低溫甲醇洗運行總結

付浩冉

摘 要：低溫甲醇洗常用于氣體雜質的排除，在工業中有著十分廣泛的應用。但是在使用中，整個設備的開停車會出現各種問題。基于此，本文從低溫甲醇洗的技術原理和工藝流程入手，分析開停車期間和正常生產時的一些操作建議和后期流程改造，希望可以借此給相關的研究提供一定的參考意見。

關鍵詞：低溫甲醇洗；工藝流程；改造

本裝置接收上游送來的含硫、氨等雜質的水煤氣經過一步耐硫變換然后通過低溫甲醇洗將氣體雜質脫除，將合格的甲醇合成氣送去甲醇裝置，同時產出酸性氣送去硫磺回收裝置以及高純度的CO2氣體。下面就簡述一下低溫甲醇洗單元技術原理和工藝流程以及開停車期間和正常生產時的一些操作建議和后期流程改造。

1 技術原理和工藝流程

1.1 技術原理

拉烏爾定律和亨利定律是研究任何氣體氣液相平衡的兩個基本定律，在甲醇中的氣液相平衡一樣遵循這兩個基本定律。

拉烏爾定律：溶液中溶劑的蒸氣壓即是純溶劑的蒸氣壓與氣摩爾分數的乘積。

亨利定律：在一定的溫度和平衡狀態下，一種氣體在溶液里的溶解度與該氣體的平衡分壓成正比。

實驗結果證明，在稀溶液中溶質若服從亨利定律，則溶劑必服從拉烏爾定律。

吸收分離便是利用溶劑對氣體混合物中各組分溶解度不同，有選擇性的吸收溶解度大的氣體，從而達到從氣體混合物中除去或進一步回收該氣體的目的。低溫甲醇洗工藝是基于CO2、H2S、COS等雜質在低溫水煤氣中的溶解度，H2、CO等有效氣體的溶解度很小，且甲醇對各種雜質氣體的選擇性非常高的原理，在高壓和低溫的條件下，利用冷甲醇吸收水煤氣中的雜質如CO2、H2S以及COS等有機硫化物，吸收雜質氣體后，甲醇經加熱減壓再生，并將高濃度的CO2和H2S酸性氣體分解回收，甲醇再生后回收甲醇。系統的低溫可以通過丙烯冷凍和分級解吸得到。經低溫甲醇洗工藝處理后的氣體凈化度特別高，總硫可降至0.1ppm以下，CO2可降至2.5%以下，并可脫除氣體中的水份，使氣體完全干燥。

1.2 工藝流程

含硫、氨等雜質的水煤氣進入低溫甲醇洗裝置后，經過原料冷卻器和水分離罐后在甲醇洗滌塔中用甲醇溶液于較高壓力和低溫下將原料氣中絕大部分硫化物和二氧化碳吸收下來，然后在CO2產品塔中，經過降低壓力閃蒸富液甲醇得到純凈度較高的CO2產品，在H2S濃縮塔中通過多次閃蒸循環吸收和氮氣氣提，使甲醇溶液中的硫化物濃縮，同時，為系統提供了大量的高能量冷卻。最后，在熱再生塔中，在較低壓力和較高溫度下分析了甲醇溶液吸收的硫化物和CO2，得到了高硫化物酸性氣體，同時甲醇溶液也得到了徹底再生。廢水經熱回收后排往公用工程裝置。CO2尾氣送往CO2尾氣洗滌塔，洗滌后的氣體回收利用或高點排放。富含H2S的酸性氣進入硫磺回收裝置。

2 操作建議和后期流程改造

2.1 低溫甲醇洗系統導氣前半小時投用噴淋甲醇和氣提氮氣

由于從上游變換單元過來的水煤氣里含有大量的水分，在水煤氣進入低溫甲醇洗單元時必須將氣體中的水分脫除防止溫度過低氣體中的水分凍結管道和設備，所以在低溫甲醇洗系統導氣前半個小時要投用前系統噴淋甲醇將管道充分濕潤，并將進原料氣預冷器內建立起一定的液位形成液封以防止進入甲醇水分離系統的管道氣液夾帶。

甲醇洗滌塔是個低溫塔，從變換單元送來的水煤氣溫度在25-30℃，必須將這股水煤氣降溫之后再進入低溫設備，系統導氣之前低溫甲醇洗系統已經建立甲醇循環并通過丙烯壓縮機輸送冷量將系統循環甲醇溫度降至-30℃左右，所以在導氣前半小時將硫化氫濃縮塔的氣提氮氣投用，氣提氮氣從硫化氫濃縮塔塔頂經過原料氣冷卻器將進系統的水煤氣降溫后送去尾氣放空筒排放至大氣。

后期改造：系統運行中發現原料氣冷卻器存液量有限難以達到液封的目的，極易造成氣液夾帶并引發高壓竄低壓事故，同時為了后期在系統運行過程中可以緊急切出甲醇水分離系統，在出原料氣冷卻器液相管道上和進甲醇洗滌塔前水分離器液相出口管線上各加了一道手閥進行限流，在平時運行過程中使用手閥限流使原料氣冷卻器內留有足夠的液位形成液封，也可在甲醇水分離系統設備緊急搶修時將低壓系統徹底與前高壓系統隔離開進行檢修工作。

