郝文浩 白延佳(陜西未來能源化工有限公司, 陜西 榆林 719000)

低溫甲醇洗凈化氣和尾氣中總硫超標(biāo)的原因及解決措施

郝文浩 白延佳(陜西未來能源化工有限公司, 陜西 榆林 719000)

本文介紹了低溫甲醇洗工藝原理及工藝流程，分析了凈化氣和尾氣中總硫超標(biāo)的原因及解決措施。

低溫甲醇洗原理;工藝流程;常見問題

1 低溫甲醇洗原理及工藝流程

1.1 低溫甲醇洗工藝基本原理

低溫甲醇洗是一種脫除酸性氣體組分的物理洗滌工藝，采用低溫甲醇做溶劑，利用甲醇高穩(wěn)定性和低溫下甲醇對(duì)CO2及H2S/COS的良好溶解性來洗滌脫除工藝氣中的酸性氣體，低溫下H2S、COS及CO2在甲醇中的溶解度比CO及H2至少要大100倍，比CH4大50倍，低溫下H2S的溶解度比CO2大6倍。這樣就有可能選擇性地從變換氣中分別吸收CO2、 H2S和COS，從而達(dá)到凈化氣體的目的。

-40℃(233K)時(shí)各種氣體在甲醇中的相對(duì)溶解度

低溫甲醇洗的物理吸收過程遵循亨利定律，亨利定律的內(nèi)容為：在恒溫和平衡條件下，一種氣體在溶液中的溶解度和該氣體的平衡壓力成正比。

其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：P=KX

式中：K為亨利常數(shù)；X為平衡時(shí)氣體在溶液中的摩爾分?jǐn)?shù)；

P為該氣體的平衡壓力。

由亨利定律可知，氣體的分壓越大，其溶液中溶解度也就越大，所以，增加氣體的壓力有利于氣體的吸收，降低氣體的壓力有利于氣體的解吸。實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)溶質(zhì)和溶劑一定時(shí)，在一定溫度下k為定值，而且甲醇溶液的溶解度隨溫度的下降而顯著增加，故吸收過程要求在盡可能低的溫度下進(jìn)行。一般低溫甲醇洗的操作溫度為-50℃左右。

1.2 低溫甲醇洗工藝流程

低溫甲醇洗的脫硫脫塔是在洗滌塔內(nèi)分段實(shí)現(xiàn)的，一般洗滌塔分四段，最下段主要用來脫除變換氣中的H2S、COS等含硫酸性氣體，剩余的三段主要用來脫除CO2，由于低溫甲醇吸收H2S、COS 及CO2酸性氣體過程是升溫的，為確保系統(tǒng)甲醇的低溫，在洗滌塔設(shè)置換熱器來給甲醇降溫，確保系統(tǒng)甲醇在低溫吸收H2S、COS 及CO2酸性氣體。

