摘要：近年来，随着天然气和石油资源的日趋紧张，以煤为原料发展煤化工备受重视，煤化工也成为了我国经济发展与能源安全的长远战略。其中煤气化制备合成气是至关重要的工艺，CO2、H2S、COS等酸性气体净化在气化合成装置中占据重要地位，因此低温甲醇洗技术在煤制甲醇、煤制天然气等煤化工领域受到了极大关注。
关键词：煤化工；低温甲醇洗；装置运行
低温甲醇洗工艺技术成熟，在国内外大型煤化工项目中应用较为广泛，但其工艺流程复杂、控制点多，低温甲醇洗装置在实际生产运行过程中经常出现出塔净化气体及酸性气体温度、成分不稳定的情况，运行不平稳。从低温甲醇洗的原理、生产工艺等方面对影响低温甲醇洗装置稳定运行的因素进行了分析，在实际生产过程中，采取控制低温甲醇洗装置的操作压力、吸收塔的操作温度、吸收甲醇的质量等措施，确保了低温甲醇洗装置的平稳运行，经检验出装置界区的净化气、酸性气体的各项参数符合工艺要求，运行费用大大降低。
一、慨述
基于甲醇洗工艺装置运行过程中，可吸收变换单元所输送的原料气以及未变换原料气中的酸性气体。其通过装置中的闪蒸塔、热再生塔，使甲醇溶液得以再生，并对甲醇进行循环利用。在运行中可通过多种手段节约能量消耗，减少运行成本，并在分离塔排放废水，使其能够满足国家规定的气体和废水排放标准。在甲醇洗装置运行中，甲醇洗装置可在设备内部进行脱硫、脱碳，使被净化气体中总硫的含量小于20ppm，二氧化碳浓度含量在98.5%之下。在对气体进行洗涤之后，甲醇进入装置的闪蒸系统之中，对闪蒸气进行回收，得到更加纯净的二氧化碳气体。在甲醇洗装置的浓缩段中，将溶液中所含的硫化氢溶液进行浓缩，并通过尾气系统进行排放。经过浓缩之后的硫化氢与甲醇的混合溶液送入热再生塔，在热再生塔会将硫化氢等酸性气体进行分离。来自热再生塔的一小股热再生后的甲醇在甲醇分离塔进行甲醇和水的分离，需要维持装置系统中水含量的稳定，将甲醇水含量控制在0.5%以下。为了降低甲醇的消耗，可通过回收等多种手段实现。
二、低温甲醇洗工艺流程
1、吸收系统。根据制造产品的不同，粗煤气经过全部变换或部分变换后，与后续回收的循环气混合，喷入少量的甲醇（防水汽结冰），经换热器A（吸收部分冷量）降温、气液分离器分离出其中水分后，进入甲醇吸收塔，依次脱除H2S、COS、CO2 后出吸收塔，先后经过换热器B、A 回收部分冷量后出界区成为合格的原料气（净化气） 进入合成工段生产产品。来自甲醇再生塔经冷却的贫甲醇约- 60℃从甲醇吸收塔顶进入，吸收塔上段为CO2 吸收段，甲醇液自上而下与气体逆流接触，脱除气体中CO2，CO2 的指标由甲醇循环量来控制。中间两次引出甲醇液用丙烯制冷器冷却以降低由于溶解热造成的温升。在吸收塔下段，引出的甲醇液大部分进入高压闪蒸管A 回收甲醇中溶解有效气体；另一部分溶液经甲醇换热器C 冷却后回流进入H2S 吸收段以吸收煤气中的H2S 和COS，自塔底出来的含硫富液进入高压闪蒸罐B 回收有效气。为减少有效气(H2、CO)损失，从高压闪蒸罐闪蒸出的气体加压后与粗煤气混合进入后续工序。
2、溶液再生系统。从高压闪蒸罐A\B 出来的无硫甲醇富液和含硫甲醇富液进入H2S 浓缩塔，进行闪蒸气提。甲醇富液采用低压氮气气提。高压闪蒸器A 内的无硫甲醇富液不含H2S 从塔上部进入，在塔顶部降压膨胀。高压闪蒸罐B 内的含硫甲醇富液从塔中部进入，塔底加入的氮气将CO2 汽提出塔顶，然后经换热器D、E 回收后，作为尾气高点放空。富H2S 甲醇液自H2S 浓缩塔底出来后进热再生塔给料泵加压后，与甲醇贫液冷却器换热升温进入甲醇再生塔顶部。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆甲醇中残存的CO2 以及溶解的H2S 由再沸器提供的热量进行热再生，混和气出塔顶经多级冷却分离，分离出的甲醇再回流到热再生塔，分离出的酸性气体去硫回收装置副产硫磺产品。从热再生塔底出来的甲醇水溶液经泵加压后进入甲醇水分离塔，通过蒸馏分离甲醇和水。甲醇水分离器由再沸器提供热量。塔顶出来的气体送到甲醇再生塔中部。塔底出来的甲醇含量小于10- 4 的废水送水煤浆制备工序或去全厂污水处理系统。
