低溫甲醇洗穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素分析

袁野

摘 要：低溫甲醇洗在處理上游工藝氣有著較為廣泛的應(yīng)用，但是在整個(gè)工藝運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的因素，嚴(yán)重影響著工藝氣處理的效果。因此，需要從運(yùn)行中找到影響穩(wěn)定的關(guān)鍵因素，從而有針對(duì)性的采取控制措施?；诖耍疚膹牡蜏丶状枷吹墓ぷ髟砣胧?，首先分析了低溫甲醇洗穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素，然后研究了低溫甲醇洗運(yùn)行的優(yōu)化措施，希望可以借此給相關(guān)的研究提供一定的參考意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：低溫甲醇洗；運(yùn)行；關(guān)鍵因素

二氧化碳和硫化氫等酸性氣體在低溫的甲醇中有著較高的溶解度，因此可以利用低溫甲醇來(lái)吸收工業(yè)生產(chǎn)中多余的酸性氣體。這種凈化工藝不僅實(shí)現(xiàn)了環(huán)境保護(hù)的功能，同時(shí)也有利于酸性氣體的回收利用，在當(dāng)前煤制甲醇工業(yè)中，常用低溫甲醇洗來(lái)去除二氧化碳、硫化氫等酸性氣體，有效的實(shí)現(xiàn)了其應(yīng)有的功能。而且，利用低溫甲醇洗工藝去除酸性氣體還可以通過(guò)一定的方式實(shí)現(xiàn)硫的回收，能夠創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益。因此，需要結(jié)合具體的工作原理和影響穩(wěn)定運(yùn)行的因素，探討優(yōu)化措施，讓低溫甲醇洗流程長(zhǎng)周期穩(wěn)定的運(yùn)行。

1 低溫甲醇洗的工作原理

從本質(zhì)上來(lái)看，低溫甲醇洗在運(yùn)行的過(guò)程中是利用低溫的甲醇階段性的吸收酸性氣體，因?yàn)殡S著甲醇溫度的下降，各類(lèi)酸性氣體在其中的溶解程度會(huì)逐漸增加，因此對(duì)于硫化氫和二氧化碳等酸性氣體，就可以很好的溶解到其中。而且，當(dāng)氣壓增大時(shí)，某一氣體的溶解程度也會(huì)隨之增加，因此在具體的工業(yè)生產(chǎn)中，還可以通過(guò)增加系統(tǒng)壓力的方式來(lái)提高酸性氣體的吸收程度。甲醇吸收酸性氣體存在一個(gè)固定的k值，溫度越低，溶解程度越高，所以在吸收酸性氣體時(shí)，這種方式就可以將酸性氣體很好的吸收在低溫甲醇中，實(shí)現(xiàn)尾氣凈化的功能。

2 低溫甲醇洗穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素

在利用低溫甲醇洗實(shí)現(xiàn)酸性氣體吸收時(shí)，需要對(duì)溫度和壓力進(jìn)行嚴(yán)格的控制，因?yàn)殡S著壓力和溫度的變化，硫化氫和二氧化碳等氣體的溶解系數(shù)也會(huì)變化。具體的工業(yè)生產(chǎn)中，工藝氣中還包含著氮?dú)夂蜌錃獾葰怏w，但是這兩種氣體受溫度和氣壓的影響不大。具體而言，在低溫甲醇洗工藝中，影響穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素主要如下。

2.1 壓力控制

密閉空間的壓力直接影響到低溫甲醇洗的運(yùn)行效果，在進(jìn)行二氧化碳和硫化氫等酸性氣體吸收時(shí)，可以通過(guò)增加壓力的方式來(lái)促進(jìn)氣體在低溫甲醇中的溶解程度，由于低溫甲醇洗是分階段吸收酸性氣體來(lái)實(shí)現(xiàn)凈化的需求，因此在固定的溫度下，溶解程度和氣體的壓力是呈現(xiàn)出正比關(guān)系的。當(dāng)氣體壓力增加時(shí)，分子的擴(kuò)散速度也會(huì)提升，低溫甲醇溶劑就可以和氣體良好的接觸，有利于促進(jìn)吸收的過(guò)程。因此，在具體的工藝中，需要根據(jù)設(shè)備的承受能力盡可能保持系統(tǒng)壓力滿(mǎn)足要求，然后維持壓力的穩(wěn)定，以此來(lái)提高尾氣凈化的效率。為了保證凈化的效果和凈化的效率，在低溫甲醇洗工藝運(yùn)行的過(guò)程中，首先要保證設(shè)備的穩(wěn)定，基于此前提增加操作壓力，這樣可以保證前期酸性氣體的溶解速度。

