低溫甲醇洗工藝改造方案探討

摘 要:介紹了兗礦國(guó)宏化工有限公司500kt/a煤制甲醇中的低溫甲醇洗裝置存在的問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題提出了低溫甲醇洗系統(tǒng)改造方案。

關(guān)鍵詞:低溫甲醇洗 改造 技術(shù)方案

0 引言

本廠是采用的以兗礦北宿礦的高硫煤為原料年產(chǎn)50萬(wàn)噸的甲醇項(xiàng)目。低溫甲醇洗工藝采用的德國(guó)魯奇專利，中國(guó)五環(huán)化學(xué)工程公司承擔(dān)詳細(xì)設(shè)計(jì)。整體工程干2006年1 2月建成并順利投產(chǎn)。低溫甲醇洗工藝采用的是魯奇工藝。該工藝為七塔流程，以甲醇為吸收劑，在高壓低溫下對(duì)變換氣中的H₂S，COS，CO₂實(shí)現(xiàn)一次性脫除，屬物理吸收過(guò)程:吸收后的甲醇富液采用減壓解析，氣提和加熱再生后循環(huán)利用。

本文就低溫甲醇洗工藝運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題以及設(shè)計(jì)缺陷。針對(duì)問(wèn)題加以改造，提出了自己的改造方案。

1 實(shí)際運(yùn)行中存在的問(wèn)題及原因分析

1.1 存在的問(wèn)題一系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)了吸收塔11段L109積液現(xiàn)象嚴(yán)重的影響了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。吸收塔工藝流程如下:氣化過(guò)來(lái)的變換氣進(jìn)入吸收塔lV段的預(yù)洗段，在此微量組份如NH。和HCN被一小股來(lái)自H2S吸收塔進(jìn)料冷卻器(E2205)的低冷富甲醇吸收。其流量由FV07控制。滌完的含氨甲醇在液位LV08控制離開塔底去熱再生塔下，預(yù)洗甲醇離開塔底，送到熱再生塔再生。預(yù)洗后的氣體通過(guò)一個(gè)升氣管進(jìn)入吸收塔…段的H2S主洗段，H2S和COS在此被來(lái)自吸收塔11CO₂吸收段的含飽和CO₂的甲醇所洗滌。洗滌流量由FV06控制。洗滌后的富H2S甲醇在LVlO控制下離開吸收塔去中壓閃蒸塔閃蒸再生。脫硫后的氣體通過(guò)另一個(gè)升氣管進(jìn)入吸收塔吸收段的低段洗滌部分。在T2201的CO₂吸收段中，用冷的熱再生后的甲醇作為精洗甲醇通過(guò)FV09進(jìn)入吸收塔I段進(jìn)行洗滌。流量由FV09控制。氣體經(jīng)塔頂換熱去壓縮合成。由于CO₂的吸收熱，甲醇溫度顯著升高，吸收能力下降。因此甲醇沿塔下流過(guò)程中要被引出冷卻以提高吸收能力。

富CO₂甲醇在CO₂甲醇中間冷卻器EO4中被制冷劑冷卻后進(jìn)入吸收塔ll段洗滌脫出完H2S和COS的原料氣。吸收塔I段的甲醇進(jìn)入E04的液位L109由管線上閘閥控制。宮碳甲醇一部分由液位LV10控制去中壓閃蒸塔閃蒸，另一部分經(jīng)E05換熱冷卻后去脫硫段及預(yù)洗段脫氨。工藝流程如圖1

1.2 吸收塔積液分析根據(jù)魯奇的設(shè)計(jì)資料處理氣量在210000Nm/h吸收塔操作壓力在5.4MPa甲醇循環(huán)量在FV09在349m/h。但是在加負(fù)荷過(guò)程中，當(dāng)負(fù)荷氣量在150000Nm/h，甲醇循環(huán)量FV09在250Nm/h左右，操作壓力在4.2MPa的時(shí)候出現(xiàn)了L109積液?jiǎn)栴}，積液長(zhǎng)達(dá)五六分鐘這就導(dǎo)致了吸收塔去中壓閃蒸塔的液位L110和L107的液位逐漸減低甚至有導(dǎo)致甲醇循環(huán)中斷的情況;由于甲醇冷卻是通過(guò)丙烯提高冷量的，這樣就導(dǎo)致丙烯液位LVl 2不穩(wěn)定從而導(dǎo)致丙烯冷凍系統(tǒng)也跟著波動(dòng);此外由于凈化系統(tǒng)調(diào)節(jié)頻繁造成甲醇溫度升高對(duì)凈化氣的脫硫脫碳指標(biāo)也有不小的影響。這樣給系統(tǒng)穩(wěn)定操作帶來(lái)了極大的安全隱患加大了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。初步排查是由于氣阻大從而導(dǎo)致液不流暢。查設(shè)備資料并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常，經(jīng)過(guò)操作實(shí)踐將系統(tǒng)壓力提高到4.8MPa可以改善氣阻大導(dǎo)致的攔液現(xiàn)象，由于吸收塔操作壓力受前系統(tǒng)制約不能提高到操作指標(biāo)5.4MPa不能從根本上消除隱患。

