低溫甲醇洗凈化氣中總硫超標的研究及對策

國家能源集團寧夏煤制油分公司凈化合成廠 寧夏 銀川 750001

低溫甲醇洗工藝起源于50年代初的德國，是國際上最經濟、凈化度較高的脫硫技術。該技術借助甲醇良好的吸收功能，在高壓和低溫下吸收、去除H2S和CO2、等酸性氣體。內部氣體脫硫和脫碳工序中，同時在同一列中可被選擇性地分段目的，具有電耗量小、蒸汽耗量少、溶劑價格低等明顯優勢，可以在控制凈化氣中硫超標問題方面發揮重要作用。

1 凈化氣中總硫含量的影響因素

低溫甲醇洗工藝采用的是物理吸附方法，能夠充分發揮對低溫甲醇洗的吸收作用，去除掉了其中的酸性氣體。依照工藝原理，將影響精華總硫含量的各類因素綜合考慮。

1.1 操作壓力的影響 低溫甲醇洗工藝應用過程利用的是操作壓力。施加的操作壓力越大，呈現的吸收性越好，且H2S和CO2的分壓量、吸收效率方面都能產生更好的積極作用，是出裝置氣體內部改善自身凈化效果的重要方式。

1.2 操作溫度的影響 低溫狀態下氣體的吸收脫除效率較快。甲醇液的溫度控制主要采用丙烯酸壓縮制冷，甲醇溶解，CO2在閃蒸柱中逐級閃蒸，在低溫甲醇洗滌過程中進行N2氣體提取..達到降溫效果。低溫甲醇洗工藝所處環境的溫度越低，硫化物就能吸收更多，如果閃蒸塔底部溫度可以下降到-58℃，此時的溫度貧甲醇會處于-42℃的低溫狀態。而系統內部的實際冷量不符合規范化要求時，貧甲醇在吸收塔內部會呈現出較高的溫度值，系統的吸收性能會逐漸下降，影響了H2S的脫除效率，原料氣中仍然會存在大量硫化物，導致總硫含量超出標準值。

1.3 甲醇循環量 凈化氣的有效控制需要注重甲醇循環量的影響性，循環量小，甲醇在H2S吸收作用方面也會下降，H2S不能按照預期設想從氣相中完全洗滌，導致硫含量；也可以通過對系統內部增加甲醇循環量的方式，將氣液比、吸收動力得到明顯提升，為H2S從原料氣中完全脫除創造條件。在通常情況下，以萬標方氣量為單位，具體的循環量會有12t/h-14t/h。

1.4 甲醇再生效果 甲醇再生效果在脫除凈化氣中硫含量方面具有重要作用，低溫甲醇洗系統內部能夠直接通過3種方式達到甲醇再生。甲醇具有的吸收劑功能，可以溶解H2S和CO2，如果甲醇不能有較好的再生效果時，一定量的CO2和硫化物不能有效排出，循環甲醇不能充分發揮原有的吸收洗滌功能，影響了甲醇的吸收效率。

1.5 甲醇含水量 加強低溫甲醇洗各項指標的控制，需要注重貧甲醇中的水含量，水含量過多時吸收效果下降，也會腐蝕設備。相較于純甲醇，甲醇中富含的水有5%的含量時，CO2的溶解性將產生15%的下降量；H2S溶解度也會在統一狀態下明顯降低。溶液系統內的水含量需要借助甲醇水分離塔，完成甲醇洗滌系統中的水分脫除處理。所以，甲醇分離塔工況能夠直接影響到甲醇脫水作用的應用效果。

1.6 系統中的NH3含量 洗氨塔如果不能順利完成洗滌工序要求，甲醇洗系統內的NH3不能完全脫除，逐漸累積下來，導致熱再生甲醇會與氨發生作用，(NH4)2S產生，直到其抵達吸收塔頂部時，才能進行分解、排出硫化氫過程，家中凈化氣中的硫化物含量。

1.7 氣提氮氣的壓力和流量 低溫甲醇系統在正常生產條件下基本處于穩定狀態，甲醇再生效果會在氣提氮氣壓力、流量波動的共同作用下發生變化。如果氣提氮氣壓力、流量發生突發性的波動情況時，要對氣體氮氣量進行適當調整。

1.8 換熱器內漏 粗煤氣的壓力較高，如果粗凈煤氣換熱器從內部出現泄露問題，粗煤氣會進入凈化氣竄動起來，硫含量增大。如果富硫甲醇、貧甲醇換熱器都出現泄露問題時，兩者會直接混入、融合，增大了凈化氣中硫元素的總含量。

1.9 吸收塔塔板浮閥脫落 如果低溫甲醇洗滌系統與粗煤氣連接過快，粗煤氣會迅速流動于吸收塔內部，造成塔板吹翻，塔板浮閥吹倒等情況，導致系統運行發生短路故障，不能達到與氣液之間的有效接觸，吸收力和具體的洗滌量都會受到很大限制，使硫含量超標。

2 凈化氣總硫含量超標問題的應對方法

2.1 注重變換氣中氨含量的控制 大氣中的氨元素會直接影響到硫含量的凈化處理。為了實現變換氣中氨含量的有效控制，需要將變換氣溫度控制在35℃以內，在出變換裝置中加大洗氨塔的實際洗滌量，進而洗滌清除變換氣中的氨，使其降低到20ppm以下，同時在分析變換氣的具體情況時加入氨含量的分析內容。

2.2 提高循環甲醇純度 甲醇的純度能夠直接影響到吸收能力。為了提升循環甲醇質量，需要將熱再生塔底的溫度控制在97℃、操作壓力處于0.185MPa，在系統工況長期穩定的狀態下，貧甲醇總流量會小于50ppm；加強控制甲醇水塔內部的蒸汽量，使其處于穩定狀態，并增大水塔負荷，通過強化脫水的方式，將貧甲醇中的水含量控制在1%以內；新鮮甲醇可在必要時加入系統，從而提升貧甲醇的整體質量。

2.3 對預洗系統送液 熱再生塔回流液應送入提取草進行處理，在P008泵回流管廊處增加三通及閥門方式至K005塔板清洗液管道取樣點閥門..如果吹掃氣體是高的硫含量，所述需要將P008-B002的手閥打開一部分，在B002中送入富硫甲醇和含氨甲醇進行再生，確保貧甲醇在系統內的貧度。熱再生塔優化設計如圖1所示。

2.4 向系統外部排氮 氨含量的控制必須從源頭抓起，需要積極利用向外部排放氨的方式。熱再生塔內的多個管線要分別加入排放點，經過火炬燃燒的有效處理后，氨的對外排放量要盡量限定在系統壓力允許范圍。

3 結束語

低溫甲醇洗工藝在實際使用過程中，要注意前后系統內低溫甲醇洗的影響性，及時進行整改，堅決杜絕照搬案例經驗情況。通常，投用過程中的實際指標存在與設計指標不相符情況，如壓力指標會受地勢不同發生變化屬于正常現象，需要對其成因展開分析，確定凈化氣中影響硫含量變化的關鍵因素。