低溫甲醇洗工藝節(jié)能降耗淺析

陳玉民，王亞敏

（1.鄂爾多斯市蒙華能源有限公司，內(nèi)蒙古 東勝 017000；2.宣化鋼鐵集團(tuán)有限公司，河北 張家口 075100）

低溫甲醇洗工藝（Rectisol Process）是德國(guó)林德（Linde）公司和魯奇（Lurgi）公司共同開發(fā)的采用物理吸收法的一種酸性氣體凈化工藝，該工藝使用冷甲醇作為酸性氣體吸收液，利用甲醇在－60℃左右的低溫下對(duì)酸性氣體溶解度極大的物理特性，同時(shí)分段選擇性地吸收原料氣中的H2S、CO2及各種有機(jī)硫等雜質(zhì)。低溫甲醇洗工藝廣泛應(yīng)用于煤制甲醇、煤制油、煤制合成氨、煤制天然氣、羥基合成、工業(yè)制氫、城市煤氣和天然氣脫硫等生產(chǎn)裝置的凈化工藝中。低溫甲醇洗可以同時(shí)脫除原料氣中的H2S、COS、RSH、CO2、HCN、NH3、NO以及石蠟烴、芳香烴、粗汽油等組分，并可以脫水，使氣體徹底干燥，所吸收的有用組分可以在甲醇再生過程中回收；且具有氣體凈化度高、吸收選擇性好、工藝技術(shù)成熟、運(yùn)行成本低、甲醇的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好、容易獲取等優(yōu)點(diǎn)，而成為大中型煤化工項(xiàng)目?jī)艋に嚨氖走x。

低溫甲醇洗能否低耗、高效、穩(wěn)定地運(yùn)行，成為大中型煤化工企業(yè)整個(gè)系統(tǒng)重要的一環(huán)。低溫甲醇洗工藝的消耗主要有甲醇的消耗、電的消耗、蒸汽的消耗、低壓氮?dú)獾南?、脫鹽水的消耗等，而甲醇、電、蒸汽的消耗占低溫甲醇洗消耗的90%以上。現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)及操作中如何降低低溫甲醇洗系統(tǒng)的消耗作一些簡(jiǎn)單的分析。

1 甲醇的消耗

甲醇的消耗是低溫甲醇洗工藝消耗的重中之重，其消耗主要來自以下幾個(gè)方面：凈化氣、CO2氣、硫化氫濃縮塔尾氣、酸性氣中帶走的甲醇；甲醇水分離塔塔底廢水帶走的甲醇；為平衡系統(tǒng)的氨含量從熱再生塔回流的甲醇中外排的甲醇；還有就是系統(tǒng)在開停車、檢修過程中排污、導(dǎo)淋及放空造成的甲醇損失。下面從這幾方面逐一進(jìn)行分析。

1.1 凈化氣、CO2氣、硫化氫濃縮塔尾氣、酸性氣中帶走的甲醇

溫度降低，凈化氣、CO2氣、硫化氫濃縮塔尾氣、酸性氣中甲醇蒸氣的飽和蒸氣壓是降低的，因此，在實(shí)際操作中應(yīng)盡量加大制冷系統(tǒng)的負(fù)荷，降低貧甲醇及酸性氣的溫度，降低凈化氣、CO2氣、硫化氫濃縮塔尾氣、酸性氣中甲醇蒸氣的飽和蒸氣壓，以減少其中帶走的甲醇。

氣液夾帶也是甲醇損失的一個(gè)主要因素。在操作中要密切注意各塔的壓差，避免出現(xiàn)氣液夾帶。設(shè)計(jì)中要考慮在甲醇洗滌塔塔頂增設(shè)旋流板和絲網(wǎng)除沫器，保證甲醇洗滌塔出口與塔盤之間有足夠的分離空間，防止凈化氣氣液夾帶；CO2解吸塔、硫化氫濃縮塔塔頂要增設(shè)絲網(wǎng)除沫器；對(duì)于酸性氣，要在硫化氫餾分分離器出口增設(shè)絲網(wǎng)除沫器。

設(shè)置尾氣洗滌塔，加強(qiáng)對(duì)CO2氣及尾氣的洗滌，洗滌水送到甲醇水分離塔回收甲醇。采用尾氣洗滌的方法，不僅減小了甲醇的消耗，而且保護(hù)了環(huán)境。

1.2 甲醇水分離塔塔底廢水帶走的甲醇

甲醇水分離塔塔底廢水中甲醇含量要求在0.1%（wt）以下，操作中要嚴(yán)格按照工藝指標(biāo)執(zhí)行。此外，甲醇水分離塔塔底廢水作為尾氣洗滌塔的洗滌用水，可以大幅度減少甲醇水分離塔塔底廢水帶走甲醇而造成的損失。

1.3 為平衡系統(tǒng)的氨含量從熱再生塔回流的甲醇中外排的甲醇

通常情況下，為了避免循環(huán)甲醇中氨的累積，即為了平衡系統(tǒng)的氨含量，需要定期從再生塔回流甲醇中排放一定的甲醇。這是因?yàn)榘焙恳坏┏瑯?biāo)，就會(huì)形成碳酸氫銨，造成管道及換熱器的堵塞，影響正常生產(chǎn)。加強(qiáng)原料氣的洗滌，以減少進(jìn)入低溫甲醇洗系統(tǒng)原料氣中的氨含量，是解決問題的關(guān)鍵所在。山東某甲醇廠采用河北工業(yè)大學(xué)的定向側(cè)導(dǎo)噴射塔盤，用鍋爐給水對(duì)變換氣進(jìn)行洗滌，變換氣中氨含量可以降至1×10－6以下，低溫甲醇洗系統(tǒng)（大連理工的技術(shù)）運(yùn)行近4a未因氨含量高而從熱再生塔回流的甲醇中外排過甲醇。由此可見，為平衡系統(tǒng)的氨含量，不從熱再生塔回流的甲醇中外排甲醇也是完全可以做到的。

