李建峰

（新鄉(xiāng)中新化工有限責(zé)任公司，河南 獲嘉 453800）

1 概 述

新鄉(xiāng)中新化工有限責(zé)任公司200kt／a煤制甲醇項(xiàng)目于2011年9月投產(chǎn)，200kt／a煤制乙二醇裝置于2012年3月投產(chǎn)試運(yùn)行。北京航天長(zhǎng)征化學(xué)工程股份有限公司蘭州分公司承擔(dān)整套甲醇裝置的詳細(xì)工程設(shè)計(jì)，其粉煤氣化系統(tǒng)（廢鍋流程）采用中國(guó)航天科技集團(tuán)自主研發(fā)的航天爐（HT-L爐），設(shè)計(jì)單臺(tái)航天爐投煤量為750 t／d，2臺(tái)爐（3臺(tái)航天爐采用兩開(kāi)一備的運(yùn)行模式）合計(jì)煤氣（干基）產(chǎn)量達(dá)95000m3／h；變換系統(tǒng)采用的是低水氣比變換工藝；凈化系統(tǒng)采用的是大連理工大學(xué)的低溫甲醇洗工藝，設(shè)計(jì)處理變換氣量158000m3／h，操作彈性（負(fù)荷范圍）為60%～110%。低溫甲醇洗系統(tǒng)生產(chǎn)的凈化氣一部分送甲醇合成系統(tǒng)生產(chǎn)甲醇，另一部分送變壓吸附系統(tǒng)分離提純出CO和H2后送乙二醇系統(tǒng)；含H2S的酸性氣送克勞斯硫回收系統(tǒng)生產(chǎn)硫磺，CO2產(chǎn)品氣則經(jīng)壓縮機(jī)增壓后送氣化裝置輸煤系統(tǒng)使用。

航天爐來(lái)的粗煤氣，經(jīng)變換后送低溫甲醇洗系統(tǒng)凈化，由于變換氣中含有大量的CO2、H2S和少量的有機(jī)硫、HCN以及微量的煤泥、催化劑粉塵等雜質(zhì)，其中的硫化物、HCN等雜質(zhì)帶入甲醇合成系統(tǒng)會(huì)導(dǎo)致甲醇合成催化劑活性降低或永久失活，因此必須予以清除。低溫甲醇洗系統(tǒng)通過(guò)甲醇洗滌脫除變換氣中的CO2和H2S等雜質(zhì)，使氣體得到凈化，被洗滌甲醇吸收的硫化物在甲醇再生過(guò)程中富集與濃縮后送硫回收系統(tǒng)進(jìn)一步處理。

2 系統(tǒng)生產(chǎn)中存在的問(wèn)題及優(yōu)化措施

2.1 環(huán)保方面

2.1.1 富甲醇取樣點(diǎn)改造

富甲醇取樣點(diǎn)在取樣過(guò)程中易產(chǎn)生異味（有害氣體逃逸），取樣過(guò)程環(huán)?？刂齐y度很大。為此，通過(guò)增設(shè)取樣置換管線（至地下槽管線），對(duì)預(yù)洗甲醇、熱再生塔（C-2205）塔底、甲醇水分離塔（C-2206）塔頂取樣點(diǎn)進(jìn)行改造，即采用密相取樣的方式消除取樣置換過(guò)程異味逃逸的可能，避免了環(huán)境污染，同時(shí)也提高了取樣的準(zhǔn)確性。

2.1.2 槽罐放空管線改造

地下槽、新鮮甲醇罐及污甲醇貯罐的呼吸閥放空設(shè)計(jì)為就地排放，由于系統(tǒng)排出的甲醇或多或少含有CO2、H2S等酸性氣，尤其是H2S的溢出對(duì)空氣的污染較為嚴(yán)重（人體對(duì)H2S可感知的濃度僅為0.063×10-6）。為此，在地下槽、新鮮甲醇罐、污甲醇貯罐的放空管線上增設(shè)去循環(huán)流化床鍋爐焚燒的管線，并在就地放空管線增加活性炭過(guò)濾器，正常生產(chǎn)期間放空氣隨硫回收系統(tǒng)尾氣送至鍋爐焚燒，系統(tǒng)檢修時(shí)切換為就地放空，依靠就地放空管線上的活性炭過(guò)濾器去除H2S等酸性氣，對(duì)異味起到很好的控制作用。此項(xiàng)改造措施已在河南能源化工集團(tuán)成員企業(yè)中進(jìn)行了推廣，濮陽(yáng)龍宇化工有限責(zé)任公司、河南能源化工集團(tuán)鶴壁煤化工有限公司已成功實(shí)施了類似改造。

