【摘 要】低温甲醇洗技术在煤制天然气的工程项目中可发挥作用，其选用的吸收溶剂为冷甲醇，处于低温条件下的甲醇可表现出对酸性气体的良好溶解性，确保酸性气体被切实洗脱。使用这套工艺技术时，需要形成数个解析塔和吸收塔，吸收塔可对酸性气体进行有效吸收，解析塔则负责解析获取的酸性气体，同时将贫液甲醇输送回吸收塔中，以此来确保甲醇被循环使用。现结合具体的煤制气项目，分析优化改进低温甲醇洗工艺的情况。
【关键词】煤制天然气；低温甲醇洗工艺；改进；优化
煤制天然气工程主要是对开采出的原煤进行气化处理，将其合成天然气，以供使用。在处理过程中，需运用低温甲醇洗工艺手段。尽管这种甲醇应用技术已经发展到相对成熟的程度，但是实际生产环节中，仍旧不可避免地产生了一定的问题，需要通过优化处理来消除技术应用问题，改进甲醇洗工艺应用流程，确保可产出高质量的天然气。本文参照某煤化工公司的煤制气项目，研究如何实现工艺改进目标。
1 低温甲醇洗工艺处理技术概述
1.1 工艺应用流程
原料气经氨预洗塔除尘除氨降温后，进入甲醇洗涤塔脱除轻烃、硫化氢、二氧化碳等，出塔净煤气复热后，送下游装置。富碳及富硫甲醇分别经闪蒸，在CO2产品塔顶部产出 CO 2产品气，复热水洗后，高点排空。CO 2产品塔底部出来的富硫甲醇经氮气气提浓缩、热再生、降温后，循环使用。甲醇洗涤塔预洗段含轻烃甲醇经萃取、共沸除油后，脱酸性气，进入甲醇 /水/HCN分离塔，蒸出的甲醇蒸汽作为热源补入热再生塔，塔底废水降温后，送生化处理。
1.2 工艺应用特点
甲醇洗涤塔为1台，自下而上利用低温甲醇选择性吸收的特性，脱除原料气中的轻烃、硫化氢及有机硫、二氧化碳。塔内件型式为固阀和规整填料，上下塔径相同。轻烃萃取系统操作压力为0.9MPa，省去了甲醇水泵等设施，结构较为简单。富硫甲醇经串联的两塔氮气气提浓缩，含硫尾气H2S浓度可控。甲醇/水/HCN分离塔的甲醇蒸汽直接进入热再生塔，设置塔顶冷凝器，节能降耗效果显著，同时减少了设备投资。共沸塔和甲醇/水/HCN分离塔设置了塔顶内置冷凝器，省去了回流罐、回流泵等，冷却水用增压泵强制供水，以保证回流比达到要求。设置了轻烃气提塔，以降低副产品轻烃中的硫含量。设置了原料气氨预洗塔，以降低系统氨及尘含量（变换冷却装置末端也设置了洗氨塔）。设置了尾气和H2S气水洗塔，以减少甲醇消耗。甲醇/水/HCN分离塔设置了联通管线，单系列生产时，可切换操作。
2 工艺应用问题
工艺应用问题影响了正常的工艺应用，其中原料气冷却器装置缺少事故喷淋管线，如果在生产期间出现波动的状况，内部降低温度后会有液体结冰，冻堵修通，提升压差，各个设备将会被坡停止运转，完成首次导气开车任务之后，压差高的问题再次出现，必须解决该处系统的问题才能确保甲醇洗工艺技术在安全的条件下被使用。
萃取器中问题：容积偏小，萃取停留时间短；萃取器混合室的含轻烃甲醇水直接溢流至分离室，对轻烃分离会产生扰动，影响萃取效果，会加大共沸塔操作负荷，试车过程甲醇循环期间，可调漏斗放在最低位置，萃取器油室进甲醇水；为完成界面调节，设计了2个可调漏斗，没有必要，因只有位置低的漏斗才起作用；萃取器分离室的甲醇水与轻烃界面的设计存在错误，在三查四定阶段，进行了修改。
甲醇/水/HCN分离塔的提馏段未设计加碱系统，不能有效去除酸性杂质，无法保证该塔正常生产操作。3个精馏塔（甲醇/水/HCN分离塔、热再生塔、共沸塔）的再沸器均为单台配置，尤其是甲醇/水/HCN分离塔再沸器易被煤尘油泥堵塞（运行周期15d左右），热再生塔再沸器泄漏时，蒸汽会进入甲醇中，可导致甲醇水含量超标。氨预洗塔塔釜控制正常液位时，发生液泛。设计指标中净化气的CO2体积分数为1.5%，运行中CO2仅为×10-6级别，未能达到甲烷合成的设计要求，经与专利商沟通，甲烷化催化剂具有变换功能，低CO2含量的净化气可以满足甲烷化要求，且净化气CO2含量越低，硫含量也会相应降低，不必刻意提高CO2含量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆热再生塔回流泵出口管径小，回流量偏小，不利于甲醇再生。