2.2 停車時易造成硫化氫濃縮塔塔底富甲醇溫度低溫連鎖

水煤氣退出低溫甲醇洗系統后，甲醇洗滌塔內失去了進氣物料，在塔盤上積聚的大量低溫甲醇回落至塔釜，同時由于進甲醇洗滌塔的低溫甲醇不再進行吸收放熱，大量冷量積聚于塔釜，塔釜液位急劇上升，液位自調閥就會隨之開大，冷量后移至中低壓系統從而引發硫化氫濃縮塔塔頂溫度低溫連鎖動作導致甲醇循環中斷。

操作建議：在低溫甲醇洗系統準備退氣時，將各個激冷器閥位關小提前將冷量退出低溫甲醇洗系統，同時將甲醇洗滌塔上下塔的液位以及中壓系統的兩個分離罐盡量降低以留有足夠的操作彈性空間，在水煤氣退出低溫甲醇洗后中控操作人員及時根據液位自調閥的開度和遠傳液位指示來更改甲醇洗滌塔上下塔液位以及中壓系統兩個分離罐的液位設定值來控制向后系統的冷量輸送量以保證后系統溫度不會急劇下降從而引發硫化氫濃縮塔塔底富甲醇溫度低溫連鎖導致甲醇循環中斷。操作時應注意及時跟蹤各塔罐液位和調閥的開度防止前系統液位波動而導致后系統的波動。

2.3 系統運行中酸性氣管線銨鹽結晶引起甲醇再生系統溫度連鎖

在甲醇再生系統中，氨和硫化氫以及一部分甲醇蒸汽被分離出來經過塔頂出口水冷器和激冷器進入分離罐將甲醇分離掉，含氨和硫化氫的酸性氣一部分送去硫磺回收裝置一部分送回硫化氫濃縮塔繼續循環以提升送去硫磺回收的酸性氣濃度保證硫磺回收裝置產出合格的硫磺。在正常運行過程中由于洗氨塔出口溫度高于正常值和原料煤質的變化導致低溫甲醇洗系統內的氨含量逐漸升高引起酸性氣管線銨鹽結晶堵塞管道造成甲醇熱再生塔塔頂壓力升高去硫化氫濃縮塔和硫磺回收裝置的酸性氣流量下降，銨鹽易結晶的部位一般在酸性氣調閥前后及調閥后上彎頭部位和酸性氣去硫化氫濃縮塔的提濃管線止逆閥處，判斷酸性氣管線堵塞根據去硫磺回收和硫化氫濃縮塔的流量變化以及甲醇熱再生塔的壓力變化，當發生銨鹽結晶現象后根據堵塞程度選擇排氨操作或復熱操作。

因為氨極易溶于甲醇，在銨鹽結晶不太嚴重時可以通知現場人員稍開排氨復線將系統累積的氨通過甲醇蒸汽帶去硫磺回收焚燒掉。如果銨鹽結晶已經嚴重堵塞管道甚至將管道完全堵死，那么中控操作工就要進行復熱操作，中控操作工將熱再生系統激冷器液控調閥打至手動操作慢慢關小閥位控制溫升每分鐘≯2℃，將出硫化氫餾分分離罐的氣相出口溫度逐漸提至常溫，同時密切關注酸性氣的流量變化，防止銨鹽結晶管線突然疏通造成熱再生系統和硫化回收裝置的工況波動。

裝置運行過程中發生過酸性氣去硫化氫濃縮塔的提濃管線止逆閥處銨鹽結晶嚴重堵塞管道，中控操作工進行復熱操作，復熱過程中銨鹽結晶管道突然疏通流量恢復正常，導致塔頂壓力急劇下降后回升引起甲醇熱再生塔出塔頂水冷器出口溫度高高連鎖。事后分析原因為銨鹽結晶管線突然疏通調閥閥位沒有及時關小導致塔頂出口流量瞬間拉升，而甲醇熱再生塔頂出口水冷器的設計處理能力有限，瞬間大量蒸汽通過超出了水冷器的負荷，從而引發了水冷器出口溫度點高高連鎖動作將進甲醇熱再生塔及甲醇水分離塔再沸器的蒸汽調閥關閉，溫度降回正常值后將連鎖復位重新恢復工況調整。

操作建議：在正常運行過程中，要定期進行排氨操作，同時中控操作人員可以通過塔頂出口遠傳壓力值與去硫磺回收酸性氣管線上遠傳壓力值的偏差程度來判斷管線的堵塞程度及時進行排氨操作和復熱操作。在復熱操作過程中密切注意酸性氣的流量變化，在疏通初期可適當將流量調閥關小以防止突然完全疏通瞬間大量酸性氣通過將熱再生塔塔頂壓力拉低引起塔頂出口冷卻器溫度高高連鎖導致甲醇再生不合格引起前后系統及下游裝置的工況波動。

2.4 甲醇尾氣洗滌塔尾氣副線要保留一定開度

甲醇尾氣洗滌塔出口管線材質為不銹鋼，但是出了原料冷卻器后為了節省投資管線的材質更換為碳鋼材質，由于甲醇尾氣洗滌塔是個水洗塔，尾氣如果全走洗滌塔勢必要造成塔頂出口尾氣中帶有大量水分與尾氣中的CO2結合形成H2CO3從而腐蝕后續管線，為了達到防腐的目的在環保要求達標的情況下甲醇尾氣洗滌塔的尾氣副線要保留一定開度，以干燥甲醇尾氣洗滌塔出口尾氣達到祛濕的目的防止出原料冷卻器后碳鋼材質管線發生腐蝕現象。

以上僅是低溫甲醇洗操作過程中遇到的一點問題以及自己總結的一些經驗，其中也有針對本套系統的操作局限性僅供參考，不足之處還需繼續改進。

參考文獻：

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