低溫甲醇洗系統(tǒng)冷量?jī)?yōu)化研究及應(yīng)用的探討

蔚賢龐

摘 要：近年來(lái)，低溫甲醇洗工藝發(fā)展較為成熟，并且在石化領(lǐng)域得到了很廣泛的應(yīng)用。本文首先介紹了低溫甲醇洗系統(tǒng)的工藝流程，并分析了該系統(tǒng)冷量損失的情況，然后提出了針對(duì)性的解決措施，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)的工作提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：低溫甲醇洗;冷量平衡;循環(huán)

本文以合成氨裝置為例，對(duì)甲醇在低溫環(huán)境下，除去硫化氫以及二氧化碳?xì)怏w的原理進(jìn)行了研究，并且發(fā)現(xiàn)氣體的吸收是一個(gè)放熱的過(guò)程，需要一定的冷量來(lái)維持系統(tǒng)的平衡。

1 低溫甲醇洗系統(tǒng)冷量研究

1 1具體流程

一般情況下，合成氨裝置都是采用低溫甲醇洗工藝，首先變換氣需要經(jīng)過(guò)一氧化碳變換單元，等到溫度達(dá)到38℃以上時(shí)，再進(jìn)入換熱器中，然后將溫度降低到6℃左右，并繼續(xù)進(jìn)入變換氣分離罐中，實(shí)現(xiàn)氣液分離，將水分排出。分離完成后的變換氣需要再次進(jìn)入換熱器中，直至溫度達(dá)到-27℃以下，然后進(jìn)入吸收塔，進(jìn)行洗滌處理。整個(gè)流程充分利用了低溫甲醇溶解度高的特點(diǎn)，當(dāng)硫化氫和二氧化碳?xì)怏w經(jīng)過(guò)吸收之后，需要進(jìn)入變壓吸附單元內(nèi)進(jìn)行一系列的處理。飽和的甲醇需要進(jìn)入濃縮塔進(jìn)行硫化氫的提純處理，而分離完成后的甲醇會(huì)進(jìn)入再生塔進(jìn)行再生處理。這里需要注意的是，-50℃左右的二氧化碳與6℃左右的交換氣進(jìn)行接觸后會(huì)發(fā)生換熱反應(yīng)，從而將氣體的溫度提升至3℃，然后直接排放到大氣中。至于甲醇低溫洗滌后產(chǎn)生的低溫尾氣，需要進(jìn)入除沫器內(nèi)，然后利用氮?dú)饣厥绽淞浚罱K溫度保持在-10℃左右。

1 2損失原因

低溫甲醇洗系統(tǒng)中的冷量來(lái)源主要包括低溫二氧化碳?xì)怏w、低溫尾氣和氨壓縮機(jī)制冷三個(gè)方面，所以我們從以下角度分析冷量損失的原因：

首先，尾氣排放溫度不高。裝置在運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)硫化氫產(chǎn)生壓差過(guò)大，造成裝置高負(fù)荷運(yùn)行的情況，并且導(dǎo)致甲醇中含有大量的酸性氣體。如果將浮閥塔盤(pán)改為固閥塔盤(pán)，會(huì)在一定程度上改善上述情況，但是隨著尾氣流量的增加，換熱器和氮?dú)饫鋮s器無(wú)法有效地對(duì)尾氣進(jìn)行收集，直接后果就是尾氣排放溫度過(guò)低。比如正常計(jì)劃排放溫度為-15℃，結(jié)果實(shí)際排放溫度為-25℃，這就說(shuō)明冷量會(huì)被尾氣帶走，無(wú)法進(jìn)行有效的回收，從而加大了裝置的負(fù)荷，而且溫度過(guò)低可能導(dǎo)致管道破裂，出現(xiàn)一系列的安全問(wèn)題。