3 优化改进建议
3.1 处理油室中有水进入的问题
负责系统优化工作的人员与专利商进行探讨之后，确定提升萃取器油室内部隔板的高度的优化方法，具体提升高度为5cm，经过这项改进处理工作之后，甲醇水进入到油室中问题被有效消除。
3.2 修复原料气冷却器的问题
原料气冷却器原始开车导气后不久，压差逐渐增大，复热的冷介质———H2S尾气、闪蒸气等温度逐渐下降，判断原料气通道结冰，原料气管线上设置的喷射甲醇流量正常，现场查看配管，原料气管线标高稍高，喷射的甲醇流向原料气冷却器域，因而导致原料气冷却器Ⅰ冻堵。借用原料气冷却器Ⅰ的设备排气口，接临时喷淋甲醇化冰，从发现冻堵到接好临时管线，仅用了3h，由于处置及时，避免了系统停车事件发生。后利用大检修之际，在原料气冷却器Ⅰ入口处，配正式事故喷射甲醇管线，彻底解决了这一问题。
3.3 优化氨预洗塔
为了强化氨预洗塔的除尘、除油效果，DN1000mm的原料气管线插入塔釜正常液面以下，管线头部开满筛孔，原料气经套筒顶部伞帽分离水雾后，进入底层塔盘，用锅炉水洗涤原料气中的氨。原始开车50%负荷导气后，就发生液泛，被迫降低液位，使原料气管线露出液面，液泛现象消失，之后多次试验表明：只要提高液位，处于水浴状态，就发生液泛。专利商未给出明确的原因和操作建议，维持低液位操作时，运行正常。液泛原因分析：插入液下管线的套筒（DN1600mm）偏小，气液混合物只能从套筒上下口排出，下部液体阻力大，因而气液混合物主要从套筒上部与进口管外环隙伞帽喷出，局部压力降大，导致液泛。改造及运行检验：将DN1600mm的套筒及升气帽拆除，装置投运后，提高液位，水浴状态工作正常，未发生液泛。
3.4 其他优化改进建议
热再生塔回流泵出口管径小（DN80 mm）、管线长、阻力大，改造并联了一根 DN80 mm管线，降低了管阻，提高了回流量和热再生塔的操作弹性。
应用系统时，可根据中压闪蒸罐的运行情况，调低其工作压力，确保形成比较低的压力条件之后，闪蒸富硫甲醇与富碳甲醇，通过半贫甲醇继续吸收闪蒸器。设备被优化之后可形成以下优点，闪蒸气的整体数量被大幅缩减，可回收的有效气的总量也随之增加。一部分闪蒸气的原有热值出现明显提升，可被输送到全厂中被当做燃料气应用。输出的CO2气体产品内部的可燃组分所占比重逐步减少，投入到RTO装置之中的资金也随之缩减，成本控制工作可获取来自于技术方面的支持。
4 结束语
项目中原来使用的低温甲醇洗工艺技术存在明显的问题，参与项目的技术人员缺乏对油尘的精准认识，因此在交付阶段，工艺包的问题就暴露出来，经过改进与系统与优化之后，甲醇洗处理系统可继续进行连续性的高负荷作业活动，实施煤气净化活动时，需要形成针对措施，完整地将净化装置的效用发挥出来。在后续煤制气处理环节中，还需针对系统的现有问题继续展开技术改进，确保硫回收装置能够被正常使用。
参考文献
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论文作者:逄业成,
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第8期
论文发表时间:2019/7/18
标签：甲醇论文; 原料论文; 管线论文; 低温论文; 工艺论文; 闪蒸论文; 冷却器论文; 《工程管理前沿》2019年第8期论文;