2.1.3 熱再生塔回流泵排氣管線改造

由于熱再生塔回流液（以甲醇為主）中H2S與NH3含量通常在8000～10000mg／L，在回流泵備泵排氣時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)排放的污甲醇?xì)馕逗艽?，?duì)周邊環(huán)境的影響很大。為徹底消除備泵過(guò)程中污甲醇?xì)馕兜挠绊?，將熱再生塔回流泵排氣管線改為密相排放，引至地下管網(wǎng)。改造后，回流泵備泵排氣時(shí)現(xiàn)場(chǎng)氣味得到有效控制。

2.1.4 酸性氣取樣點(diǎn)改造

原設(shè)計(jì)酸性氣取樣點(diǎn)位于酸性氣外送管線上，但在系統(tǒng)開(kāi)車初期，酸性氣濃度偏低，無(wú)法滿足硫回收系統(tǒng)接氣要求，酸性氣外送管線上取樣點(diǎn)的分析數(shù)據(jù)不能準(zhǔn)確反映酸性氣提濃階段H2S的濃度，即酸性氣取樣點(diǎn)位置設(shè)置不合理。為此，在酸性氣分離器出口酸性氣提濃管線上增設(shè)酸性氣取樣點(diǎn)（取樣分析酸性氣中的H2S含量）。改造后，取樣的準(zhǔn)確性大大提高，低溫甲醇洗系統(tǒng)有關(guān)工藝指標(biāo)的調(diào)控更為有效。

2.1.5 系統(tǒng)內(nèi)管廊增設(shè)霧化噴淋水系統(tǒng)

在日常的設(shè)備檢維修、工藝處理作業(yè)過(guò)程中，難免會(huì)出現(xiàn)富含CO2、H2S氣體的甲醇暴露于空氣中，而H2S等氣體的閃蒸會(huì)造成現(xiàn)場(chǎng)異味。為此，系統(tǒng)內(nèi)管廊增設(shè)霧化噴淋水系統(tǒng)。改造后，設(shè)備檢維修、工藝處理等過(guò)程中的氣味得到有效控制，現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境得到很大改善。

2.1.6 熱再生塔回流泵改用屏蔽泵

熱再生回流泵原設(shè)計(jì)為離心泵，其運(yùn)行比較穩(wěn)定，對(duì)介質(zhì)的潔凈度要求不高，但機(jī)封泄漏問(wèn)題一直困擾著我們（機(jī)封處異味難以消除）。此處甲醇中的雜質(zhì)性氣體（H2S、NH3）濃度最高，微量的泄漏都會(huì)導(dǎo)致異味擴(kuò)散至數(shù)公里以外。為徹底解決此問(wèn)題，將熱再生回流泵改為屏蔽泵，且在開(kāi)車初期和系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定時(shí)優(yōu)先使用原離心泵，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后再投用屏蔽泵（原離心泵長(zhǎng)期處于備用狀態(tài)），以確保屏蔽泵的長(zhǎng)周期運(yùn)行。改造后的運(yùn)行實(shí)踐表明，屏蔽泵運(yùn)行狀況較好，異味問(wèn)題得到徹底解決。

2.2 工藝方面

2.2.1 CO2解吸系統(tǒng)改造

系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)行后，CO2解吸塔（C-2204）氣提不充分，造成富甲醇中殘留過(guò)多的CO2氣，進(jìn)而導(dǎo)致熱再生塔負(fù)荷過(guò)大，再生甲醇品質(zhì)無(wú)法保證。為此，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了如下常溫氣提改造。

