探討低溫甲醇洗工藝甲醇消耗高的問題

武戊良

(甘肅林業職業技術學院，甘肅天水 741020)

隨著人們對環保的意識不斷增強，煤化工領域也向著綠色環保節能的方向發展。常用的氣體凈化的方法主要有物理吸收和化學吸收。其中物理吸收是利用粗煤氣中硫化氫、硫氧化碳、二氧化碳等能溶解于水或某些有機溶劑的特性，采用水洗工藝，碳酸丙烯酯工藝，低溫甲醇洗工藝等。本文探討的低溫甲醇洗工藝利用低溫高壓下酸性氣體在甲醇中的溶解度很大，甲醇循環量小，動力消耗大;凈化度高，出CO2吸收塔的工藝氣中 CO2為8．0 ×10－6，S ＜0．05 ×10－6，CH3OH 為 1．0 ×10－5，不含水;選擇性好，有效氣體損失很少;容易再生，減壓后溶解氣體逐漸解析回收，甲醇廉價易得并可以循環使用等優點，被煤化工領域廣泛使用。但在實際運行過程中也存在系統甲醇消耗過大的問題，需要我們分析探討，并提出技術改進和優化，使該工藝更環保更節能。

1 低溫甲醇洗工藝簡介

一年產60萬t的煤制甲醇裝置，脫硫脫碳工段采用大連理工大學的低溫甲醇洗技術，工藝流程為:來自變換的變換氣進入低溫甲醇洗，經過進料氣冷卻器、分離器進入CO2吸收塔脫硫脫碳段，依次脫除H2S、COS和CO2后經一級原料氣冷卻器，二級原料氣冷卻器復熱后去甲醇合成壓縮工段。來自熱再生塔經多次冷卻的貧甲醇進人CO2吸收塔頂作為洗滌液。中間二次引出甲醇液用氨冷器冷卻以降低由于溶解熱產生的溫升。在吸收塔下段，引出的甲醇液大部分進入閃蒸罐;另一部分溶液經氨冷器冷卻后回流進入脫硫段以吸收變換氣中的H2S和COS，自塔底出來的含硫富液進入含硫甲醇閃蒸罐。從閃蒸罐底部分別產生的無硫甲醇富液和含硫甲醇富液進入H2S濃縮塔汽提。塔底加入的氮氣將CO2汽提出塔頂，然后經尾氣冷卻器回收冷量后高點放空。富H2S甲醇液自H2S濃縮塔底出來后進熱再生塔給料泵加壓，甲醇貧液冷卻器換熱升溫后進入熱再生塔頂部。甲醇中殘存的CO2以及溶解的H2S由再沸器提供的熱量進行熱再生，混合氣出塔頂經多級冷卻分離，甲醇一級冷凝液回流，二級冷凝液經換熱進入H2S濃縮塔底部。分離出的酸性氣體去硫回收單元。從原料氣分離器和甲醇再生塔底出來的甲醇水溶液經泵加壓后進入甲醇水分離塔，分離甲醇和水。塔頂出來的氣體送到甲醇再生塔中部。塔底出來的廢水送煤漿制備工序或去污水處理系統。

2 低溫甲醇洗工藝系統甲醇消耗高的原因分析及改進優化

低溫甲醇洗工藝系統甲醇消耗的主要途徑:(1)甲醇被出CO2吸收塔頂的工藝氣夾帶走。(2)甲醇被出H2S濃縮塔的CO2尾氣夾帶走。(3)甲醇被出熱再生塔的酸性氣夾帶到硫回收單元。(4)甲醇被出甲醇水分離塔底的廢水帶走。(5)CO2吸收塔進料貧甲醇泵出口水冷器泄漏，由于泵出口壓力遠大于循環水側壓力，甲醇漏入循環水，造成甲醇消耗。(6)裝置跑冒滴漏。下面針對不同的消耗途徑進行原因分析，并進行工藝優化或技術改進。

2．1 甲醇被出CO2吸收塔頂的凈化氣夾帶走

在日常運行中發現低溫甲醇洗系統甲醇消耗過大，若判斷甲醇被出CO2吸收塔頂的工藝氣夾帶走，應對出CO2吸收塔頂的工藝氣進行取樣，分析工藝氣中的甲醇含量。工藝包中出CO2吸收塔頂的凈化氣中CH3OH＜1．52×10－4，若分析發現遠大于1．52×10－4，那么甲醇被出CO2吸收塔頂的凈化氣夾帶走。首先進行工藝優化，降低進塔氣中的一氧化碳的濃度，降低一氧化碳的分壓，進而降低塔壓差;同時將CO2吸收塔頂的壓力控制提高0．05 MPa，進 CO2吸收塔的貧甲醇溫度降低2℃，加大CO2吸收塔下塔循環量，這樣可以提高甲醇的吸收能力，甲醇的重度增加，從而減少凈化氣夾帶甲醇。如果通過工藝優化還無法解決甲醇消耗的問題，應從設備角度著手，依次排查吸收塔塔頂除沫器是否損壞，檢查塔盤是否很臟，檢查塔盤浮閥是否脫落，檢查塔內洗滌甲醇分布器，檢查富甲醇冷卻器是否內漏，檢查段間甲醇冷卻器是否堵塞或流動不暢造成泛塔。