其次，如果-50℃左右的冷甲醇不經(jīng)過(guò)氣體分離器，直接進(jìn)入污甲醇罐，那么就會(huì)與已有的甲醇混合在一起，然后直接進(jìn)入熱再生塔內(nèi)，這種情況會(huì)損失大量的冷量，而且二氧化碳?xì)怏w也會(huì)夾帶一定比例的甲醇，說(shuō)明整個(gè)系統(tǒng)存在較大的漏洞，甲醇散發(fā)和流失十分嚴(yán)重。

最后，裝置中的一些設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)受到材料的質(zhì)量、性能以及焊接效果的影響，所以導(dǎo)致系統(tǒng)存在內(nèi)漏的隱患，而且一旦發(fā)生內(nèi)漏，就會(huì)產(chǎn)生結(jié)晶，降低換熱的效率，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)氯艿溃率寡b置無(wú)法正常運(yùn)行。

2 優(yōu)化低溫甲醇洗系統(tǒng)的策略

2 1添置換熱器

為了有效解決尾氣帶走冷量的問(wèn)題，需要添置一定數(shù)量的換熱器，起到緩沖和循環(huán)的作用，這樣可以在硫化氫濃縮塔與甲醇洗系統(tǒng)中的變換氣單元之間搭建一個(gè)通道，便于低溫尾氣與變換氣之間進(jìn)行深度的冷熱交換。需要注意的是，無(wú)論增加幾臺(tái)換熱器，最終目的都是為了保證交換器出口的溫度在6℃左右，所以具體的添置還需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析。可以先添置一臺(tái)換熱器，然后進(jìn)行氣體交換，測(cè)量溫度，如果符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，就不需要再額外添置，如果溫度較低，就需要在此基礎(chǔ)上繼續(xù)添置。一般而言，添置一臺(tái)換熱器后，裝置的負(fù)荷能夠降低50%以上，尾氣排出時(shí)的溫度能夠提高10℃左右，加上二氧化碳?xì)怏w的混合，有效回收的冷量能夠達(dá)到1000kW，滿(mǎn)足生產(chǎn)的需求。

2 2添置甲醇泵

對(duì)于低溫冷甲醇經(jīng)常出現(xiàn)未經(jīng)回收直接進(jìn)入再生塔的情況，可以添置低溫甲醇泵，將冷甲醇與裝置內(nèi)的甲醇進(jìn)行充分的混合，然后再輸送到再生塔中。按照1t/h的流量計(jì)算，如果冷甲醇的溫度由-50℃上升至80℃，那么粗略估計(jì)，每小時(shí)能夠回收的冷量在1.5TJ以上，這相當(dāng)于每小時(shí)約降低了0.8t的蒸汽消耗。

2 3升級(jí)深冷器

因?yàn)樽儞Q氣深冷器在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)內(nèi)漏的情況，所以需要對(duì)深冷器的材料進(jìn)行更新，而且目前一些換熱器能夠代替變換氣深冷器完成一定的任務(wù)，為了保證變換氣深冷器發(fā)揮應(yīng)有的作用，需要合理選擇和使用內(nèi)盤(pán)管的材料，提高穩(wěn)定性和可靠性，并發(fā)揮氨冷器的作用，在線(xiàn)進(jìn)行檢修，防止出現(xiàn)不必要的停產(chǎn)。當(dāng)完成上述優(yōu)化后，可以提高低溫甲醇洗系統(tǒng)的效率，并且有效和充分地對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的冷量進(jìn)行利用，同時(shí)解決了前期存在的安全隱患。

3 結(jié)論

綜上所述，冷量在低溫甲醇洗系統(tǒng)中的作用十分重要，為了減少冷量損失，并且保證安全生產(chǎn)，需要合理對(duì)尾氣的排放溫度進(jìn)行控制，并且使用回收泵，對(duì)低溫甲醇進(jìn)行回收，從而提升系統(tǒng)的效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]苑桂金.低溫甲醇洗凈化工藝的影響因素分析[J].石化技術(shù)，2018，25（09）：161+164.

[2]李建峰.低溫甲醇洗系統(tǒng)環(huán)保控制要點(diǎn)及工藝優(yōu)化[J].中氮肥，2019（01）：48-51.