高 君

大唐呼倫貝爾化肥有限公司

低溫甲醇洗裝置運行中出現(xiàn)的問題及解決

高 君

大唐呼倫貝爾化肥有限公司

在化工生產(chǎn)中，低溫甲醇洗裝置運行至關(guān)重要。基于此本文針對某化工有限公司低溫甲醇洗裝置中試車過程酸性氣中二氧化硫濃度偏低、二氧化碳產(chǎn)品氣量不足、酸性氣管線易堵塞等問題進(jìn)行了分析與探討，提出了解決方案，實施后取得良好效果，實現(xiàn)了裝置滿負(fù)荷運行，各項指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計值，實現(xiàn)了系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)運行，以期可以對同類型生產(chǎn)裝置的運行調(diào)整可以提供借鑒。

低溫甲醇洗；二氧化硫；二氧化碳；優(yōu)化

引言

某化工有限公司建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)200萬t合成氨、350萬t尿素，其中一期為100萬t/a合成氨、175萬t/a尿素裝置。項目采用多項國外專利技術(shù)，就地轉(zhuǎn)化煤炭280萬t/a。低溫甲醇洗裝置采用某工程公司九塔流程工藝，控制系統(tǒng)采用DCS自動控制、裝置的緊急停車和安全聯(lián)鎖系統(tǒng)由獨立設(shè)置的緊急停車系統(tǒng)(ESD)實現(xiàn)，為安全生產(chǎn)提供了可靠的技術(shù)保障。圖1為工藝流程圖。

圖1 工藝氣凈化、二氧化碳?xì)馓崴⒓状荚偕に嚵鞒?/p>

1、工藝流程概述

變換氣換熱至-19.5℃后進(jìn)入甲醇洗滌塔，所含二氧化硫、二氧化碳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(二氧化碳)＜3.42%，φ(二氧化硫)＜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二氧化硫酸性氣送至硫回收裝置，二氧化碳尾氣經(jīng)洗滌后放空，含醇廢水送氣化裝置回用。

2、運行中出現(xiàn)的問題及解決措施

2.1 二氧化碳產(chǎn)品氣量不足

原設(shè)計二氧化碳產(chǎn)品氣為45000Nm3/h，試車期間負(fù)荷較低不能滿足尿素裝置需求，需要提取更多二氧化碳。經(jīng)分析造成二氧化碳?xì)饬可俚闹饕蛴袃牲c：一是二氧化碳閃蒸塔二段壓力低，較多二氧化碳提前閃蒸經(jīng)洗滌塔放空；二是因脫硫塔主洗甲醇量過大，酸性氣帶走一部分二氧化碳，造成酸性氣中二氧化碳含量高。為此采取以下措施提取二氧化碳。

(1)在保證脫硫塔頂部脫硫氣總硫體積含量小于0.1×10-6下，適當(dāng)減小二氧化硫主洗甲醇量，降低脫硫塔對二氧化碳?xì)怏w的吸收，使更多的二氧化碳后移到在脫碳塔吸收，提高二氧化碳的利用率。

(2)將二氧化碳鼓風(fēng)機(jī)出口壓力降低，由0.015MPa降到0.012MPa，有利于閃蒸增量。

通過以上調(diào)整二氧化碳產(chǎn)品氣量由4.3萬Nm3/h增加至5.1萬Nm3/h，并且二氧化碳純度達(dá)到98.0%以上。若發(fā)生二氧化碳產(chǎn)品氣純度低時，適當(dāng)提高二氧化碳閃蒸塔二段壓力，控制在0.036MPa左右。避免由于二氧化碳純度低，影響尿素生產(chǎn)。

2.2 酸性氣中二氧化硫濃度偏低

凈化裝置從2008年開車以來，由于受系統(tǒng)和凈化氣中總硫含量的影響，酸性氣中二氧化硫含量一直不高，遠(yuǎn)低于設(shè)計指標(biāo)，且極不穩(wěn)定。通過一系列手段，將酸性氣中二氧化硫濃度提至了30%左右。主要運行優(yōu)化措施如下。