1.4 系統(tǒng)在開停車、檢修過程中排污、導(dǎo)淋及放空造成的甲醇損失

低溫甲醇洗系統(tǒng)各塔的充壓管線要盡量靠近放空；在接氣前循環(huán)甲醇的溫度要盡量降低，這樣，凈化氣合格的時(shí)間會(huì)大大縮短，放空氣帶走的甲醇隨之減少。檢修時(shí)要通過地下導(dǎo)淋管網(wǎng)盡可能地將設(shè)備中的甲醇排至污甲醇罐，開車后將其打入甲醇水分離塔進(jìn)行回收。這樣，不僅降低了甲醇的損耗，還避免了環(huán)境污染。

2 電的消耗

低溫甲醇洗系統(tǒng)的電耗主要來自硫化氫濃縮塔甲醇泵、CO2解吸塔給料泵、再生塔給料泵、貧甲醇泵、甲醇水分離塔給料泵、再生塔回流泵、尾氣洗滌水泵、排放甲醇泵及閃蒸氣壓縮機(jī)。降低貧甲醇的溫度、嚴(yán)格控制貧甲醇水含量在0.5%（wt）以下，在保證凈化氣工藝指標(biāo)合格的前提下盡量減小甲醇的循環(huán)量，是降低硫化氫濃縮塔甲醇泵、CO2解吸塔給料泵、再生塔給料泵、貧甲醇泵電耗的關(guān)鍵所在；尾氣洗滌塔在正常生產(chǎn)情況下洗滌水用量應(yīng)保持不變，因此尾氣洗滌水泵的電耗基本上保持不變；在保證再生合格的前提下，盡量控制熱再生塔塔底溫度低一些，是降低再生塔回流泵電耗的有效手段；在貧甲醇水含量合格的前提下，經(jīng)過甲醇水分離塔給料泵去甲醇水分離塔的回流貧甲醇的量基本上保持不變，為了加強(qiáng)對(duì)貧甲醇的過濾，不建議減小去貧甲醇過濾器的貧甲醇流量，因此甲醇水分離塔給料泵的電耗基本上不會(huì)變化很大；控制第三、第四閃蒸罐壓力不要太低，防止富甲醇中太多的CO2解吸到閃蒸氣中，減小閃蒸氣的流量，是降低閃蒸氣壓縮機(jī)電耗的關(guān)鍵。

3 蒸汽的消耗

低溫甲醇洗系統(tǒng)蒸汽的消耗主要來自再生塔及甲醇水分離塔的再沸器。降低貧甲醇的溫度、嚴(yán)格控制貧甲醇水含量在0.5%（wt）以下，在保證凈化氣工藝指標(biāo)合格的前提下盡量減小甲醇的循環(huán)量同樣是降低低溫甲醇洗系統(tǒng)蒸汽消耗的關(guān)鍵所在。操作中，在保證再生合格的前提下，盡量控制熱再生塔的塔釜溫度低一些，以降低甲醇再生塔蒸汽的消耗；在貧甲醇中水含量合格的前提下，甲醇水分離塔按其正常負(fù)荷操作即可，沒有必要加得太高，同時(shí)在保證塔底廢水合格的前提下，盡量控制甲醇水分離塔的塔釜溫度低一些，以降低甲醇水分離塔蒸汽的消耗。

4 低壓氮?dú)獾南?/h2>

低溫甲醇洗氮?dú)獾南闹饕獊碜粤蚧瘹錆饪s塔氣提氮?dú)?，系統(tǒng)開停車充壓、保壓、置換所需的氮?dú)狻ＵＩa(chǎn)情況下，硫化氫濃縮塔塔底富甲醇中CO2含量應(yīng)該在1%左右，CO2含量太高，不僅造成冷量的損失，還增加了熱再生塔的負(fù)荷；CO2含量太低，不僅會(huì)造成低壓氮?dú)獾睦速M(fèi)，同時(shí)大量的常溫氮?dú)膺M(jìn)入系統(tǒng)還可能造成系統(tǒng)冷區(qū)的回溫。因此，要定時(shí)分析硫化氫濃縮塔塔底富甲醇中CO2含量，以確定氣提氮?dú)獾牧髁渴欠窈侠怼?/p>

5 脫鹽水的消耗

低溫甲醇洗系統(tǒng)脫鹽水的消耗主要來自尾氣洗滌塔的洗滌水。采用甲醇水分離塔塔底廢水作為尾氣洗滌塔的洗滌水，可以大幅降低低溫甲醇洗系統(tǒng)脫鹽水的消耗。

6 結(jié) 語

通過對(duì)工藝路線的調(diào)整、優(yōu)化及技術(shù)改造，可以大大降低低溫甲醇洗系統(tǒng)的原材料消耗，為整個(gè)裝置的穩(wěn)定運(yùn)行、節(jié)能減排打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。