將貧富甲醇換熱器（EA-2206L～E）常溫處的富甲醇引出后進(jìn)行二次氮?dú)鈿馓幔刂撇僮鲏毫?.5MPa，氣提氣回解吸塔的下段上部，氣提后的甲醇經(jīng)泵增壓后回原系統(tǒng)。從CO2解吸塔（C-2204）塔底出來(lái)的富甲醇中含有一定量的CO2，富甲醇中含有的CO2量越多，則酸性氣產(chǎn)品氣中H2S濃度越低。增設(shè)氮?dú)鈿馓崴–-2208）后，經(jīng)貧富甲醇換熱器（EA-2206L～E）換熱的常溫富甲醇（來(lái)自EA-2206E出口）進(jìn)入氮?dú)鈿馓崴–-2208），用少量氮?dú)膺M(jìn)行氣提，使富甲醇中的CO2進(jìn)一步解吸，氮?dú)鈿馓崴–-2208）塔底富甲醇用泵（P-2212）升壓，進(jìn)入貧富甲醇換熱器（EA-2206D）的富甲醇入口，繼續(xù)經(jīng)貧富甲醇換熱器（EA-2206D～A）換熱后送至熱再生塔（C-2205）進(jìn)行熱再生。氮?dú)鈿馓崴–-2208）塔頂?shù)臍怏w，通過(guò)1臺(tái)酸性氣冷卻器（EA-2211B）與部分尾氣換熱，然后送往CO2解吸塔（C-2204），與原循環(huán)提濃管線氣體合并入塔。因增設(shè)常溫氣提塔（C-2208）后循環(huán)酸性氣量減少，循環(huán)酸性氣只經(jīng)酸性氣冷卻器（EA-2211A）冷卻即可，同時(shí)由于原提濃管線內(nèi)基本沒(méi)有流量，將其作為氮?dú)鈿馓崴–-2208）塔頂氣體返回CO2解吸塔（C-2204）的管線。

改造后，熱再生塔負(fù)荷降低30%左右，系統(tǒng)蒸汽和循環(huán)水用量均有減少；熱再生效果更好，再生甲醇純度高，有助于凈化指標(biāo)的保證；不用開(kāi)循環(huán)提濃線即可使酸性氣濃度達(dá)30%以上，不會(huì)因大量酸性氣循環(huán)影響熱再生效果及熱再生塔（C-2205）再吸收效果。

2.2.2 硫回收系統(tǒng)快速開(kāi)車的改造

硫回收系統(tǒng)烘爐、反應(yīng)器升溫時(shí)間長(zhǎng)，不能按時(shí)接收酸性氣開(kāi)車，這對(duì)酸性氣、凈化氣以及尾氣的總硫指標(biāo)控制造成很大的難度。硫回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)用甲醇合成系統(tǒng)弛放氣作為燃料氣進(jìn)行升溫，而開(kāi)車過(guò)程中，低溫甲醇洗系統(tǒng)接氣到甲醇合成系統(tǒng)產(chǎn)出甲醇，僅低溫甲醇洗系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整就需要近3h，為盡早讓硫回收系統(tǒng)燃燒爐點(diǎn)火升溫，增設(shè)了凈化氣去甲醇合成系統(tǒng)弛放氣管線，如此不僅硫回收系統(tǒng)引氣開(kāi)車時(shí)間得以縮短，而且還能滿足開(kāi)車期間氣化熱風(fēng)爐原料氣的供應(yīng)。

2.2.3 熱再生塔工藝運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化

熱再生塔的運(yùn)行狀況好壞直接影響再生甲醇的品質(zhì)，蒸汽消耗過(guò)多或過(guò)少均不能保證熱再生效果。蒸汽用量過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致熱再生塔塔頂溫度偏高，進(jìn)而引起酸性氣帶醇量大和濃縮酸性氣帶醇而造成大量冷量的損失；蒸汽用量過(guò)少，會(huì)導(dǎo)致富甲醇中的氣體解吸不徹底，影響洗滌甲醇的吸收效果，造成凈化氣和CO2產(chǎn)品氣中硫含量超標(biāo)。

