楊曉龍++鄭仁杰

[摘 要]主要對(duì)低溫甲醇洗系統(tǒng)吸收段CO2產(chǎn)品氣中存在H2S含量超標(biāo)的問(wèn)題進(jìn)行描述和分析，并針對(duì)現(xiàn)狀提出了控制噴淋甲醇循環(huán)量及提高蒸發(fā)塔蒸發(fā)效果等一些應(yīng)對(duì)方案。

[關(guān)鍵詞]低溫甲醇洗；吸收塔；H2S含量；循環(huán)量；應(yīng)對(duì)方案

中圖分類號(hào)：TD327.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）02-0205-01

引言

安徽淮化集團(tuán)老系統(tǒng)環(huán)境綜合改造項(xiàng)目為30萬(wàn)噸合成氨裝置，其變換氣的脫硫脫碳工藝采用的是 “五塔流程”的低溫甲醇洗技術(shù)。在甲醇洗裝置開(kāi)車(chē)初期，CO2產(chǎn)品氣中存在H2S含量超標(biāo)的問(wèn)題，嚴(yán)重制約著尿素的生產(chǎn)。本文針對(duì)出現(xiàn)的H2S含量超標(biāo)問(wèn)題進(jìn)行了分析，并提出了對(duì)策，收到很好的實(shí)施效果。

1、主要流程簡(jiǎn)述

本工藝為五塔流程的低溫甲醇洗工藝，其主要流程大致為：變換氣與噴淋甲醇混合后經(jīng)氣液分離后，液相經(jīng)換熱后去甲醇水分離塔脫水，氣相進(jìn)入吸收塔下塔脫硫段，脫硫后的工藝氣體進(jìn)入上塔經(jīng)三段吸收脫碳后，制得合格凈化氣（≤12 ppm，總硫≤0.1ppm，）送往液氮洗裝置。從上塔出來(lái)的無(wú)硫甲醇分兩路：一路經(jīng)預(yù)冷后去無(wú)硫甲醇閃蒸罐。一路去下塔脫硫段脫除變換氣中的總硫，下塔出來(lái)含硫甲醇經(jīng)預(yù)冷后進(jìn)入含硫甲醇閃蒸罐，兩個(gè)閃蒸罐分離出的氣體經(jīng)循環(huán)氣壓縮機(jī)升壓后回收。無(wú)硫甲醇閃蒸罐的中的無(wú)硫甲醇進(jìn)入CO2產(chǎn)品塔的上段后，一路進(jìn)入CO2產(chǎn)品塔中段脫除從CO2產(chǎn)品塔內(nèi)自下而上的CO2氣體中的H2S，另一路進(jìn)入H2S濃縮塔頂部脫除H2S濃縮塔出口尾氣中的H2S，這兩股氣分別與循環(huán)甲醇換熱回收冷量后，CO2（CO2≥99.5%、總硫≤5mg/m3）送往尿素、尾氣（H2S<25 ppm、）直接排放。從CO2產(chǎn)品塔中段引出的甲醇送至H2S濃縮塔上段與含硫甲醇閃蒸罐的液相進(jìn)入H2S濃縮塔的上段解析出CO2和H2S后一起經(jīng)泵送至換熱器回收冷量之后，經(jīng)過(guò)CO2產(chǎn)品塔下段、H2S濃縮塔下段進(jìn)一步解析，此時(shí)為半貧液的循環(huán)甲醇則送往熱再生系統(tǒng)，經(jīng)再生合格，經(jīng)過(guò)換熱器冷卻后進(jìn)入吸收塔吸收CO2和H2S，繼而在系統(tǒng)內(nèi)周而復(fù)始的循環(huán)。

2、 CO2產(chǎn)品氣H2S超標(biāo)原因分析

我廠甲醇洗系統(tǒng)投入運(yùn)行后，裝置負(fù)荷能力符合設(shè)計(jì)值要求，但是CO2產(chǎn)品氣中H2S卻嚴(yán)重超標(biāo)，最高達(dá)到了380 mg/m3，經(jīng)過(guò)多方面的分析，找到了其問(wèn)題的根結(jié)，詳細(xì)原因如下：

2.1 貧甲醇的循環(huán)量超過(guò)正常設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致去下塔脫硫段無(wú)硫甲醇的溫度偏高，影響H2S的吸收。

開(kāi)車(chē)初期由于對(duì)甲醇洗裝置的循環(huán)量認(rèn)識(shí)不深入，負(fù)荷調(diào)節(jié)時(shí)均按照設(shè)計(jì)之初要求的將甲醇循環(huán)量以10%的幅度對(duì)應(yīng)負(fù)荷調(diào)節(jié)幅度。從而使吸收塔上塔的甲醇的吸收情況與理論參數(shù)發(fā)生偏差。摘取當(dāng)時(shí)某日吸收塔的溫度參數(shù)制表一如下：

以上數(shù)據(jù)可看出整個(gè)吸收塔的冷量和循環(huán)量非常充裕，以致在上塔的精洗段與主洗段的溫差減小，初洗段的溫差增大，在初洗段吸收較為集中，吸收效果產(chǎn)生向下轉(zhuǎn)移，塔上部無(wú)硫甲醇溫度升高源自多從初洗段放出的溶解熱量，導(dǎo)致溫度超標(biāo)破壞了吸收條件。

