呂世斌，徐慶，孫百福，柏杰

開發(fā)應用

低溫甲醇洗裝置甲醇消耗高原因分析與技術改造

呂世斌，徐慶*，孫百福，柏杰

（華亭煤業(yè)集團有限責任公司甘肅華亭煤電股份有限公司煤制甲醇公司，甘肅華亭744100）

針對甲醇廠低溫甲醇洗裝置實際運行過程中甲醇消耗過高的原因進行全方面分析，并對造成本甲醇消耗過高的問題提出對應解決方案，改造實施后解決了自耗甲醇超標問題，穩(wěn)定生產(chǎn)，經(jīng)濟效益和環(huán)境效益顯著。

低溫甲醇洗；甲醇裝置；分液罐；尾氣；技術改造

華亭煤電股份有限公司60萬t/a煤制甲醇項目脫硫脫碳系統(tǒng)采用大連理工大學低溫甲醇洗五塔工藝流程，主要作用是將變換氣中的CO2、H2S及有機硫等雜質(zhì)脫除，為下游工段提供合格的凈化氣（φ(CO2)≈3%，φ(H2S+COS)＜0.1×10-6），酸性氣送硫回收裝置。

項目于2010年11月投產(chǎn)以來，該工藝對H2S、COS及CO2等雜質(zhì)吸收效果相對比較理想，但消耗最高達到15.57kg/t，遠高于設計值1.50kg/t，每天補充新鮮甲醇30余噸，系統(tǒng)甲醇消耗的增加不僅使甲醇的生產(chǎn)成本升高，對公司的生產(chǎn)經(jīng)營造成嚴重影響，同時，還會造成對周圍大氣環(huán)境的污染。本文針對低溫甲醇洗裝置運行過程中的甲醇消耗過高問題，主要探討了工藝參數(shù)、塔器分離效率等因素對消耗的影響，并進行相應工藝調(diào)整和技術改造。

1 低溫甲醇洗工藝流程

圖1 低溫甲醇洗工藝流程示意圖

流程如圖1所示。變換氣換熱至-19.5℃后進入甲醇洗滌塔，所含H2S+COS、CO2在塔的下段和上段依次被-55.54℃低溫甲醇吸收，得以凈化。出吸收塔的凈化氣（φ(CO2)＜3.42%，φ(H2S+COS)＜0.1×10-6）送下游合成氣壓縮工段。甲醇富液經(jīng)過減壓閃蒸、低壓氮氣氣提、熱再生、甲醇脫水等再生處理后循環(huán)使用，在再生過程得到的富H2S酸性氣送至硫回收裝置，CO2尾氣經(jīng)洗滌后放空，含醇廢水送氣化裝置回用。

2 消耗高問題原因分析

2.1 工藝運行對甲醇消耗高的影響

大連理工大學低溫甲醇洗五塔工藝流程中，系統(tǒng)物料向外排放總共4處，其中氣相3處（凈化氣、尾氣、酸性氣），液相1處（甲醇廢液），這4處物料的任何一處甲醇超標排放都有可能造成低溫甲醇洗甲醇自耗超標。公司通過對4處排放物料成分分析，滿負荷工況下，凈化氣中y(MeOH)設計為0.0145%，實測為0.0086%；尾氣中y(MeOH)設計為0.0461%，實測為1.2%；酸性氣中y(MeOH)設計為0.1174%，實測為0.133%；廢水中φ(MeOH)設計為0.05%，實測為0.03%。從以上數(shù)據(jù)分析可看出，尾氣中甲醇含量超標26倍，遠超出設計值，是導致低溫甲醇洗自耗甲醇超標的主要原因。

針對尾氣嚴重夾帶甲醇超標的現(xiàn)象，首先從系統(tǒng)工藝調(diào)整上查找原因。在確保凈化氣、CO2產(chǎn)品品質(zhì)及尾氣達標排放條件下，系統(tǒng)調(diào)整基本圍繞降低循環(huán)甲醇溫度、降低循環(huán)甲醇量、提高H2S濃縮塔操作壓力、減小氣體氮量等措施著手。在滿負荷工況下，將系統(tǒng)循環(huán)甲醇溫度降低至-62℃（設計值：-55.5℃），將系統(tǒng)循環(huán)甲醇量降低至265343kg/h（設計值：316628kg/h），將H2S濃縮塔操作壓力提高至0.12MPa（設計值：0.09MPa），從理論上減小了CO2濃縮塔內(nèi)甲醇的平衡氣相分壓與甲醇逸度，同時將氣體氮流量Qn減小至9500m3/h（設計值：10000m3/h），降低CO2濃縮塔負荷。通過工藝優(yōu)化調(diào)整，調(diào)整工況均優(yōu)于設計工況，但甲醇自耗大的問題仍未解決，工藝調(diào)整未能達到預期效果，因此，推斷尾氣中甲醇含量超標是由于設備缺陷造成。