2.2.1 改變閃蒸氣去向。水分離器分離出來的甲醇和水的混合冷凝液中吸收有一定量的二氧化碳及二氧化硫，通過甲醇水分離塔給料加熱器換熱升溫后，冷凝液中大量二氧化碳及二氧化硫會解吸出來，原始設(shè)計氣相、液相均進(jìn)入甲醇水分離塔中，造成甲醇再生塔再生氣中二氧化碳含量升高。將其改入二氧化硫濃縮管線，進(jìn)入二氧化硫濃縮塔下部，提升了富甲醇中二氧化碳的解吸量，同時提高了再生富甲醇中的二氧化硫含量。

2.2.2 控制循環(huán)甲醇氨氣含量，增加酸性氣回流量。進(jìn)入低溫甲醇洗系統(tǒng)的氨氣，在甲醇再生系統(tǒng)中不容易脫除，不斷積累，當(dāng)氨氣含量達(dá)到一定程度時，氨氣會與二氧化硫在熱再生塔中反應(yīng)生成(NH4)2S，(NH4)2S溶解于循環(huán)甲醇中，并隨循環(huán)甲醇進(jìn)入甲醇洗滌塔內(nèi)，在塔頂分解成二氧化硫和氨氣，從而導(dǎo)致凈化氣超標(biāo)。氨氣和二氧化硫濃度越高，生成(NH4)2S的幾率和量越大，出工段的凈化氣中二氧化硫和氨氣含量越大。為此，通過再生塔氣相定期排氨氣，控制循環(huán)甲醇中氨氣含量在指標(biāo)之內(nèi)，避免二氧化硫和氨氣反應(yīng)，增加去二氧化硫濃縮塔酸性氣量，實現(xiàn)硫濃縮。

2.2.3 降低洗滌甲醇的循環(huán)量。甲醇循環(huán)量越大，洗滌同樣的變換氣后，甲醇中二氧化硫濃度越低，經(jīng)過閃蒸、汽提和熱再生后得到的酸性氣中二氧化硫濃度也越低。為此，通過提高各氨冷器的負(fù)荷，降低貧甲醇溫度，從而減小洗滌甲醇的循環(huán)量。但甲醇循環(huán)量也不能太低，否則會使出工段氣體中二氧化硫濃度超標(biāo)，引起合成催化劑中毒。

通過優(yōu)化調(diào)整后，酸性氣中二氧化硫濃度大幅提高，并保持穩(wěn)定。

2.3 硫回收酸性氣管線易堵塞

2.3.1 堵塞原因分析。變換氣經(jīng)氨洗塔洗滌氨之后，仍含有少量的氨隨變換氣一起進(jìn)入低溫甲醇洗系統(tǒng)。在生產(chǎn)運行中，由于二氧化硫富氣中含有微量的氨，經(jīng)過長期積聚，且在富氣氨冷器溫度較低時導(dǎo)致在管程處形成碳銨結(jié)晶，使酸性氣無法排出系統(tǒng)，較為嚴(yán)重的情況下造成精洗甲醇硫含量升高，從而使凈化氣中硫含量超標(biāo)。

2.3.2 解決措施。解決措施：硫化氫富氣氨冷器增加副線，當(dāng)發(fā)生堵塞時，通知硫回收工段將酸性氣切至火炬放空，視酸性氣壓力情況少開副線閥，關(guān)閉氨冷器進(jìn)氨閥，使少量的酸性氣對氨冷器管程進(jìn)行復(fù)熱解凍，解凍過程中根據(jù)氨冷器出口酸性氣溫度逐漸關(guān)小副線閥，直至碳銨結(jié)晶全部融化，關(guān)閉副線閥，系統(tǒng)恢復(fù)正常運行。因碳銨在30℃時開始大量分解，故提升相應(yīng)的溫度后使碳銨結(jié)晶消除。

結(jié)束語

總之，通過對低溫甲醇洗系統(tǒng)相關(guān)問題的綜合分析，采取了一定的調(diào)整措施。通過調(diào)整，系統(tǒng)運行情況明顯改善，降低了系統(tǒng)消耗，產(chǎn)生了很大的經(jīng)濟(jì)效益，還減輕了尾氣排放壓力，對同類型生產(chǎn)裝置的運行調(diào)整有借鑒意義。

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