潘登

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低溫甲醇洗生產(chǎn)過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題的研究與分析

潘登

（遼寧大唐國(guó)際阜新煤制天然氣有限責(zé)任公司，遼寧 阜新 123000）

從幾個(gè)不同方面，對(duì)低溫甲醇洗生產(chǎn)流程中的常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行了分析，以低溫甲醇洗工藝的原理和技術(shù)為基礎(chǔ)，分別從低溫甲醇洗系統(tǒng)甲醇水含量高、凈煤氣總硫超標(biāo)以及系統(tǒng)堵塞三個(gè)方面進(jìn)行了分析研究，并對(duì)相應(yīng)問(wèn)題提出行之有效的解決方案，望可為低溫甲醇洗裝置的穩(wěn)定運(yùn)行提供有價(jià)值的參考。

低溫甲醇洗；生產(chǎn)過(guò)程；總硫超標(biāo)；系統(tǒng)堵塞；水含量

低溫甲醇洗技術(shù)，選擇甲醇作為吸收劑，其主要理論依據(jù)是甲醇在低溫下較強(qiáng)的選擇吸收性，可以逐步脫除H2S、CO2及其它酸性氣體，進(jìn)而將粗煤氣凈化。現(xiàn)今低溫甲醇洗技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，在化肥制造、石油加工和天然氣合成等領(lǐng)域被普遍應(yīng)用[1, 2]。20世紀(jì)中葉，魯奇與林德兩公司共同完成低溫甲醇洗的初始研究，技術(shù)可行后，兩家公司分別將低溫甲醇洗技術(shù)用于制備煤氣和化肥，這標(biāo)志低溫甲醇洗技術(shù)應(yīng)用拉開(kāi)了新篇章[3, 4]。20世紀(jì)70年代后期，我國(guó)低溫甲醇洗技術(shù)的研究正式起步，時(shí)至今日，歷經(jīng)40余年，已有長(zhǎng)足進(jìn)步[5]。

1 低溫甲醇洗工藝原理與特點(diǎn)

1.1 低溫甲醇洗工藝原理

甲醇分子包含兩個(gè)官能團(tuán)，分別是甲基（CH3+）和羥基（OH-），其中甲基屬于軟酸官能團(tuán)，羥基屬于硬堿官能團(tuán)。H2S是硬酸軟堿，CO2則是硬酸，基于“硬軟酸堿”理論可得出， 甲醇對(duì)粗煤氣中H2S、CO2、COS等無(wú)效成分吸收能力較強(qiáng)，而對(duì)H2、CO、CH4等有效成分的吸收能力較弱，這便是甲醇對(duì)粗煤氣高效的選擇吸收性。

1.2 低溫甲醇洗技術(shù)特點(diǎn)

低溫甲醇洗主要涵蓋下列六方面的技術(shù)特點(diǎn)：（1）甲醇價(jià)格低廉來(lái)源廣泛，有利于創(chuàng)造較高的經(jīng)濟(jì)效益；（2）甲醇吸收酸性氣體能力強(qiáng)，可將凈煤氣中總硫含量控制在0.1μL/L以內(nèi)、CO2控制在10μL/L以內(nèi)；（3）甲醇有很強(qiáng)的選擇吸收性，可分別在硫化氫吸收塔和二氧化碳吸收塔內(nèi)脫除H2S和CO2；（4）甲醇對(duì)設(shè)備及管線的腐蝕性較小，有助于生產(chǎn)的安全與穩(wěn)定；（5）在低溫條件下甲醇溶液黏性較低，輸送能耗??；（6）甲醇具有很強(qiáng)的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，有利于化工生產(chǎn)的持續(xù)性[6]。

