低溫甲醇洗吸收系統并聯改造探討

成鵬鵬

(山西晉城無煙煤礦業集團天溪煤制油分公司，山西 晉城 048009)

1 概述

晉煤天溪煤制油分公司在2014年技改之前因為造氣使用的是灰融聚技術，因此低溫甲醇洗系統工藝(簡稱低甲系統)的吸收分為兩部分：低壓吸收和高壓吸收，雖然分為兩部分吸收，但是整體上是一套吸收系統。2014年技改之后，造氣使用了最新的航天爐技術，低溫甲醇洗系統(簡稱低甲系統)變為單套高壓吸收系統，隨著系統的不斷優化，在2019年技改時，新增了一套吸收系統，因此低甲兩套高壓吸收系統并聯運行，不僅提升了整體負荷，而且系統的能耗有了顯著的下降。

2 低溫甲醇洗工藝流程的改進

2.1 單套雙吸收系統

低壓吸收：2014年之前，由于造氣裝置和變換裝置的限制，產出的粗煤氣為干煤氣，氣量100 000 m3/h，其總硫體積分數在1.2%左右，因此先經過粗煤氣脫硫塔(E-61201)脫除，壓力為0.6 MPa，使用的是CO2閃蒸塔(E-61204)塔釜的無硫半貧液和H2S閃蒸塔塔釜(E-61205)的含硫甲醇半貧液，粗煤氣脫硫塔(E-61201)頂部出來的粗脫硫氣其中總硫質量濃度降至500 mg/m3。見圖1。

高壓吸收：低甲粗脫硫氣進入變換系統，變換系統出口的變換氣總硫質量濃度為500 mg/m3，氣量100 000 m3/h，經過變換氣脫硫塔(E-61202)和CO2吸收塔(E-61203)將煤氣中的總硫降至<0.1×10-6，壓力為3.0 MPa，使用的是熱再生塔(E-61207)塔釜的甲醇貧液，

圖1 建廠時的低溫甲醇洗工藝流程圖

2.2 單套吸收系統

來自變換工段壓力為3.30 MPa(G)，溫度為40 ℃的變換氣，從底部進入變換氣脫硫塔(E-61202)進行脫硫(H2S、COS 等)，塔頂噴淋洗滌的無硫甲醇為來自CO2吸收塔(E-61203)塔釜富含CO2的甲醇溶液；為了滿足后工序甲醇合成的需要，變換氣中的CO2體積分數需要被脫除到1.0 %左右，脫硫氣從變換氣脫硫塔(E-61202)頂部引出進入二氧化碳吸收塔(E-61203)下部，塔頂洗滌甲醇是來自熱再生塔(E-61207)再生的貧甲醇。見圖2。

2.3 雙套高壓吸收系統

圖2 2014年技術改造后的低溫甲醇洗吸收系統流程圖

在原有的雙塔吸收基礎上，并聯了一套吸收系統：分出的變換氣進新增的洗滌塔E-612301脫硫段。新增洗滌塔脫硫與脫碳設在一個塔內，共分四段，最下段為脫硫段，上面三段為脫碳段。在脫硫段，原料氣用從脫碳段來的部分無硫富甲醇洗滌，將硫化物洗滌至滿足要求后進入脫碳段。脫碳段設有兩臺段間換熱器，上段甲醇經C-612303與富甲醇換熱冷卻器冷卻，中段甲醇經C-612302與半貧液氣提塔段間甲醇換熱冷卻。凈化氣從E-612301塔頂引出，經C-612301與變換氣、CO2氣及氣提尾氣及換熱后送出界區。

E-612301塔的含硫富甲醇與E-61202塔富甲醇合并，E-612301塔的無硫富甲醇與E-61203塔富甲醇合并，兩股混合甲醇經纏繞式換熱器換熱后送入后系統進行減壓閃蒸。見圖3。

