低溫甲醇洗系統(tǒng)運行常見問題及對策探究

劉存龍(大唐呼倫貝爾化肥有限公司，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021000)

低溫甲醇洗系統(tǒng)運行常見問題及對策探究

劉存龍(大唐呼倫貝爾化肥有限公司，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021000)

在工廠的實際生產(chǎn)過程中，低溫甲醇洗系統(tǒng)往往會延伸一系列的問題，例如：CO2的濃度有可能達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，單位時間內(nèi)產(chǎn)品消耗能源過大等問題。對此，本文將圍繞實際情況，對低溫甲醇洗系統(tǒng)中存在的問題進行簡要論述，并且提出對策和辦法。

低溫甲醇洗；常見問題；優(yōu)化；傳熱效率

1 低溫甲醇洗系統(tǒng)概述

在針對粗煤氣包含的CO2以及其他一些有機硫等雜質(zhì)的時候，低溫甲醇洗系統(tǒng)就是關(guān)鍵所在，其效果的發(fā)揮，將會幫助液氨脫離CO以及CH等雜質(zhì)創(chuàng)造一些必要的條件。對于CO2等雜質(zhì)的吸收，甲醇洗系統(tǒng)發(fā)揮的是物理吸收作用，原理是：基于甲醇溶液的作用，圍繞CO2以及有機硫等雜質(zhì)進行物理吸收，進而達(dá)到對粗煤氣中包含的CO2等雜質(zhì)進行脫除的目的。在這一物理吸收流程中，甲醇依托的吸收物理效應(yīng)主要是酸堿反應(yīng)，具體反應(yīng)公式如下：

通過上述公式，我們可以發(fā)現(xiàn)，甲醇自身的特性促使其對于CO2和H2S等雜質(zhì)都具備吸收的作用。在通過具體的實驗之后，針對甲醇的認(rèn)識也得到了一定的深化：如果相對于CO2和H2S等氣體來說，甲醇能夠表現(xiàn)出較高的溶解度，但是針對CO和H2等氣體而言，甲醇的溶解度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。這表明，甲醇的選擇性是非常具備針對性的，伴隨著環(huán)境要素(壓力、溫度)的變化，甲醇對于雜質(zhì)類的吸收效果也將會產(chǎn)生不同的效率。

2 低溫甲醇洗系統(tǒng)的常見問題分析

2.1 低溫甲醇洗冷量不足問題

低溫甲醇洗系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)，其操作流程如果不當(dāng)，那么很容易出現(xiàn)一些問題，例如：因為制冷量效率較低，導(dǎo)致低溫甲醇洗系統(tǒng)難以承擔(dān)加負(fù)荷的任務(wù)，進而影響整個合成氨系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。之所以會出現(xiàn)這樣的問題，原因是多方面的：第一，在生產(chǎn)流程中，對貧液吸收液的量難以把握。在氨合成系統(tǒng)，低溫甲醇洗系統(tǒng)要想獲得一定的冷量，主要是依賴于氨混合吸收制冷裝置，而其中承擔(dān)換熱任務(wù)的為C-02貧富液熱交換器。不過在實際操作過程中，C-02貧富液熱交換器的質(zhì)量或者運轉(zhuǎn)存在問題，那么其產(chǎn)生的阻力將會影響J-02濃氨水泵，進而無法承擔(dān)加負(fù)荷的重?fù)?dān)。一般來說，如果存在上述問題，那么J-02濃氨水泵的負(fù)荷電流極限值只有180A，而正常值通常都是260A，如此一來，氨壓機內(nèi)氨蒸發(fā)的速度將會變快，制冷能力受到非常大的影響，甲醇溫度也難以得以制冷；第二，制冷裝置自身的供氨量與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)存在較大出入，例如：國內(nèi)大多數(shù)氨混合吸收制冷裝置的供氨量在設(shè)計之初，其標(biāo)準(zhǔn)為18t/h，但是在實踐操作中，多數(shù)都只能維持在12t/h-14t/h。如此一來，制冷裝置本身的供氨能力就差強人意，甲醇要想發(fā)揮較好的吸收效果，難度顯然較大。