1.3 改造方案針對(duì)這一問(wèn)題我們認(rèn)為控制好L109是系統(tǒng)穩(wěn)定所在。由于我們平時(shí)操作中管線上的閘閥是不限量的，這恰恰是關(guān)鍵所在。所以我們將閘閥改為相應(yīng)的自調(diào)閥門。通過(guò)改造效果來(lái)看問(wèn)題得以徹底解決，消除了系統(tǒng)的安全隱患。

1.4 存在的問(wèn)題二低溫甲醇洗系統(tǒng)在緊急停車過(guò)程中，出現(xiàn)了出工段閥門關(guān)閉不及時(shí)以及凈化氣CO₂成分難調(diào)節(jié)的問(wèn)題。

1.5 分析以及改造方案凈化氣經(jīng)吸收塔脫出后經(jīng)E01換熱后通過(guò)出工段一道閥門去壓縮。由于系統(tǒng)開停車比較頻繁導(dǎo)致閥門內(nèi)漏比較厲害在2007年6月出現(xiàn)了一次合成塔超溫事故。雖說(shuō)主要原因是由于合成操作處理不當(dāng)造成的。為了避免這一問(wèn)題再次發(fā)生我們?cè)诔龉ざ蝺艋瘹夤芫€上加了個(gè)快速切斷閥UVll。自從安裝運(yùn)行來(lái)看效果比較好。當(dāng)系統(tǒng)需要緊急停車時(shí)只要關(guān)閉UVll就能保證后系統(tǒng)的安全。這樣給現(xiàn)場(chǎng)操作人員爭(zhēng)取了大量的時(shí)間關(guān)閉出工段閥門。消除了安全隱患。此外我們?cè)诔龉ざ未箝y加了個(gè)4寸的副線，從副線凈化氣流量在全開的情況下能達(dá)到40000Nm/h。為了確保安全在副線上加了個(gè)自調(diào)閥門HV01并安裝了前后截止閥門。流程見(jiàn)圖2

我們知道系統(tǒng)壓力不僅關(guān)系到低溫甲醇洗工段外還影響到氣化、變換、合成安全穩(wěn)定運(yùn)行。所以說(shuō)大系統(tǒng)安全穩(wěn)定來(lái)說(shuō)壓力穩(wěn)定是首要條件。穩(wěn)定壓力可以通過(guò)合成氣壓縮機(jī)來(lái)粗調(diào)，通過(guò)調(diào)節(jié)HV01達(dá)到微調(diào)前系統(tǒng)壓力來(lái)穩(wěn)定生產(chǎn)系統(tǒng)達(dá)到了很好的效果。對(duì)于低溫甲醇洗系統(tǒng)來(lái)說(shuō)吸收塔的壓力對(duì)脫硫脫碳都有很重要的影響。根據(jù)亨利定律可知壓力越高，氣體在甲醇中的溶解度越大。由于H2S的溶解度在同等條件下遠(yuǎn)大于CO₂的溶解度。所以說(shuō)只要是吸收塔壓力只要不是大的波動(dòng)對(duì)凈化氣的脫硫指標(biāo)影響不大。然而CO₂對(duì)壓力很敏感。實(shí)踐證明通過(guò)微調(diào)HV01改變壓力0.05MPa就能影響到出口凈化氣的CO₂指標(biāo)改變?cè)?.1%左右。從而達(dá)到合成氣氫碳比的目的而對(duì)H2S的吸收沒(méi)有明顯的影響。這樣做的好處主要可以用循環(huán)量來(lái)粗調(diào)凈化氣CO₂含量，用HV01來(lái)微調(diào)系統(tǒng)壓力達(dá)到精調(diào)CO₂在一個(gè)平衡值。對(duì)于凈化系統(tǒng)來(lái)說(shuō)穩(wěn)定循環(huán)量對(duì)于整個(gè)低溫甲醇洗安全穩(wěn)定運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用。

2 總結(jié)

低溫甲醇洗工藝發(fā)展到今天已廣泛應(yīng)用到大規(guī)模的化工裝置中，但是在各個(gè)廠的運(yùn)行中會(huì)暴露新問(wèn)題這就需要我們工藝人員及時(shí)分析并拿出解決方案使我們的裝置長(zhǎng)周期安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn):

[1]陳敏恒化工原理IMl北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1999