綜合這六方面特點(diǎn)，甲醇是最適合作為低溫甲醇洗工藝的吸收劑。

2 低溫甲醇洗工藝流程

低溫甲醇洗工藝流程簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。

圖1 低溫甲醇洗工藝原則流程圖

工藝流程敘述為：加壓氣化產(chǎn)生的粗煤氣經(jīng)變換除氧后作為原料氣，先進(jìn)入粗煤氣分離器Ⅰ分離掉煤氣中的水和重組分雜質(zhì)，然后和燃料氣壓縮機(jī)送來(lái)的燃料氣混合后進(jìn)入粗/凈煤氣換熱器Ⅰ、粗煤氣冷卻器被粗/凈煤氣換熱器Ⅱ殼程的凈化氣和制冷系統(tǒng)送來(lái)的液氨冷卻降溫；再進(jìn)入粗煤氣分離器Ⅱ進(jìn)一步分離掉煤氣水及其它雜質(zhì)，粗煤氣進(jìn)入粗/凈煤氣換熱器Ⅱ與二氧化碳閃蒸塔Ⅰ段、硫化氫濃縮塔Ⅰ段的閃蒸汽和二氧化碳吸收塔頂部出來(lái)的凈化氣換熱后，經(jīng)粗煤氣深冷器繼續(xù)降溫，至此粗煤氣的四級(jí)冷卻過(guò)程完成；冷卻后的粗煤氣進(jìn)入硫化氫吸收塔預(yù)洗段下部，被預(yù)洗甲醇洗滌后，可脫除水、氣態(tài)石腦油、部分有機(jī)硫和高沸點(diǎn)碳?xì)浠衔锏入s質(zhì)，然后通過(guò)上升管進(jìn)入硫化氫吸收塔脫硫段進(jìn)行脫硫。硫化氫吸收塔頂部出來(lái)的脫硫氣從二氧化碳吸收塔底部進(jìn)入，二氧化碳吸收塔分為粗洗段、主洗段和精洗段，粗煤氣經(jīng)三段洗滌后方可脫除CO2，制得合格的凈煤氣從二氧化碳吸收塔頂部送出。

3 低溫甲醇洗生產(chǎn)中的常見(jiàn)問(wèn)題

低溫甲醇洗工藝中常見(jiàn)問(wèn)題主要體現(xiàn)在以下三方面：（1）低溫甲醇洗系統(tǒng)堵塞；（2）凈煤氣總硫超標(biāo)；（3）系統(tǒng)甲醇中水含量高。

3.1 低溫甲醇洗系統(tǒng)堵塞

（1）腐蝕物殘存在系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)致堵塞。低溫甲醇洗系統(tǒng)中最常見(jiàn)的腐蝕物是羧基鐵，其中更以含硫的羧基鐵危害最大，因?yàn)楹颦h(huán)境下CO與Fe的反應(yīng)速率大幅提升。羧基鐵對(duì)工藝主要產(chǎn)生兩方面不利因素，一是設(shè)備和管線的腐蝕，二是受熱過(guò)程中羧基產(chǎn)物會(huì)分解產(chǎn)生沉淀，這些沉淀物沉積在設(shè)備管線處，長(zhǎng)時(shí)間將造成系統(tǒng)管路的堵塞。

（2）粗煤氣中塵類顆粒物含量高。粗煤氣中所含塵類顆粒物，經(jīng)常成為低溫甲醇洗系統(tǒng)發(fā)生堵塞的原因，若堵塞發(fā)生在換熱器管程可造成多方面不利影響。其一是循環(huán)甲醇降溫困難，直接導(dǎo)致凈化氣中有害成分含量超標(biāo)；其二是熱再生塔再沸器供熱不足，再生甲醇純度降低，甲醇的凈化能力下降。同時(shí)泵設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間打送含塵甲醇，各密封處磨損速度大幅加快，易引起甲醇的滲漏。

3.2 低溫甲醇洗系統(tǒng)凈煤氣總硫超標(biāo)

（1）系統(tǒng)循環(huán)甲醇溫度偏高。甲醇吸收H2S的能力，在低溫高壓的條件下可得到顯著加強(qiáng)。循環(huán)甲醇溫度偏高會(huì)使甲醇對(duì)H2S的洗滌效果下降。低溫甲醇洗裝置所需冷量主要源自甲醇中CO2閃蒸制冷、氨壓縮制冷以及水冷器帶來(lái)的冷量，這些方面出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)制冷能力下降。

（2）循環(huán)甲醇再生能力下降。通過(guò)閃蒸和氣提可除去循環(huán)甲醇吸收的CO2和H2S，然后經(jīng)過(guò)熱再生塔加熱精餾得到甲醇貧液。壓力不變時(shí)，甲醇在特定溫度下吸收H2S的量是固定的，若加熱再生不能將H2S徹底脫除，則熱再生塔打送出的洗滌甲醇吸收H2S能力下降，凈煤氣硫含量將上升。

3.3 系統(tǒng)甲醇中水含量高

（1）水冷器或再沸器泄漏。低溫甲醇洗系統(tǒng)中有較多的水冷器和再沸器，在水冷器和再沸器中，如果發(fā)生泄漏，處于高壓區(qū)的水或蒸汽將滲透到低壓介質(zhì)中。因此水冷器或者再沸器中的水分將進(jìn)入到甲醇中，導(dǎo)致系統(tǒng)甲醇的水含量升高。

（2）甲醇水塔精餾效果不穩(wěn)定。低溫甲醇洗甲醇水塔最主要的生產(chǎn)任務(wù)是將甲醇水混合液分離，進(jìn)而回收精甲醇。若甲醇水塔的塔釜溫度過(guò)高或回流液持續(xù)波動(dòng)，將使再生的甲醇蒸汽中水含量上升，此水分被重新帶回到循環(huán)甲醇中，造成甲醇污染，導(dǎo)致系統(tǒng)水含量高。