2.2 溫度控制

隨著甲醇溫度的變化，酸性氣體在其中的溶解程度會(huì)體現(xiàn)出明顯的差異性，低溫甲醇的凈化效果不僅受到氣液平衡的影響，同時(shí)酸性氣體在甲醇中的溶解程度也會(huì)隨著溫度的變化而變化。甲醇的溫度降低時(shí)，酸性氣體在其中的溶解程度會(huì)有效的增加，而且甲醇蒸氣會(huì)受到系統(tǒng)溫度的影響，如果溫度升高，甲醇蒸汽壓會(huì)隨之增大，這樣就會(huì)使甲醇洗運(yùn)行中損耗有所增加。所以，綜合來(lái)看，整個(gè)工藝必須保證甲醇的溫度足夠低，這樣才能提高甲醇對(duì)酸性氣體吸收能力，同時(shí)降低運(yùn)行中甲醇的損耗。

為了保證低溫甲醇洗運(yùn)行的溫度，首先要對(duì)甲醇吸收制冷的工藝進(jìn)行改進(jìn)。其次，在富甲醇減壓閃蒸時(shí)，要降低氣體的壓力，另外，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上盡可能的提高丙烯壓縮機(jī)的負(fù)荷。最后，要合理的控制循環(huán)甲醇和變換氣的流量，一方面減少甲醇的損失，另一方面提高酸性氣體吸收的效率，以達(dá)到飽和吸收和飽和解吸。

2.3 塔板效率控制

①控制合適的液/氣比；②塔板的水平度要合乎要求；③塔板無(wú)漏液現(xiàn)象；④吸收劑純度高，不發(fā)泡；⑤塔板上無(wú)臟物、垢物、保證液層高度。

2.4 氣液比控制

答：在一定的吸收溫度壓力和再生條件下，二氧化碳的凈化度隨吸收氣液比的降低而增高（即氣量一定時(shí)，溶液循環(huán)量大，出吸收塔氣二氧化碳含量低），但溶液循環(huán)量大，消耗功率大，且H2損失大，所以在保證系統(tǒng)凈化度的前提下采取盡量大的氣液比。

2.5 氨含量控制

一般情況下，氨在變換單元時(shí)經(jīng)過(guò)洗氨塔被洗氨水洗滌大部分被送往變換汽提塔處理后送往硫回收，即便如此也有少量氨帶往低溫甲醇洗系統(tǒng)循環(huán)至熱區(qū)部分。在一定合適濃度下，系統(tǒng)有部分氨的存在可以中和系統(tǒng)的酸性，從而對(duì)設(shè)備和管道起到防腐的作用。氨含量過(guò)低不利于設(shè)備防腐，氨含量過(guò)高會(huì)削弱低溫甲醇的吸收能力，在同等條件下，為滿(mǎn)足合成氣的指標(biāo)要求，會(huì)增加貧甲醇的循環(huán)量增加能耗，甚至?xí)?dǎo)致凈化氣中硫含量超標(biāo)等危害。