2.2 開停車問題

在低溫甲醇洗系統(tǒng)中，開停車系統(tǒng)是一個非常重要的組成部分，一般分成兩個部分：其一為溫度回溫以后建立起來的循環(huán)降溫開車，其二則是在較短的暫停時間后，系統(tǒng)基于低溫狀態(tài)直接開車。在開停車的操作中，如果操作不當(dāng)，有可能造成甲醇消耗高的問題。例如：如果屬于暫停低溫開車的狀態(tài)，那么甲醇的損失，多數(shù)原因都是因為工藝氣流量的變動而引發(fā)的，這種甲醇損失往往能夠被控制在一定的數(shù)量內(nèi)。與之比較，循環(huán)降溫開車狀態(tài)下，許多工藝操作參數(shù)都存在較大幅度的變化空間，如此一來，甲醇消耗的量很有可能超越可承受的范圍。低溫甲醇洗系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的流程中，循環(huán)甲醇的溫度是最重要的影響要素。通過上文可知，低溫甲醇洗系統(tǒng)的目標(biāo)便是將工藝原料氣體中的CO2和H2S等雜質(zhì)進行洗脫，而影響洗脫效率高度的因素便是溫度的變化。只有保證溫度持續(xù)在一種低溫的環(huán)境，甲醇的吸收效果才能夠達(dá)到。除此之外，氣壓也有可能和溫度產(chǎn)生一定的聯(lián)系，如果持續(xù)保證低溫狀態(tài)，那么甲醇的蒸氣壓速度將會下降，如此一來，甲醇的吸收就能夠獲取更多的時間，反之則會造成甲醇能耗的增加。所以，要想確保系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程中甲醇擁有一個良好的吸收效果，不僅僅要保證低溫環(huán)境的塑造，還要盡可能地從多方面來考慮甲醇能耗的優(yōu)化和減小。通常來說，對于甲醇溫度的控制，可以在-40℃— -60℃的范圍內(nèi)進行控制。

2.3 甲醇水分分離塔廢水排放問題

甲醇水分離塔的運轉(zhuǎn)，可以將甲醇吸收雜質(zhì)氣體過程中可能產(chǎn)生的水、粉塵等成分進行廢料排放，不過在廢料排放的時候，因為技術(shù)原因，一部分的甲醇有可能伴隨著水、粉塵或者其他顆粒物的排放而排放，如此一來，整個甲醇洗系統(tǒng)的甲醇損耗將會提升。因此，在一定程度上，甲醇水分離塔的排污準(zhǔn)確性和效率，將會對系統(tǒng)損耗的甲醇造成一定的影響。通常而言，在排放廢料的時候，正常甲醇包含的指標(biāo)應(yīng)當(dāng)在0.0012%的水平，不過系統(tǒng)在運轉(zhuǎn)過程中，有可能導(dǎo)致蒸汽管網(wǎng)的壓力發(fā)生一定的變動，進而直接影響廢料排放過程中甲醇的含量，其水平也提升到了0.1%的程度，如此一來，甲醇消耗量大大提升。

2.4 CO2以及尾氣攜帶甲醇問題

系統(tǒng)開車的過程中，伴隨著負(fù)荷的陸續(xù)增長，CO2解析塔以及H2S濃縮塔等裝置的運轉(zhuǎn)負(fù)荷將會在短時間發(fā)生劇烈的變化，對于CO2和其他尾氣的排放速度也會隨之提升，從而造成部分甲醇會跟隨著尾氣等物質(zhì)排放速度的加快而相繼伴隨而出，最終被排除離開裝置以外。這一情況的發(fā)生，顯然會造成系統(tǒng)本身損耗的甲醇提升，經(jīng)濟效益難以保證。

3 低溫甲醇洗系統(tǒng)問題優(yōu)化對策

3.1 優(yōu)化貧液吸收裝置系統(tǒng)