三、低温甲醇洗装置运行影响因素与控制
1、吸收塔操作温度控制。在生产过程中,低温甲醇溶液吸收酸性等气体温度会逐渐上升,从而影响吸收效果。为此,在吸收塔的上段分两次从塔内抽出甲醇溶液用丙烯制冷器通过液体丙烯的蒸发对其进行提供冷量降温，再次送回吸收塔内进行吸收。为了使吸收塔在较低的温度下平稳运行，需注意以下几点：①粗煤气经过变换后的温度经过洗氨塔洗涤时要确保洗涤水量、水温符合设计要求，从源头上控制温度不超过40 ℃；②换热器A、B 在设计制造时，换热器的参数应根据生产工艺进行反复核算并留有一定的余量，确保粗煤气与出洗涤塔原料气、出浓缩塔的尾气充分换热，最大限度地回收冷量后再进入吸收塔；③换热器、主洗塔及各工艺管线应进行保冷；④上游气化工段原料煤、操作参数不稳定，会导致粗煤气成分不稳定，粗煤气中硫含量过高、CO2 含量过低虑、进吸收塔的煤气压力较低等极端工况都会消耗更多的冷量。根据甲醇洗装置丙烯压缩机运行经验，丙烯压缩机在选型时一般应比理论计算冷量要加30%-40%余量，才能确保吸收塔的冷量供给。
2、装置的压力控制。根据亨利定律，在一定温度下，气体在液体里的溶解度和该气体的平衡分压成正比。从传质动力学角度来看，吸收过程的压力越高，气体分子的运动扩散速率越快，吸收速率越快。为了维持较好吸收效果，控制吸收塔在较高压力下运行；确保粗煤气的正常供应，尽可能在满负荷的条件下操作，当粗煤气供应不足时，关小吸收塔出口调节阀，减少压力损失；根据粗煤气供应量和压力情况，适时调高循环气压缩机的压力；为了提高节流闪蒸制冷效果，以增加系统冷量，控制高压闪蒸罐、H2S浓缩塔的操作压力尽可能的低；适当增加H2S 浓缩塔气提N2 量，降低CO2分压，使溶解的CO2 尽可能地解析出来。
3、吸收甲醇的质量控制。低温甲醇的吸收效果还与甲醇的质量有关，甲醇中含水量达到5%时，CO2 在甲醇中的溶解度会降低15%左右，H2S 等酸性气体的溶解度也会大幅度降低。甲醇中含有其它杂质也会影响吸收效果，甲醇中水含量增加，溶液比重变大，增加了动力消耗，甲醇中含水量增加，还会腐蚀设备、管道、阀门，在低温区还会结冰堵塞设备、管道，从而造成事故。在装置运行过程中出界区的净化气、尾气以及到硫回收的酸性气体会带走一部分甲醇，该部分甲醇，可通过甲醇再生塔底再生的贫甲醇补充，也可外购甲醇进行补充。因此，要控制外购甲醇的质量；由于进塔粗煤气有一定的温度会带进吸收塔一定的水分，要控制进吸收塔粗煤气的温度，进塔前要进入气水分离器彻底分离冷凝下来的水分，控制气水分离器的液位，防止液位过高，气体把水带入吸收塔；控制出甲醇再生塔再生甲醇的质量，定期化验，发现质量变化，要加大甲醇再生塔到甲醇水分离塔废水量，提高甲醇再生塔及甲醇水分离塔再沸器的温度，确保返回系统再生甲醇质量合格。
低温甲醇洗工艺作为是目前国内外比较成熟粗煤气净化技术，具有吸收能力强、操作弹性、大运行费用低的优点。该工艺适用大型煤化工项目中粗煤气的净化。由于原料煤的不稳定，生产出的粗煤气的成分经常波动，而低温甲醇洗装置设备相对较多、管道复杂、控制点多，对吸收剂甲醇的质量要求较高，在生产过程中要控制好各种操作参数，才能确保装置的平稳运行。
参考文献
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论文作者:黄锋卫
论文发表刊物:《新材料.新装饰》2018年9月下
论文发表时间:2019/5/9
标签：甲醇论文; 吸收塔论文; 气体论文; 闪蒸论文; 低温论文; 装置论文; 煤气论文; 《新材料.新装饰》2018年9月下论文;