2．2 甲醇被出H2 S濃縮塔的CO2尾氣夾帶走

在日常運行中判斷CO2尾氣夾帶甲醇，應分析H2S濃縮塔的CO2尾氣，若尾氣中CH3OH遠大于0．0416%，則認為系統甲醇被尾氣夾帶。首先進行工藝優化，將H2S濃縮塔的操作壓力從0．07 MPa提高到0．09 MPa，從而減少甲醇蒸發;若甲醇消耗的問題仍得不到解決，將汽提氮量從11000 Nm3減少到10000 Nm3。如果通過工藝優化還無法解決甲醇消耗的問題，應進行技術改造，在尾氣管線增加旋風尾氣分離器，將尾氣中夾帶的甲醇分離出來，將分離的甲醇用泵加壓后重新返回系統。

2．3 甲醇被出熱再生塔的酸性氣夾帶到硫回收單元

在日常運行中判斷酸性氣夾帶甲醇，應分析酸性氣成分，若酸性氣中CH3OH遠大于0．1190%，則認為系統甲醇被酸性氣夾帶。首先進行工藝優化，將熱再生塔的操作壓力從0．22 MPa提高到0．25 MPa，從而減少甲醇蒸發;若甲醇消耗的問題仍得不到解決，將熱再生塔的出口水冷器的溫度從50℃降低到45℃，讓更多的甲醇重新回到熱再生塔;增大H2S餾份氨冷器的液氨供給，降低出H2S餾份氨冷器的溫度，讓更多的甲醇在H2S餾份分離罐分離下來。從而減少帶入硫回收工段的甲醇。

2．4 甲醇被出甲醇水分離塔底的廢水帶走

影響甲醇水分離塔廢水中甲醇超標的原因是多方面的，主要從進料量，進料溫度，回流量，進料組成，操作壓力，蒸汽壓力及溫度，靈敏板溫度，塔底溫度等因素。在日常運行中判斷分析甲醇水分離塔廢水甲醇含量大于1．00×10－4，則認為廢水中甲醇超標，此時應適當增加再沸器蒸汽量，將甲醇水分離塔19塊塔板溫度從137℃提高到140℃。設備方面主要從塔板是否被有機聚合物堵塞，塔盤是否脫落，塔底再沸器是否泄漏，影響塔內介質的傳質傳熱。在實際操作中要具體問題具體對待。

2．5 CO2吸收塔進料貧甲醇泵出口水冷器泄漏

在日常運行中判斷CO2吸收塔進料貧甲醇泵出口水冷器是否泄漏，應分析循環上回水中COD和CH3OH，若分析到貧甲醇泵出口水冷器循環上水中COD和CH3OH均為0，循環回水中 CH3OH 達到1．00×10－4，COD 達到100 mg/m3，則認為 CO2吸收塔進料貧甲醇泵出口水冷器泄漏。應將低溫甲醇洗工段停車，對CO2吸收塔進料貧甲醇泵出口水冷器打壓查漏補焊。考慮到貧甲醇泵出口壓力在8．5 MPa，循環水壓力為0．4 MPa，貧甲醇泵出口水冷器壓差太大，出現多次泄漏增加開停車次數，也可以進行技術改造，將水冷器由貧甲醇泵的出口改造到貧甲醇泵的入口，因為貧甲醇泵的入口只有0．1 MPa的壓力，避免了水冷器換熱管內外壁壓差過大容易泄漏的問題。

2．6 裝置的跑冒滴漏

在日常運行中應增強員工的責任心，嚴格執行操作規程，做到不超壓，不超負荷運行，并保證有毒有害氣體檢測系統投用有效。加強日常現場巡檢質量，發現漏點并及時處理。在每次開車前應做氣密性試驗，并檢查安全閥是否內漏，各塔罐、泵體底部導淋盲板是否導盲，以減少甲醇損失。

3 結語

隨著煤制甲醇，煤制天然氣，煤制油的不斷發展，低溫甲醇洗是大型煤化工項目脫除酸性氣的首選技術。通過對低溫甲醇洗加強過程分析、工藝優化和技術改進，降低了低溫甲醇洗工藝的系統甲醇消耗，將系統甲醇消耗降到設計值生產噸甲醇消耗甲醇1．5 kg，達到了節能減排和綠色環保的目的。