4 低溫甲醇洗常見(jiàn)問(wèn)題的解決措施

4.1 低溫甲醇洗系統(tǒng)堵塞的解決措施

（1）腐蝕物殘存在系統(tǒng)內(nèi)導(dǎo)致堵塞的解決措施：氣化爐送來(lái)的粗煤氣中含有少量腐蝕物，腐蝕物的存在會(huì)導(dǎo)致?lián)Q熱器換熱效率和塔盤生產(chǎn)效率下降，通過(guò)對(duì)甲醇洗系統(tǒng)設(shè)備與管道進(jìn)行吹掃或沖洗，可以有效清除系統(tǒng)中殘存的雜質(zhì)，提高生產(chǎn)效率。

（2）粗煤氣中塵類顆粒物含量高的解決措施：適當(dāng)增加硫化氫吸收塔預(yù)洗甲醇循環(huán)量和噴淋甲醇量，可有效阻止塵類顆粒物進(jìn)入甲醇循環(huán)中；當(dāng)粗煤氣含塵較高時(shí)，要適當(dāng)增加粗煤氣分離器Ⅰ和粗煤氣分離器Ⅱ的清洗次數(shù)，同時(shí)注意更換濾芯，且每次清洗要做詳細(xì)記錄。

4.2 低溫甲醇洗系統(tǒng)凈煤氣總硫超標(biāo)的解決措

（1）系統(tǒng)循環(huán)甲醇溫度偏高的解決措施：對(duì)制冷系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，確保冷卻器可以為循環(huán)甲醇降溫提供足夠的冷量；同時(shí)應(yīng)做好設(shè)備保冷，將系統(tǒng)冷量損失將到最低；低溫甲醇洗系統(tǒng)最大的冷量來(lái)源于二氧化碳閃蒸，適當(dāng)降低閃蒸壓力可有效降低循環(huán)甲醇的溫度。

（2）循環(huán)甲醇再生能力下降的解決措施：在硫化氫濃縮塔Ⅲ段下部有一股作為氣提氣的低壓氮，作用是降低甲醇中CO2組分的分壓以便更徹底的析出。因此，適當(dāng)增加氣提氮?dú)獾牧髁?，有助于減小熱再生塔負(fù)荷，提高熱再生塔的工作效率，使熱再生得到的甲醇純度更高，利于H2S的脫除。

4.3 系統(tǒng)甲醇中水含量高的解決措施

（1）水冷器或再沸器泄漏的解決措施：低溫甲醇洗系統(tǒng)水冷器和再沸器較多，若發(fā)生泄漏，泄漏點(diǎn)不易發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)中常用pH值檢測(cè)來(lái)查找泄漏點(diǎn)。眾所周知，H2S和CO2溶于水呈酸性，利用此特點(diǎn)可以分析得出，若生產(chǎn)中某處循環(huán)水pH值下降，極有可能是發(fā)生泄漏的相關(guān)設(shè)備。

（2）甲醇水塔精餾效果不穩(wěn)定的解決措施：影響甲醇水塔精餾效果的因素有很多方面，可根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況進(jìn)行解決。具體方面，可逐一分析影響精餾效果的幾個(gè)重要因素，如進(jìn)料溫度、位置、濃度以及回流比等，綜合多方面數(shù)據(jù)得出解決方案。

5 結(jié) 論

現(xiàn)代工業(yè)正以飛速向前發(fā)展，技術(shù)革新日新月異，工藝技術(shù)的發(fā)展過(guò)程也是不斷發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的過(guò)程，低溫甲醇洗技術(shù)經(jīng)歷60多年的發(fā)展，工藝已日趨成熟。一個(gè)成熟的工藝若想不被時(shí)間的洪流淘汰，必將需要不斷的探索與研究，解決生產(chǎn)中遇到的各種問(wèn)題，并以科學(xué)理論作為根基，不斷分析與總結(jié)，才能使低溫甲醇洗技術(shù)在今后的工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮更大作用。

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Research and Analysis of Common Problems in Rectisol Process

(Liaoning Datang International Fuxin Coal-to-SNG Co., Ltd., Liaoning Fuxin 123000, China)

Common problems in rectisol process were analyzed. From the process principle and technical characteristics of rectisol plant, high water content in methanol, total sulfur exceeding standard and system blocking problems and their causes were discussed, and effective solutions were put forward for stable operation of rectisol plant.

rectisol; production process; total sulfur overweight; system blocking; water content

TE 645

A

1004-0935（2017）09-0932-03

2017-07-21

潘登（1987-），男，助理工程師，遼寧省阜新市人，2011年畢業(yè)于東北石油大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，研究方向：從事低溫甲醇洗技術(shù)工作。