控制措施；①控制變換單元洗氨水流量。氨在水中溶解度較大，常溫常壓下一體積水能溶解大概700體積的氨，控制洗氨水流量可以控制帶往低甲的氨含量；②控制洗氨的溫度。在一定壓力、流量條件下，溫度對(duì)洗氨水吸收變換氣中的氨也有較大影響。一般通過(guò)調(diào)整變換氣水冷器循環(huán)水回水閥的開(kāi)度及降低循環(huán)水的溫度來(lái)進(jìn)行控制；③監(jiān)控系統(tǒng)的pH值。貧甲醇pH值一般控制在7-8之間，貧甲醇pH過(guò)高或者熱區(qū)部分的壓力有異常上漲的跡象，打開(kāi)排氨閥不經(jīng)過(guò)激冷器冷卻將小部分酸性氣直接送往硫回收；④酸性氣冷卻部分復(fù)熱操作。如果由于氨含量過(guò)高引起管道堵塞（一般是提濃線(xiàn)管道，該管道介質(zhì)溫度較低），可減小激冷器負(fù)荷提高冷卻的溫度或者復(fù)熱，防止銨鹽結(jié)晶，與此同時(shí)，復(fù)熱也會(huì)增加甲醇損耗；⑤排氨線(xiàn)改造；低溫甲醇洗系統(tǒng)排氨線(xiàn)原設(shè)計(jì)為通過(guò)熱再生塔塔頂換熱器汽相旁路來(lái)排氨，通過(guò)酸性氣排放至硫回收，實(shí)際運(yùn)行中，排氨效果不好，且容易造成甲醇損耗。整改措施：將低溫甲醇洗排氨改為液相排氨，增設(shè)一分液罐將熱再生塔塔頂分液罐含高濃度氨的甲醇排放至分液罐，再用氮?dú)鈱⒃摲忠汗迌?nèi)含氨甲醇排放至變換汽提塔處理。在系統(tǒng)氨含量高時(shí)容易造成熱再生塔塔頂管線(xiàn)銨鹽結(jié)晶，對(duì)熱再生系統(tǒng)及后續(xù)硫回收系統(tǒng)正常運(yùn)行造成影響。改造后系統(tǒng)氨含量高利用液相排氨線(xiàn)排氨，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.6 水含量控制

系統(tǒng)內(nèi)水含量過(guò)高會(huì)降低貧甲醇的吸收能力，甲醇溶液中溶有大量的硫化氫、二氧化碳等酸性氣體，這些物質(zhì)溶于水后會(huì)產(chǎn)生電解電離腐蝕，特別是在溫度較高的再生塔，水含量1～2%時(shí)，溶液中雜質(zhì)含量會(huì)明顯增多，大于 5%時(shí)，甲醇吸收能力下降，系統(tǒng)將半負(fù)荷運(yùn)行，并且在短期內(nèi)會(huì)造成繞管式換熱器堵塞。

控制措施：

①在保證工況的情況下盡量減小上游洗氨水的流量和變換氣溫度，防止變換單元工藝氣中飽和水蒸氣帶入低溫甲醇洗系統(tǒng)；②原料氣分離罐液位較高或者分離效果差，變換氣將水帶進(jìn)甲醇洗滌塔，控制合適的液位，檢查設(shè)備內(nèi)件；③甲醇水分離塔的工況不良造成系統(tǒng)內(nèi)水含量過(guò)高，調(diào)整并穩(wěn)定甲醇水分離塔工況，控制水分離塔溫度，保證系統(tǒng)水含量在指標(biāo)內(nèi)同時(shí)保證外排廢水的甲醇含量小于0.05%（wt）；④系統(tǒng)補(bǔ)進(jìn)的新鮮甲醇含水量高，調(diào)整甲醇水分離塔負(fù)荷，或者補(bǔ)充水含量較低的甲醇對(duì)系統(tǒng)甲醇進(jìn)行置換；⑤低甲開(kāi)車(chē)前系統(tǒng)水洗后未吹干，水洗后的甲醇系統(tǒng)必須用氮?dú)膺M(jìn)行干燥，系統(tǒng)運(yùn)行后及時(shí)調(diào)整甲醇水分離塔負(fù)荷盡快將水含量調(diào)整至指標(biāo)范圍內(nèi)；⑥由于內(nèi)漏造成系統(tǒng)水含量高的設(shè)備有：熱再生塔塔頂冷凝器和熱區(qū)部分兩個(gè)再沸器，需要停車(chē)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查；⑦當(dāng)?shù)蜏丶状枷匆粋€(gè)系列水含量高時(shí)，可以通過(guò)開(kāi)貧甲醇入口導(dǎo)淋閥，將含有水含量高的甲醇，排放到地下槽，在通過(guò)排放甲醇泵將水含量高甲醇排放到另一個(gè)系列甲醇水分離塔進(jìn)行處理來(lái)降低甲醇水含量。

4 結(jié)語(yǔ)

低溫甲醇洗是當(dāng)前工藝氣處理中最常用的工藝之一，它可以有效的去除工藝氣中的酸性氣體。但是，低溫甲醇洗工藝在運(yùn)行的過(guò)程中受到溫度和壓力、水含量、氨含量等的影響較大，特別是壓力的變化，需要分階段的進(jìn)行控制，并且根據(jù)實(shí)際反饋的情況來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

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