氨對低溫甲醇洗的影響及控制

張凱

摘 要：低溫甲醇洗滌工藝廣泛應用于煤化工企業，是煤化工生產過程中的重要環節。它利用CO、H2S等酸性氣體在低溫甲醇中進行高溶解度和選擇性的脫硫脫碳。但低溫甲醇洗系統在脫硫脫碳過程中不可避免地會出現氨的積累。如果系統中的氨含量過高，將對系統的運行產生不利影響。反之，如果氨含量過低，則會加劇設備和管道的腐蝕。因此，有必要嚴格控制低溫甲醇洗滌系統中的氨含量。本文介紹了氨對低溫甲醇洗的影響及控制，希望在實際的發展過程中能夠為相關人員提供一定的幫助。

關鍵詞：低溫甲醇洗;影響;控制

1. 換向氣中氨的來源及變化趨勢

低溫甲醇洗系統中的氨由上游換檔裝置的換檔氣引入，換檔氣中的氨由氣化裝置的氣化爐中氮氣和氫氣反應產生。在整個過程中，換向氣中的氨通過換向裝置氨洗滌塔的水洗吸收去除，不凝性氣通過汽提塔的蒸汽加熱提取，送到硫回收裝置的制硫爐進行氨的燃燒分解。但由于各種原因，在低溫換氣甲醇洗滌系統中仍引入微量氨。在低溫甲醇洗裝置中，氨被低溫甲醇吸收后，循環到有甲醇的熱區。雖然在熱再生塔中會以氣相形式蒸發，但一部分氨經過冷水機組冷卻后，會與甲醇蒸汽在熱再生塔回流槽中冷凝，返回熱再生塔。同時，另一部分氨將被冷水機組冷卻后與甲醇一起返回硫化氫濃縮塔，也作為熱再生塔的物質來源。在這部分，氨的損失是非常小的。長期來看，氨會在低溫甲醇洗系統中積累。

2. 氨對低溫甲醇洗裝置的影響

2.1氨對低溫甲醇洗裝置的負面影響

熱再生塔頂部低溫區形成銨鹽結晶，嚴重堵塞管道。低溫甲醇洗系統中的氨與甲醇連續循環，在甲醇熱再生塔中以氣體形式蒸發。在熱再生塔頂氣相中，甲醇蒸汽、CO、H2S和少量氨是主要成分。為了回收這部分甲醇，在塔頂設置冷水機進行制冷，制冷溫度可達-40℃。在熱再生塔冷段，由于熱再生塔塔頂的酸性氣體中CO和H2S濃度較高，很容易與氨反應生成碳酸氫銨和硫酸銨。長期積累，會產生大量的銨鹽結晶，堵塞冷水機組管束、酸氣濃度線和相關儀器的誘導壓力管。此時熱再生塔頂部與氣相邊界處閥門之間的壓差增大，影響甲醇再生的運行，有些儀器的檢測可能會失真。

2.2影響貧甲醇的吸收效果，增加能源消耗

低溫甲醇洗滌系統的主要功能是利用低溫甲醇對變換氣進行脫硫脫碳。影響貧甲醇對CO和H2S吸附能力的最重要因素之一是貧甲醇的pH值和貧度。一般來說，貧甲醇的pH值在7-8之間，低溫甲醇對硫、二氧化碳等酸性氣體有較好的吸附效果。如果氨含量過高或過低，低溫甲醇的吸收能力就會減弱。另外，如果氨含量過高，會增加稀甲醇的粘度，造成甲醇起泡，也會影響稀甲醇的吸收效果。因此，在相同的要求和條件下，為了滿足合成氣的指標要求（總硫含量小于0.1ppm，CO含量控制在.5%-3.0%），將增加貧甲醇循環量，從而增加能源消耗，包括電力消耗，循環水和制冷劑負荷等。

2.3影響合成氣純度

送至下游的合成氣的一個重要指標是總硫含量不超過0.1ppm，否則會造成下游甲醇合成裝置催化劑中毒。低溫甲醇洗滌系統中的氨與熱區H2S反應生成硫酸銨。硫酸銨再循環到甲醇洗滌塔頂部，與甲醇一起分解生成H2S。嚴重情況下，合成氣中硫含量超標。關于硫酸銨的分解機理尚無定論。我認為這是由于熱再生塔區高濃度H2S和氨發生反應，產生了硫化銨。隨著硫化銨循環到甲醇洗滌塔，由于H2S的濃度很低，幾乎為零，隨著貧甲醇與工藝氣的接觸干擾，硫化銨更容易分解成H2S。一般來說，貧甲醇中的氨含量不超過100mg/L，不會對系統產生不良影響。

