摘要：众所周知，甲醇吸收是一种物理洗涤工艺。本文介绍了低温甲醇洗的工艺原理和流程，对低温甲醇洗系统的冷量来源与损耗进行说明，并简要介绍了平衡冷量的方法。针对装置运行中出现的冷量不平衡问题并且导致净化气不合格以及丙烯机问题进行了深入分析，并对现有工艺进行优化达到冷量的充分利用。
关键词：低温甲醇洗；冷量；优化
引言
低温甲醇洗装置通过操作优化和新增贫富甲醇换热器的技改方法，使入吸收塔的贫甲醇温度达到设计值，降低了甲醇循环量，保证了吸收塔出口净化气合格，尾气带冷现象明显好转，丙烯机也稳定到了正常负荷。
1低温甲醇洗工艺流程简介
低温甲醇洗工艺为多塔流程，八塔流程包括吸收塔、中压闪蒸塔、CO2产品塔、H2S浓缩塔、N2气提塔、热再生塔、甲醇水分离塔和尾气洗涤塔。以合成氨装置为例，来自上游的原料气冷却分离出水分后进入吸收塔，脱除了H2S和CO2的净化气送液氮洗工段，富含H2S和CO2的甲醇溶液进入中压闪蒸塔，闪蒸出的闪蒸气与来自液氮洗工段的循环H2一起经循环气压缩机压缩、冷却后返回原料气冷却器回收。中压闪蒸塔上段出来的富CO2甲醇溶液进入CO2产品塔，下段（底部）的含硫甲醇一部分送至CO2产品塔，一部分送至H2S浓缩塔；CO2产品塔顶部产生不含硫CO2，作为CO2产品气，CO2产品塔液相送H2S浓缩塔进一步闪蒸。H2S浓缩塔顶部尾气复热后送尾气洗涤塔，得到的液相送N2气提塔进行H2S提浓；富含H2S和CO2的甲醇溶液则经热再生塔闪蒸、气提实现甲醇的再生，热再生塔塔顶出来的甲醇蒸气/酸性气混合物经冷却、分离后，冷凝液回流，酸性气则复热后送出界区。出热再生塔的甲醇水浓缩液升压后送至甲醇水分离塔完成甲醇、水的分离，其顶部的甲醇蒸气送热再生塔作为气提气，底部出来的废水送至尾气洗涤塔用于洗涤尾气。
2冷量平衡
2.1合适的气提氮量
汽提是物理过程，它用于破坏原气液平衡而建立一新的气液平衡状态，达到分离物质的目的。通过加入氮气使得CO2气液平衡被破坏，CO2解析出来而获得冷量。冷量过多过少都会对系统造成一定的影响。气提氮量过大，将导致冷量直接从尾气系统排出，造成冷量损失，同时还会造成氮气的浪费；气提氮量过小，CO2不能充分解析出来，冷量就不能被解析出来，系统的冷量不足，也将CO2被带到甲醇热再生系统中，使得热再生负荷加大。处理方法：气提时控制合适的气提氮气的量。
2.2冷量的损耗和平衡
低温甲醇洗装置的系统冷量损失主要原因：换热器的换热效率低，冷热交换不充分，冷量回收率降低；系统保冷效果差，局部跑冷现象较大；动设备运行产生的热，会消耗系统的冷量；出装置区的CO2尾气、酸气，会夹带部分冷量；部分CO2未能在汽提塔中充分解析，带到热再生塔中解析，不仅损失冷量，而且增加热再生塔负荷；中压闪蒸气放空，带走系统冷量以及有效气。冷量平衡的方法有：合理调整硫化氢浓缩塔以及气提塔提氮气的用量，使富甲醇中的CO2充分在气提塔中解析，降低再生甲醇所含的热量，减少冷量消耗；适当增加丙烯机组负荷，降低丙烯机组一段入口压力，提高丙烯冷却器的制冷效果，增加丙烯闪蒸的量，为系统带来更多的冷量；提高甲醇的纯度；优化操作，稳定丙烯机组一段入口压力，合理调节甲醇循环量，减少系统波动，提高系统稳定性；合理分配吸收塔下塔比例，提高换热器效率；优化系统工艺，杜绝中压闪蒸气放空。
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3低温甲醇洗冷量不平衡的分析及优化
3.1合适的最低甲醇循环量
在一定的负荷下，系统所具有的冷量一定。甲醇循环量大，单位体积所获的冷量就少，造成温度升高。另外，甲醇循环量大，从冷区带到热区的CO2总量也多了，使CO2解吸量减少，造成冷量损失。处理方法：控制甲醇的循环量在一定的范围内。