通過上文，我們可以發(fā)現(xiàn)，在貧液吸收的流程中，氨混合吸收制冷裝置是一個非常重要的環(huán)節(jié)，所以為了盡可能地優(yōu)化貧液吸收效果，可以對原來的板式換熱器進行剔除，換上效果更好的列管式換熱器，除此之外，還需要添加螺旋式換熱器，這樣做的主要目的是為了更好地控制裝置內(nèi)的貧液吸收液溫度。通過如此改造，一般來說，貧液吸收量將會達(dá)到一個良好的標(biāo)準(zhǔn)水平。

3.2 靈活調(diào)節(jié)操作壓力

如果將溫度保持在一定的水平下，液體中氣體的溶解度將會伴隨著氣體的均衡分壓，呈現(xiàn)出正相關(guān)的關(guān)系。除此之外，如果對吸收壓力進行提升，那么將會加快氣體分子的分散效率，推動吸收的壓力將會提升，吸收速度也將隨之加快。所以，基于上述原則，提升操作壓力，保證氣體和液體的接觸面積和效率，可以盡可能地提升氣體凈化的效率，如果硬件以及軟件條件允許的話，工廠方面可以適當(dāng)?shù)乜紤]調(diào)節(jié)操作壓力，進而減少系統(tǒng)對于甲醇的消耗量。

3.3 建立恰當(dāng)?shù)募状佳h(huán)量

對CO2和H2S等氣體的吸收，甲醇洗系統(tǒng)是依賴于甲醇的溶解度，而影響溶解度的要素，關(guān)鍵就在于酸性氣和溫度、壓力之間的聯(lián)系，如果保證溫度和壓力都能夠維持在一定的條件，那么酸性氣的溶解度也將會持續(xù)保持在一定的水平。基于傳質(zhì)動力學(xué)的理論內(nèi)容，我們可以發(fā)現(xiàn)：液氣比的值如果越大，那么酸性氣的被吸收效率將會隨之增強。就正常情況來說，甲醇循環(huán)量如果能夠予以擴展，那么氣體和液體在本系統(tǒng)內(nèi)的接觸層次將會愈加完全化，那么傳質(zhì)的效率也能夠滿足生產(chǎn)的需求。不過，如果過度加大甲醇循環(huán)量，有可能對冰機造成一定的磨損，進而失去對甲醇消耗的控制。所以，在設(shè)計和建立甲醇循環(huán)量的時候，一定要謹(jǐn)慎行事，將可能影響甲醇消耗的因素都考慮在內(nèi)，進而研究和設(shè)計一個合理、準(zhǔn)確的液氣比，確保甲醇循環(huán)量與系統(tǒng)操作的適應(yīng)能力，提升系統(tǒng)甲醇損耗優(yōu)化效率。

3.4 對含甲醇廢料進行回收利用

在離開了甲醇水分離塔以后，一些廢料中有可能包含大量的甲醇，就實際情況來分析，這些廢料在經(jīng)過相關(guān)的處理以后，其中包含的甲醇是可以循環(huán)利用的。主要通過以下方式：設(shè)立一條專門的廢水現(xiàn)場排放管線，將其連接甲醇水分離塔，另一端則是牽引至洗滌塔的脫鹽水管線線路上。這一連接的實現(xiàn)，要考慮洗滌塔的正常運轉(zhuǎn)不受影響。通過上述優(yōu)化措施，可以幫助系統(tǒng)實現(xiàn)一個封閉式的循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計，進而加強對廢水中蘊含甲醇的循環(huán)利用。

[1]高青宇.低溫甲醇洗運行與改造簡述[J].西部煤化工.2009，(02).

[2]呂宏洋.降低低溫甲醇洗甲醇消耗的技術(shù)改造[J].化工管理.2016，(26).

[3]王中杰,葉濤.低溫甲醇洗工藝技術(shù)進展及應(yīng)用分析[J].化工管理.2016，(27).

作者姓名：劉存龍(1978- )，男，漢，黑龍江齊齊哈爾人，畢業(yè)院校：齊齊哈爾職工大學(xué)，助理工程師，研究方向：低溫甲醇洗。