2.2 來(lái)自變換的工藝氣進(jìn)塔時(shí)溫度較高，高于原始設(shè)計(jì)值，不利于吸收。

最初設(shè)計(jì)經(jīng)冷卻后的變換氣進(jìn)入吸收塔時(shí)溫度為-15℃— -17℃，而從DCS上觀察進(jìn)塔原料氣僅在-12.5℃左右，變換氣進(jìn)脫硫塔時(shí)未冷卻充分而工藝氣在出冷卻器時(shí)的溫度卻比尾氣與CO2通道偏低，原料冷卻器存在冷量流失的情況。經(jīng)查找原因發(fā)現(xiàn)換熱器附近的工藝管道在沒(méi)有進(jìn)行干燥的前提下只用了氮?dú)庵脫Q，致使殘留在冷卻器換熱管里的水汽被冷凝，導(dǎo)致?lián)Q熱阻力增大，換熱能力急劇下降，致使變換工序來(lái)的工藝氣經(jīng)冷卻器時(shí)被冷卻到的溫度不能達(dá)到設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)溫度導(dǎo)致對(duì)下塔操作產(chǎn)生不利影響。

2.3 脫硫循環(huán)量低

開(kāi)車(chē)初期，大系統(tǒng)中來(lái)自變換工序的工藝氣量與進(jìn)液氮洗的凈化氣以及去合成的合成氣量對(duì)就不上，校表后仍然存在這個(gè)問(wèn)題，于是根據(jù)氨產(chǎn)量及各工序氣體中組分的分析數(shù)據(jù)，進(jìn)行反推，判斷變換氣量偏低。所以參照變換氣量調(diào)整去下塔無(wú)硫甲醇的流量時(shí)，造成去下塔脫硫段的無(wú)硫甲醇的流量偏低，脫硫段 H2S未完全吸收，竄至上塔污染了無(wú)硫甲醇。

2.4 吸收塔上塔主洗段與初洗段之間集液盤(pán)漏液

在針對(duì)CO2產(chǎn)品氣中H2S含量高，開(kāi)展一系列工藝調(diào)整之后，H2S的含量已能從最高380mg/m3降至20—60mg/m3之間，但是離工藝指標(biāo)相差甚遠(yuǎn)。經(jīng)過(guò)寰球工程公司、華魯恒生及我廠工程技術(shù)人員展開(kāi)了深入的分析，并做出了大膽的判斷：在主洗段與初洗段之間的塔盤(pán)存在漏液現(xiàn)象，使主洗段的甲醇有一部分走短路，未經(jīng)換熱器直接漏至初洗段，而去換熱器的那部分甲醇則很容易地被冷卻到指標(biāo)以下，從而造成進(jìn)初洗段甲醇冷量充裕的假象，而實(shí)際入初洗段的甲醇溫度要高于測(cè)量值，加之甲醇在初洗段內(nèi)吸收CO2后產(chǎn)生的溶解熱，使得出上塔的無(wú)硫甲醇的溫度要比設(shè)計(jì)值高，對(duì)下塔H2S的吸收不利。

3、應(yīng)對(duì)方案

3.1故根據(jù)精洗段出口甲醇的溫度和出塔氣體的凈化度，重新調(diào)整噴淋甲醇循環(huán)量，使上塔的吸收上移，降低吸收溶解損耗的熱量，將無(wú)硫甲醇溫度控制在合理低位從而確保去下塔時(shí)具備較好的吸收效果。

3.2穩(wěn)定生產(chǎn)所需的去下塔的循環(huán)量通過(guò)控制無(wú)硫甲醇和有硫甲醇兩種物料流程上的溫度和閥位上的調(diào)整。

3.3 利用停車(chē)維修之際，將低溫甲醇洗系統(tǒng)水洗置換后，拆檢發(fā)現(xiàn)集液盤(pán)位于主洗段與初洗段，精洗到主洗段處均出現(xiàn)裂縫，經(jīng)補(bǔ)焊后，進(jìn)行干燥，開(kāi)車(chē)后，初洗段處物料溫度滿足設(shè)計(jì)要求，原料氣冷卻器工藝氣通道換熱能力也因系統(tǒng)經(jīng)徹底干燥，換熱力得到提高，使變換氣進(jìn)吸收塔溫度降至-17℃以下。

3.4加大熱再生塔的蒸汽用量，強(qiáng)化塔盤(pán)上的熱質(zhì)傳遞，同時(shí)提高再生塔底的液位，延長(zhǎng)再生時(shí)間，加強(qiáng)了再生。

經(jīng)過(guò)采取一系列的措旋后，最終CO2產(chǎn)品氣中的H2S降到5mg/m3以下，CO2產(chǎn)品氣中含硫的問(wèn)題得以解決，。

4、結(jié)論

低溫甲醇洗裝置自運(yùn)行以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)操作指標(biāo)均達(dá)到國(guó)內(nèi)同類裝置水平，完全能夠滿足生產(chǎn)需要，但做為我廠引進(jìn)的新工藝，如何進(jìn)一步優(yōu)化裝置及工藝參數(shù)，還要在操作和工藝管理上更進(jìn)一步探討與研究。