3.2合适的气提氮量
气提塔是物理过程，它用于破坏原气液平衡而建立一新的气液平衡状态，达到分离物质的目的。通过加入氮气使得CO2气液平衡被破坏，CO2解析出来而获得冷量。冷量过多过少都会对系统造成一定的影响。气提氮量过大，将导致冷量直接从尾气系统排出，造成冷量损失，同时还会造成氮气的浪费；气提氮量过小，CO2不能充分解析出来，冷量就不能被解析出来，系统的冷量不足，也将CO2被带到甲醇热再生系统中，使得热再生负荷加大。处理方法：气提时控制合适的气提氮气的量。
3.3系统的跑冷现象
塔、罐、换热器等由于保冷材料的冷损无法避免，但由于保冷材料的损害，导致低温管线挂冰，结霜等现象。此种现象多出现在低温法兰，阀门，仪表调节阀等处。出现这种问题的原因大多是二次开车中，低温甲醇管线由于温度回升，导致管内甲醇汽化，从而使管道憋压，冲开法兰处密封，造成甲醇泄漏。由于初期漏量较小，不易发现漏点，故要排查相关管线，因而损坏保温材料。在开车过程中，系统压力波动，造成部分低温液体管线上安全阀起跳后，不能完全复位。此种情况由于阀门保温或相关阀门、倒淋太多，在实际生产中不易发现，造成低温甲醇持续排入地下槽，造成冷量损失。另外，还有一些其他的跑冒滴漏等。系统出现冷量损失较大时，除了迅速查明跑冷的原因，然后做相应的处理，再就是保冷材料在用在阀门，法兰处采用活接头，便于检查管口，法兰。
4工程案例
某煤化工有限公司低温甲醇洗的工艺采用鲁奇七塔流程。该工艺将变换过来的原料气先经锅炉水脱NH3、HCN等；然后以甲醇为吸收溶剂，利用甲醇在低温下对酸性气体溶解度大的优良特性，脱除原料气中的H2S、CO2等酸性气体和羰基化合物，吸收后的甲醇溶液进入再生系统，经过热再生后的甲醇经过加压冷却送回吸收系统循环利用；该工艺的气体净化度高，选择性好，可以为气化提供CO2，为硫回收提供酸气，经济又合理。
优化措施
（1）加大水冷器的循环水量，降低酸性气体和克劳斯气体的温度，带走系统中的热量；（2）适当提高气提氮气量来提供足够的解吸推力，使CO2完全解析，降低再生塔负荷和循环甲醇的温度；（3）降低中压闪蒸塔和CO2闪蒸塔的压力，使循环气和二氧化碳从甲醇中全部解析，将系统中隐藏的冷量完全释放出来。经过操作优化，在丙烯机正常负荷下，系统冷量平衡效果明显，但仍未达到期望效果。我们又采取增加一组列管式贫富甲醇换热器的方法来提高换热效率，并在贫富甲醇换热器的热端增加旁路进行工艺优化。经过装置的进一步优化，CO2闪蒸塔底部温度由－58℃降至设计值－62℃；贫富甲醇换热器冷端贫甲醇温度由－26℃降低至－32．1℃，冷端温差由14．8℃降至10．9℃，达到设计指标。
结语
总之，为了保证低温甲醇洗循环所需的冷量，需要重点监测以下几个方面：系统是否存在气阻、甲醇循环的量、气提氮气的量，循环甲醇的纯度和含水量以及系统跑冷损失。如果发现冷量损失较大，及时查明原因，这样才能保证甲醇洗长周期、低能耗、稳定运行。
参考文献：
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[2]汪家铭．低温甲醇洗净化工艺技术进展及应用概况[C]．全国气体净化站2007论文集
[3]张海军，赵晋，王强.低温甲醇洗装置冷量优化措施[J].大氮肥，2006，10.
论文作者:王建
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/15
标签：甲醇论文; 闪蒸论文; 低温论文; 系统论文; 氮气论文; 丙烯论文; 尾气论文; 《基层建设》2019年第27期论文;