔盘上液层建立气液传质。

④甲醇洗涤塔T01塔顶净化气操作压力为5.25Mpa，温度为-55℃。在高压低温的操作条件下甲醇循环量小且甲醇饱和蒸气压低，有效的降低了甲醇的消耗。

3.2CO2产品气

①CO2产品塔T02上塔升气塔盘距离塔顶除沫器底边6820mm，且正常操作情况下上塔液位控制低于1000mm以下，再经过塔顶除沫器分离，有效减少了CO2产品气甲醇携带量。

②CO2产品塔T02出口CO2产品气压力为：0.25Mpa，温度为：-53℃。低温条件下，携带少量甲醇的CO2产品气，经过换热后，温度升高到26℃，全部进入CO2洗涤塔T07洗涤，进一步降低了甲醇消耗。

3.3尾气

①合理控制硫化氢浓缩塔T03塔底气提氮量，减少系统的甲醇耗量。若气提氮量过大，则使出塔顶尾气中甲醇携带量增加；若气提氮量过小，则气提不充分，造成系统冷量损失，并增加了甲醇再生塔T04的运行负荷，更多的甲醇以气相的形式送至硫回收装置。因此，在系统冷量满足的前提下，气提氮量一般设定为22000Nm3/h，低于设计值24000Nm3/h。

②硫化氢浓缩塔T03上塔升气塔盘距离塔顶除沫器底边6580mm，且上塔升气塔盘设有降液管，降液管高度800mm，液位控制不会高于800mm，再经过塔顶除沫器分离，有效减少了尾气甲醇携带量。

③在CO2产品塔T02甲醇压入硫化氢浓缩塔T03无障碍且CO2闪蒸充分的情况下，硫化氢浓缩塔T03塔顶压力一般控制在0.08Mpa，避免压力过低，尾气中甲醇携带量偏大。同时，由于硫化氢浓缩塔T03塔顶尾气出口温度为：-65℃，低温条件下，携带少量甲醇的尾气，经过换热后，温度升高到26℃，全部进入尾气洗涤塔T08洗涤，进一步降低了甲醇消耗。

④尾气洗涤塔T08旁路与主路流量比的执行低于设计值1.36，使尾气尽可能进入尾气洗涤塔T08洗涤，减少未经洗涤的尾气夹带甲醇直接放空。

4.非正常工况甲醇消耗

4.1装置开停车

①甲醇消耗高原因分析

A.在系统开停车时，维持低温甲醇洗循环所需高、低压充氮阀的开度偏大，放空造成甲醇损失。B.在系统开车时，甲醇循环建立时间过早，造成低温甲醇洗系统导气前的无必要空载，增加甲醇消耗。C.系统停车时，甲醇循环再生时间过长，增加甲醇消耗。D.系统停车时，甲醇再生期间，酸性气深冷器E17的过早停用，造成放火炬酸性气温度偏高，带走大量甲醇。E.停车检修时的甲醇消耗。

②控制措施

A.在系统开停车时，应合理控制高、低压充氮阀的开度，尽可能减少由于放空造成甲醇损失。B.在系统开车时，根据实际运行经验，一般将甲醇循环建立的初始时间安排在变换工段开始导气前24小时左右，缩短低温甲醇洗系统导气前的空载时间，减少甲醇消耗。C.系统停车时，甲醇再生合格后（约8小时），应尽快停止甲醇循环，缩短低温甲醇洗系统空载时间，减少甲醇消耗。D.系统停车时，在甲醇再生期间，确保酸性气深冷器E17的正常投用，防止放空酸性气温度偏高，带走大量甲醇。

4.2低温甲醇洗系统氨含量偏高

①甲醇消耗高原因分析。低温甲醇洗装置在运行一段时间后，循环甲醇中的氨含量经过不断累积，会慢慢变高。当贫甲醇中氨含量高于20mg/L时，甲醇热再生系统易发生铵盐结晶并且易造成净化气、CO2产品气及尾气中硫含量超标。因此，当循环甲醇氨含量超标时，需要开酸性气换热器E14旁路排氨。但是，在降低系统氨含量的同时，大量未经冷却分离的甲醇随酸性气带出。

②控制措施。A.降低变换气氨含量。通过加强含氨变换

工艺凝液的处理，降低变换工艺凝液氨含量。达到防止上游煤气化装置在利用变换工艺凝液洗涤粗合成气时，合成气中氨含量发生累积。B.若变换气流量或其中的氨含量增加，需提前提高氨洗涤塔T06高压锅炉给水流量以确保大部分氨被脱除。

4.3低温甲醇洗甲醇泵机封内漏严重

①甲醇消耗高原因分析。由于低温甲醇洗大量甲醇泵出现内漏情况，系统甲醇漏到各泵的机封罐，机封罐液位上涨后的频繁排出，导致甲醇大量消耗。

②控制措施。由于目前使用机械密封质量差，计划将机械密封逐步更换为干气密封。

结语

总之，低温甲醇洗装置在正常工况下工艺参数控制良好，甲醇消耗低。但在非正常工况时，由于生产情况的复杂性以及操作过程精细化程度不够，造成甲醇消耗偏大。

参考文献:

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[2]宋勇，胡瑜飞，江艳红.低温甲醇洗工艺技术的最新研究现状[J].中国井矿盐，2014，45：11-14.

[3]于志伟.低温甲醇洗工艺原理与工艺任务分析［J］．科技视界，2012(6):12－13.