2.4會增加系統的甲醇損失

低溫甲醇洗滌系統在正常運行過程中，不可避免的會伴隨氣相組分失去部分甲醇。當氨含量過高時，需采取一些措施增加甲醇損失。.氨水對低溫甲醇洗裝置的積極影響低溫甲醇洗系統中氨含量越低越好。在低溫甲醇洗滌系統中，存在大量的酸性氣體。另外，如果低溫甲醇洗滌系統的pH值較低，設備腐蝕產生的雜質會影響某些換熱器的換熱效果，導致系統制冷量失衡，運行波動。因此，控制系統適當的氨含量和pH值，既有利于設備的防腐，又有利于系統的正常運行。

3. 低溫甲醇洗系統中氨含量的判斷

低溫甲醇洗滌系統中判斷氨含量最直接的方法是對貧甲醇的氨含量和pH值進行取樣分析。一般來說，貧甲醇中的氨含量不超過100mg/L，pH=8-9。另外，當系統內氨含量積累過多時，甲醇熱再生塔區域的壓差會增大，操作壓力會增大，酸氣濃度管線的流量會減小。在正常情況下，熱再生塔頂部與酸氣電池限界區閥門之間的壓差約為0KPa，在銨鹽堵塞的情況下可達到45kpa甚至更高。這些參數可以幫助我們判斷。

4. 低溫甲醇洗系統氨含量的調整方法

通過調節上游換氣來調節進入甲醇洗系統的氨上游換擋裝置設有氨洗滌器。在低溫甲醇洗的上游用氨水洗滌去除氨。因此，可以通過調節氨洗水的溫度來調節氨洗效果。

通過調整低溫甲醇洗裝置來調整系統中的氨含量。氨排放甲醇熱再生塔氣相酸氣工藝設有氨排放管道。當系統pH高或熱再生塔之間的壓力差和酸氣電池限制增加，可以認為系統的氨含量很高，和系統中的氨排放的酸性氣彈或下游單位治療通過氨排放管道。

酸性氣體再加熱。當酸氣管道或酸氣濃度管道堵塞時，可降低冷水機組負荷，對酸氣進行再加熱。當酸性氣體冷卻后的溫度10℃以上，碳酸氫銨逐漸分解，之間的壓力差和熱再生塔的頂部和閥門在酸性氣體邊界地區減少顯然，酸氣濃度線的流量逐漸開始上升。排水氨在熱再生過程中與酸性氣體以氣相形式上升到塔頂，經過頂冷器冷凝。在塔頂回流槽中，液相中氨的含量也很高。因此，我們也可以通過排出這部分液相來減少低溫甲醇洗系統中氨的積累。甲醇替代也可將含有氨的部分甲醇送出，同時加入新鮮甲醇，達到氨還原的目的。我們不得不說的是，無論是氨排放、再加熱、液體排放還是甲醇更換操作，都會在很大程度上造成甲醇損失，而且還可能對下游設備的工況產生一定的影響。

目前，換向氨洗滌塔的洗滌水量控制在4.5Nm3/h左右。氨濃縮區再生塔回流液槽排出一部分氨含量高的甲醇，合格的精制甲醇同時送入系統。目前仍采用前期污水處理技術改造方案，但經過長期的統計計算，此處甲醇排放量基本占低溫甲醇洗滌甲醇消耗量的60%。為了進一步降低產品的生產成本，下一步是將含氨管道直接排放到雜醇油中直接輸送。由于對雜醇油質量的影響，現改用氣化灰水，低溫甲醇洗滌裝置的運行成本將進一步降低。機組啟停時，氣割過程中要保持壓力穩定。在啟動和關閉的過程中，氮的打開灌裝閥在系統的每個部分應該合理地調整，只要能保證系統壓力和甲醇循環可以維護，以減少甲醇過度排放所造成的損失。轉換管道已更改為備用管道。嚴格控制的發生各種各樣的運行，減少，滴和泄漏在低溫甲醇洗網站，收集的問題不能及時處理，首先收集成甲醇收集罐、泵直到甲醇水離開了塔，然后凈化回收。甲醇定期從再生塔回流液槽的氨排放管道排出，氨濃縮區再生塔回流液槽排出一部分氨含量高的甲醇。目前采用前期污水處理技術改造方案進行改造，含氨管道直接排放為雜燃油直接輸送。

5. 結束語

低溫甲醇洗滌系統中氨的含量對系統的運行有很大的影響。需要將其控制在一定適宜的范圍內，才能對工藝系統的控制、設備維護和能耗起到積極的作用，從而獲得最佳的效益。

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（新鄉市中新化工有限責任公司，河南 新鄉 453800）