圖3 2017年技術改造后的低溫甲醇洗吸收系統流程圖

3 生產情況綜合比較

為了更直觀體現系統改造前、后各項技術指標變化情況，現將一些重要指標數據以圖形的形式進行比較。

3.1 100%負荷下低甲系統改造前、后氣量對比

以2016年的生產數據為基準，從圖4可以看出系統的處理氣量有了明顯上升，而且甲醇產量提升幅度高于氣量的提升幅度。主要因為，有效氣成分更加穩定，有效氣的利用率也不斷提高；副產CO2產品氣量也有一定幅度增加，說明整個低甲系統的吸收和閃蒸過程更加徹底，系統的產能得到了進一步的釋放。

3.2 100%負荷下低甲系統改造前、后循環量對比

從圖5可以看出，低甲系統在改造后，在滿負荷情況下，甲醇貧液總量有了明顯的降低，改造前滿負荷需要420 m3/h的貧液流量，改造后僅需要360 m3/h，利用更少的循環量，處理了更多的凈化氣。主要由于，并聯系統后貧液分為兩股進行吸收操作，在新系統使用了一股半貧液進行吸收操作，甲醇吸收的利用率提高，更加徹底地發揮了甲醇選擇性吸收的特點，與此同時，甲醇富液流量和脫硫塔吸收液也有了明顯的降低，節省了大量的動力消耗。

圖4 技改前、后氣量對比圖

圖5 技改前、后甲醇洗滌量對比圖

3.3 100%負荷下低甲系統改造前后溫度對比

從圖6可以看到在第一次技改后，系統隨著負荷的增加，工藝的變換，對冷量重新平衡后，溫度都有較大幅度的下降，保證了高負荷生產的工藝需要；在第二次技改后，甲醇貧液和富液的溫度雖然有所升高，但是在滿負荷生產時低溫甲醇洗的各項生產工藝指標并沒有超標，全年指標合格。由此可見，雙吸收系統對系統的優化作用明顯。

3.4 100%負荷下系統改造前、后物料消耗對比

從圖7可以看出系統在第一次改造后，由于系統負荷提升，氣量大幅度增加，為保證再生甲醇的品質，消耗的低壓蒸汽增加，但是氣量增加后，在CO2閃蒸塔和H2S閃蒸塔減壓閃蒸的氣量增加，造成解析熱的增加，使得甲醇在后系統中溫度下降較多，用氨量反而呈現下降趨勢。第二次改造后，低甲冷量和熱量有了新的平衡狀態，消耗的低壓蒸汽也有明顯降低，噸醇的蒸汽消耗有小幅度降低；由于排放氣冷量的回收更加徹底，新增的塔器對甲醇的閃蒸效果良好，系統的內部冷量利用率提高，因此使用的來自外部的冷量有一定程度的減小，液氨使用量繼續下降。由于這次改造新增加了三個塔器和一臺高壓泵，整體電量消耗有所增加，由45.5 kWh/t(醇)漲至47.4 kWh/t(醇)，但與此同時，隨著產量的增加，電耗的增加在接受范圍內，隨著系統的穩定噸醇的電耗也基本穩定。

圖6 技改前、后甲醇溫度的對比圖

圖7 技改前、后低溫甲醇洗的消耗對比圖

4 結語

天溪公司低溫甲醇洗系統技術改造后，目前各項運行指標和產能已基本達到改造前的預想值，單日甲醇最高產量由改造前的1 046.11 t上漲至1 327.3 t，日產增幅281.19 t。同時，改造后冷量回收更加徹底，有效氣利用率提高，各項能耗均有所下降。系統回收的CO2氣也由原來的16 000 m3/h增加至18 000 m3/h，同時，將甲醇中吸收的硫化氫全部進行回收，減少了硫化物的排放，增加了硫回收的產能，降低了生產成本的同時，也大量減少了碳排放，減輕了環保壓力。

兩次改造是結合甲醇低溫吸收特性，增加吸收塔、換熱器等設備，充分回收冷量，在低能耗的情況下完成系統滿負荷生產。對選用以航天爐為代表的氣流床氣化技術，配套相應的脫硫脫碳裝置改造具有明顯的應用價值，此次的并聯應用，以期能為希望提效擴能的企業提供一定的參考。