2.2 塔器分離效率的影響

2012年6月系統(tǒng)停車檢修期間，打開H2S濃縮塔人孔，對塔內(nèi)塔盤以及除沫器進行檢查，檢查中未發(fā)現(xiàn)任何問題。經(jīng)過進一步分析塔盤結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)H2S濃縮塔共77塊塔盤，其中下塔34塊塔盤，上塔33塊塔盤，全為浮閥塔，第77塊塔盤距離除沫器距離為800mm，距離氣相出口除沫器下沿較近。經(jīng)過核算100%負荷時塔盤上清液層高度在100mm～250mm左右，加上泡沫層高度，實際操作中泡沫層已十分接近氣相出口的下沿，存在嚴重氣液夾帶現(xiàn)象，并有可能甲醇直接從除沫器帶出，于是將第77、76塊塔盤拆除，塔頂上部空間增至1600mm，經(jīng)過2012年7月至2013年8月低溫甲醇洗運行結(jié)果數(shù)據(jù)分析，低溫甲醇洗甲醇消耗過高問題仍未解決，且塔盤數(shù)量也不能再進一步拆除，否則H2S濃縮塔上部CO2洗滌效果將受到影響，CO2尾氣中H2S含量將出現(xiàn)超標[1]。

經(jīng)過上述分析判斷，公司低溫甲醇洗裝置甲醇消耗高的主要原因是H2S濃縮塔分離空間不足，塔器分離效率低，高速流動的尾氣夾帶液體甲醇在塔內(nèi)未進行有效氣液分離，并超過氣相出口除沫器能力，造成甲醇消耗高，因此，必須通過技術改造來解決甲醇消耗高的問題。

3 技術改造及效果

3.1 技術改造方案

2013年4月，公司著手塔外改造，系統(tǒng)技術改造工藝流程如圖2所示：在H2S濃縮塔氣相出口的冷端新增氣液分離罐V-2221（圖3），分離罐安裝絲網(wǎng)除沫器，分離罐設置現(xiàn)場液位計和遠傳液位計，分離罐液位由調(diào)節(jié)閥自動控制。分離罐分離甲醇堅持物料從哪里來到那里去的原則，由新增低溫泵P2208輸送回H2S濃縮塔上部。

圖2 系統(tǒng)技術改造工藝流程示意圖

圖3 新增分液罐設備示意圖

3.2 改造后的效果

通過本次塔外技術改造，低溫甲醇洗裝置于2014年7月投入運行，生產(chǎn)系統(tǒng)滿負荷運行期間，尾氣中y(MeOH)檢測值為0.008%，新增分液罐每天分離出30余噸甲醇，低溫甲醇洗自耗甲醇控制在1.1kg/t甲醇以內(nèi)，低于設計指標1.5kg/t，低溫甲醇洗甲醇消耗高的問題得到解決。甲醇日消耗量由系統(tǒng)改造前30余噸降低到2.2t，每天可節(jié)約甲醇27.8t，按照市場甲醇銷售價2000元/t計算，每天可避免直接經(jīng)濟損失約5.56萬元，每年預計可挽回經(jīng)濟損失1600余萬元，經(jīng)濟效果和社會效益顯著。

4 結(jié)語

低溫甲醇洗裝置運行表明，通過塔外新增分液罐技術改造，使尾氣中的甲醇含量優(yōu)于設計值，降低了低溫甲醇洗裝置生產(chǎn)運行中甲醇物料消耗，降低了生產(chǎn)成本，同時保護了生態(tài)環(huán)境，改造取得了顯著成效。另外，該改造方案易實施，風險小，對系統(tǒng)影響小，對存在同樣問題的低溫甲醇洗裝置改造有很好借鑒作用。

[1]江利民,任軍平,許諾超.低溫甲醇洗裝置尾氣甲醇超標原因分析及改造[J].大氮肥,2008,31(3):149-151.

Reason analysis of high methanol consumption in the Rectisol wash unit and its retrofit

Lü Shi-bin,Xü Qing*,SUN Bai-fu,BAI Jie
(Coal-to-Methanol Company,Gansu Huating Coal Electrical Co.,Ltd.,Huating Coal Group Co.,Ltd.,Huating 744100,China)

The reasons of high methanol consumption in the practical operation of the Rectisol wash unit of the methanol plant was analyzed,based on which,the solving measures were proposed and implemented.After revamping,methanol consumption was reduced efficiently and the system run steadily,which brought significant economic and environmental benefits.

Rectisol wash;methanol plant;separator;tail gas;technical revamp

TQ028.25；TQ223.121

：B

：1001-9219(2016）01-46-02

2015-05-26；作者簡介：呂世斌（1968-）：男，碩士研究生，高級機電工程師，現(xiàn)任甘肅華亭煤電股份有限公司煤制甲醇公司經(jīng)理；*聯(lián)系人：電郵xq067cn@163.com。