低溫甲醇洗半貧液系統改進及運行總結

余汪炎

(新能鳳凰(滕州)能源有限公司，山東滕州 277500)

新能鳳凰(滕州)能源有限公司(簡稱新能鳳凰)是一家以煤為原料，采用多噴嘴對置式水煤漿加壓氣化技術制取合成甲醇的化工企業，生產能力達72萬t/a。2015年開始，新能鳳凰與上海國際化建工程咨詢公司(簡稱化建)達成合作意向，對裝置能力進行標定并改造，通過填平補齊實現裝置年產90萬t甲醇產能的目標。

1 項目背景

2017年，新能鳳凰依據化建出具的甲醇擴能工藝包，對大連理工低溫甲醇洗裝置進行改造。裝置正常運行后，隨著系統負荷不斷提升，原全貧液系統已無法滿足生產需求。2017年9月20—29日，針對半貧液系統進行投用測試，運行中發現：半貧甲醇投用量達到95 m3/h時(設計值為240 m3/h)，低溫甲醇洗出現凈化氣硫超標現象，裝置被迫停運。為保證半貧液系統正常投用，新能鳳凰先后與化建、大連理工大學溝通，就原系統進行分析和診斷。2018年7月，鳳凰公司對半貧液系統進行改造。

2 改造方案

2.1 原方案問題

低溫甲醇洗系統由2套洗滌系統、1套再生系統組成。2臺洗滌塔均為上部脫碳、下部脫硫工藝，并利用液位差實現甲醇下移。2015年通過對甲醇塔負荷標定，原脫硫段能力可以滿足擴能后需求，將脫碳段原浮閥改造為蘇爾壽MVG固閥，以增大處理能力。半貧系統富碳甲醇引出后，經過新加的甲醇換熱器以及2臺氨冷器后進入CO2再吸收塔閃蒸，再進入低壓閃蒸罐繼續閃蒸后，經半貧甲醇泵打入洗滌塔，形成小循環，進而減少貧甲醇量，避免再生系統改造。

經投用后發現，負荷提升導致下部脫硫段處理能力不足，脫硫段上升氣中硫化氫質量分數達到0.5×10-6～1×10-6，進而對上部脫碳段甲醇造成污染，并形成累積。富碳甲醇隨半貧甲醇泵送至洗滌塔上部，導致凈化氣超標。

另外，原硫化氫濃縮塔尾氣與方案中低壓閃蒸罐上部合并送至后續工段，導致含醇尾氣經絲網除沫器后，液滴下落造成半貧甲醇污染，進一步導致凈化氣超標。

2.2 改造方案

經探討后，對原半貧液流程進行優化。

(1) 原富碳甲醇引出經過換熱器和氨冷器后不再進入CO2再吸收塔，而是進入原閃蒸罐，這樣即使不再投用半貧液系統，2臺氨冷器也能夠利用。半貧液由原裝置二級閃蒸罐引出后，進入低壓閃蒸罐閃蒸，由泵打入洗滌塔，流程短且投用迅速。同時，將半貧液甲醇入塔位置下移至一次冷卻管線回塔處，減少了上部甲醇液量和帶液現象。

(2) 通過技術創新和改造，將溫度為-60 ℃的半貧甲醇與溫度為-17 ℃的富碳甲醇回流匯合，降溫直接送入甲醇洗滌塔脫硫段，提高脫硫段洗滌效果，確保脫硫段上升氣硫含量滿足指標要求。

(3) 隨著負荷的提升，因酸性氣中硫化氫濃度問題影響硫回收操作，對新增塔器進行改造。將硫化氫濃縮塔底，并將富硫甲醇引至該塔，通入氮氣后實現汽提CO2。改造工藝流程后，有效提高了酸性氣中的硫化氫濃度。

3 運行總結

2018年，系統改造后正常開車。新上的2臺氨冷器以及CO2再吸收塔投用效果良好。2018年10月16日，低溫甲醇洗半貧液系統投用，至12月25日，系統降負荷，半貧液退出。隨著產能的提升，半貧液逐步加量，低溫甲醇洗工藝未產生瓶頸，半貧液投用效果良好。

3.1 能耗對比

總結和對比全貧液和半貧液系統運行參數。

(1) 節電

半貧液投用后，貧甲醇循環量由450 m3/h逐步降至390 m3/h。貧甲醇泵變頻效果由18.62%提升至27.2%，按原耗能電量為1 846.92 kW·h計算，消耗能節省電量為158 kW·h。

因為低壓機泵沒有單獨電量表，時間跨度較大，電量統計不明確，所以以電流計算為參考，見表1。

表1 后臺電流統計表

各泵節省電量為21.8 kW·h，按公司內部電價為0.49元/kW·h計算,日節省電費為256.37元。

(2) 耗汽量

2018年12月18日，開始投用半貧液系統，冰機系統耗汽量統計見表2。

表2 冰機系統耗汽量統計表

A.經比較，投用半貧液系統，因部分甲醇直接閃蒸補充冷量，冰機耗蒸汽量明顯減少，日可節能2.5 MPa過熱蒸汽40 t。

B.再生蒸汽及汽提氮：投用半貧液系統以后，低溫甲醇洗各泵因循環量減少，對于甲醇再生塔來說循環量下降，但因硫回收對于酸性氣濃度有要求，需要減少汽提氮來降低酸性氣濃度。

0.3 MPa蒸汽日均增加16 t，氮氣耗量日減少約0.26萬m3(來自日耗統計)，見表3。

表3 甲醇再生塔蒸汽用量及硫化氫濃縮塔氮氣耗量

(3) 運行效益對比見表4，經計算，每日節省費用為8 354.45元。其中，氮氣費用較低，不予考慮。

表4 運行效益對比

3.2 工藝指標

2018年12月8—27日，全貧和半貧系統負荷接近。投用半貧甲醇前，12月8—17日一期洗滌塔壓差最高達56.5 kPa，二期洗滌塔壓差最高達32.2 kPa； 18日以后開始投用半貧液系統，一期洗滌塔壓差下降至54～55 kPa，二期洗滌塔壓差下降至29～30 kPa，指標有所好轉。凈化氣帶醇現象減少，效果十分明顯。

3.3 運行效果

從上述情況來看，高負荷下半貧液系統投用后，優勢如下：

(1) 貧甲醇量下降，變頻節電明顯，再生系統負荷減輕，再生效果好。

(2) 冰機耗蒸汽量減少，節能效益明顯。

(3) 甲醇洗滌塔壓差減小，理論上，凈化氣帶甲醇量減少。

(4) 低壓閃蒸罐處CO2閃蒸，可減少原塔閃蒸量，減少尾氣帶甲醇量。

(5) 比照大連理工大學七塔工藝，在再生塔前增加輔塔，進行汽提，提高再生效果。

3.4 經濟效益

經計算，投用半貧系統每日產生效益價值為8 354.45元，一年(按330 d計算)可實現效益275.70萬元。

4 結語

總體來說，新能鳳凰本次半貧液系統改造完成預期目標，達到裝置擴產要求的同時具備節能創效效果。新能鳳凰通過不斷挖潛、創新，并實現新的突破,也可為其他項目提供支持。