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任公司， 河南沁陽 454500)

河南晉控天慶煤化工有限責任公司年產(chǎn)30萬t合成氨、52萬t尿素、副產(chǎn)5×108m3工業(yè)燃氣(LNG)項目，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、不飽和碳氫化合物等雜質(zhì)，之后氣體進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)過復熱送往硫回收工段，分離后的甲醇回收至回流槽(V01)。預洗系統(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。同時當變換氣體中含有油類物質(zhì)時，會在V02中將油類物質(zhì)分離，送往石腦油儲罐。

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)有關文獻，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，并隨氣體流動進入氣相管道[2]。銨鹽在此處聚集，導致酸性氣排出不暢，系統(tǒng)憋壓，影響正常運行。同時酸氣分液罐液底部有“U”型彎，正常運行時罐中有一定的液位，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。

針對外排不暢，關閉熱再生氣冷卻器(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頂部溫度會上漲至0 ℃以上。短暫運行后，再將循環(huán)水恢復至正常運行開度，酸性氣管線壓差明顯降低。酸性氣分液罐在液位滿時，發(fā)生虹吸效應，是導致酸性氣壓力周期性波動的原因。利用系統(tǒng)停車大修的機會，在酸性氣分液罐排液管線最高點增加閥門。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，保證了后工段硫回收系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

2.2 V01中甲醇的油含量高

隨著低溫甲醇洗系統(tǒng)長時間運行，變換氣中攜帶的油類物質(zhì)會通過預洗系統(tǒng)帶入到V01中，當V01中甲醇的油含量較多時，會影響甲醇對二氧化碳和硫化氫的吸收，導致循環(huán)量過大、系統(tǒng)能耗增加、系統(tǒng)溫度升高，同時甲醇消耗變大。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)。當甲醇中油類物質(zhì)的體積分數(shù)超過三分之一時，通過V01底部導淋排至地下槽，最終排出系統(tǒng)；同時向系統(tǒng)中補充新鮮甲醇，保證其純度。原設計中，V01底部的回流泵出口自調(diào)閥后有退液管線至預洗系統(tǒng)，實際運行過程中，由于壓力不足無法將V01中的甲醇液送往V02，導致甲醇無法被再生利用，造成浪費。系統(tǒng)停車大修期間，將退液管線改至回流泵(P61306)出口閥前，解決了設計上的缺陷。

2.3 S02堵塞

來自變換的粗煤氣在經(jīng)過降溫冷卻后進入S02。因分離氣體中攜帶水分等雜質(zhì)，在實際運行過程中，當環(huán)境溫度較低時，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，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，管道設備內(nèi)部用大量的水進行清洗，導致開車過程中系統(tǒng)水含量高。有關文獻記載，當貧甲醇中水質(zhì)量分數(shù)超過4%時，硫化氫在貧甲醇中溶解度大幅下降[3]。系統(tǒng)貧甲醇體積分數(shù)長期高于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)定運行。

2.5 系統(tǒng)甲醇消耗高

實際運行過程中，進裝置粗煤氣體積流量為35萬m3/h時，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數(shù)為100×10-6，預洗閃蒸塔(T07)二段氣體排往酸性氣火炬管線，其中甲醇體積分數(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，同時利用停車大修，對二氧化碳閃蒸段進行拆檢，發(fā)現(xiàn)其中的降液管線脫落。將管線恢復后，二氧化碳中甲醇體積分數(shù)最低降至10×10-6。通過回收這兩種氣體中的甲醇，同樣負荷的工況下，甲醇月度消耗量降低至110 t，有效控制了生產(chǎn)成本。同時通過增加尾氣洗滌塔解決排放氣運行過程中實際流量大于設計值的問題。洗滌塔的一側預留檢修場地以滿足塔的吊裝、塔板裝卸，塔的人孔、手孔朝向檢修。同時在設計塔的裙座高度充分考慮泵的汽蝕余量要求[4]。兩個洗滌塔實現(xiàn)并聯(lián)運行，降低了排放氣中甲醇含量，進而降低了系統(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，通過對壓力容器檢驗檢測，發(fā)現(xiàn)了貧富甲醇換熱器(E010)外殼有裂紋。根據(jù)設備材質(zhì)、使用條件，針對性地檢修設備，保證了設備的穩(wěn)定運行，后期運行過程中未發(fā)生同類問題。

3 結語

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)定長周期運行，針對裝置中出現(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域得到推廣應用。