2 常見問題原因分析及解決措施

2.1 凈化氣中總硫超標(biāo)原因及解決措施

①貧甲醇循環(huán)量過小。系統(tǒng)貧甲醇的循環(huán)量是控制凈化氣中總硫含量的主要因素。循環(huán)量過小造成甲醇吸收的H2S的量減少，氣相中H2S不能完全洗滌干凈，造成總硫超標(biāo)現(xiàn)象，適當(dāng)增加系統(tǒng)貧甲醇循環(huán)量，液氣比增大，吸收推動(dòng)力增大，原料氣中H2S 較易脫除，循環(huán)量也不是越多越好，循環(huán)量過大會(huì)造成系統(tǒng)溫度上升，凈化氣總硫含量也可能超標(biāo)。②系統(tǒng)壓力太低。因低溫甲醇洗是一個(gè)物理吸收過程，高壓低溫有利于吸收，系統(tǒng)壓力過低不利于吸收，造成凈化氣中總硫超標(biāo)。當(dāng)系統(tǒng)壓力過低時(shí)，應(yīng)及時(shí)通過出工段閥門的開度來調(diào)整系統(tǒng)壓力，如果是前系統(tǒng)的原因，應(yīng)及時(shí)聯(lián)系前系統(tǒng)來提高壓力，保證凈化氣中總硫指標(biāo)合格。③系統(tǒng)冷量不夠，進(jìn)洗滌塔的甲醇溫度高。低溫有利于吸收，當(dāng)系統(tǒng)冷量不夠時(shí)，造成進(jìn)洗滌塔的甲醇溫度過高時(shí)，也會(huì)造成凈化氣中總硫超標(biāo)。4.0MPa水煤漿氣化時(shí)，一般貧甲醇進(jìn)洗滌塔的甲醇溫度不高于-45℃。當(dāng)系統(tǒng)因冷量不足，進(jìn)洗滌塔的甲醇溫度高而導(dǎo)致凈化氣中總硫超標(biāo)時(shí)，首先應(yīng)及時(shí)降低貧甲醇循環(huán)量，來降低進(jìn)洗滌塔的甲醇溫度，其次是調(diào)整丙烯系統(tǒng)，適當(dāng)?shù)慕档捅庀鄩毫Γ岣弑Q熱器液位，增加丙烯量來增加系統(tǒng)冷量，降低進(jìn)洗滌塔的甲醇溫度；其次應(yīng)該適當(dāng)?shù)脑黾託馓岬獨(dú)饬縼碓鰪?qiáng)氣提效果，進(jìn)而降低系統(tǒng)貧甲醇溫度；如果采取上述步驟后，進(jìn)洗滌塔的甲醇吸收溫度仍然高時(shí)，可以適當(dāng)?shù)慕档虲O2產(chǎn)品塔和H2S濃縮塔壓力，來提高閃蒸效果進(jìn)而降低系統(tǒng)貧甲醇溫度。

2.2 尾氣中的H2S/COS的含量高的原因及解決措施

①氣提氮?dú)膺^大。H2S濃縮塔氣提氮?dú)膺^大時(shí)，不僅把富甲醇中CO2氣提出來，還能把富甲醇中的COS、H2S氣提出來，從而導(dǎo)致尾氣中總硫超標(biāo)。此時(shí)應(yīng)適當(dāng)降低氣提氮?dú)饬浚瑏肀ＷC尾氣中總硫指標(biāo)。②進(jìn)CO2產(chǎn)品塔的再洗甲醇流量小。CO2產(chǎn)品塔中下部的富甲醇是含硫的富甲醇，CO2產(chǎn)品塔閃蒸CO2時(shí)也閃蒸出COS、H2S，當(dāng)進(jìn)CO2產(chǎn)品塔的再洗甲醇流量偏小時(shí)，不足以洗滌閃蒸出來的COS、H2S時(shí)，造成尾氣中的總硫超標(biāo)。此時(shí)應(yīng)適當(dāng)?shù)募哟筮M(jìn)CO2產(chǎn)品塔的再洗甲醇流量，來保證尾氣中總硫指標(biāo)。③富甲醇溶液溫度高。富甲醇溶液溫度高時(shí)，CO2產(chǎn)品塔閃蒸時(shí)帶出大量COS、H2S，造成尾氣總硫超標(biāo)；H2S濃縮塔塔頂出來的尾氣中也含有大量COS、H2S，造成尾氣總硫超標(biāo)。④變換氣/尾氣換熱器內(nèi)漏，因?yàn)樽儞Q氣壓力高于尾氣壓力，當(dāng)換熱器內(nèi)漏時(shí)，變換氣進(jìn)入尾氣中造成尾氣中總硫超標(biāo)。出現(xiàn)這種情況時(shí)，一般是系統(tǒng)及時(shí)做停車檢修處理。

3 結(jié)語

在煤化工領(lǐng)域，采用低溫甲醇作為吸收劑具有凈化氣質(zhì)量好，凈化度高，物料損失少，易于吸收和再生等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于大型煤化工裝置。

[1]唐宏青.低溫甲醇洗技術(shù)[J].中氮肥,2008. [1].2013.[9].

[2]中國石化集團(tuán)上海工程有限公司.化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)(第三版)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2009,9：78-84.