通過(guò)收集甲醇熱再生系統(tǒng)相關(guān)運(yùn)行參數(shù)（見(jiàn)表1）并結(jié)合設(shè)計(jì)指標(biāo)，找到了系統(tǒng)運(yùn)行中各工藝參數(shù)控制的平衡點(diǎn)，即酸性氣進(jìn)酸性氣分離器的溫度一旦高于-25℃，酸性氣中的醇含量就會(huì)明顯升高，控制在-30℃以下時(shí)各項(xiàng)指標(biāo)較為理想，既能滿足對(duì)再生甲醇的質(zhì)量要求，又能控制酸性氣帶醇量在200×10-6以內(nèi)，同時(shí)系統(tǒng)冷量損失也不是很大，還能控制CO2解吸塔氣提段出口甲醇最低溫度在-60℃。

表1 甲醇熱再生系統(tǒng)相關(guān)運(yùn)行參數(shù)

2.2.4 凈化氣中CO2含量過(guò)低或過(guò)高的對(duì)策

通常情況下，凈化氣中的CO2含量控制在2.5%～3.0%，凈化氣中CO2含量過(guò)低或過(guò)高，都會(huì)造成甲醇合成系統(tǒng)粗醇中乙醇含量偏高。低溫甲醇洗系統(tǒng)指標(biāo)控制的關(guān)鍵就是物料之間的平衡，一旦平衡被打破，工藝指標(biāo)控制難度更大。如凈化氣中CO2含量、甲醇循環(huán)量及系統(tǒng)溫度就是一個(gè)互相制約的關(guān)系，在系統(tǒng)負(fù)荷一定的情況下，只有控制相對(duì)穩(wěn)定的甲醇循環(huán)量，才能保證各項(xiàng)工藝指標(biāo)的穩(wěn)定。凈化氣中CO2含量與粗甲醇中乙醇含量的關(guān)系見(jiàn)表2。

表2 凈化氣中CO2含量與粗甲醇中乙醇含量的關(guān)系

2.2.5 開(kāi)停車過(guò)程中上、下游系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合

過(guò)去，開(kāi)停車過(guò)程中上、下游系統(tǒng)之間銜接不好，開(kāi)車時(shí)甲醇裝置的各單元工藝氣調(diào)整合格后才送往下游系統(tǒng)，造成資源浪費(fèi)并存在安全隱患。為此，采取了如下優(yōu)化措施。

（1）CO2壓縮機(jī)根據(jù)氣化用氣要求啟動(dòng)（開(kāi)車階段氣化系統(tǒng)粉煤載氣用氮?dú)廨斔?，系統(tǒng)運(yùn)行正常后載氣用CO2），由于為間歇性用氣，需控制好機(jī)組負(fù)荷和四段出口壓力，以防止系統(tǒng)超壓；當(dāng)?shù)蜏丶状枷聪到y(tǒng)產(chǎn)出穩(wěn)定量的CO2產(chǎn)品氣后即引入CO2壓縮機(jī)，以盡快降低粗煤氣中的N2含量，以利于低溫甲醇洗系統(tǒng)循環(huán)甲醇溫度的降低。

（2）變換系統(tǒng)開(kāi)車控制好變換爐床層溫度，在熱點(diǎn)溫度超過(guò)470℃要請(qǐng)示調(diào)度后投微量高壓氮?dú)猓刂坪米儞Q爐床層溫度，嚴(yán)防床層溫度過(guò)高；同時(shí)，調(diào)大低溫甲醇洗系統(tǒng)前、后的放空量，以盡快將變換系統(tǒng)內(nèi)的熱量移出。

（3）低溫甲醇洗系統(tǒng)開(kāi)車接氣后要第一時(shí)間建立弛放氣管網(wǎng)流量，供硫回收系統(tǒng)、氣化系統(tǒng)使用，同時(shí)將此管網(wǎng)壓力交由合成崗位控制，以保證硫回收系統(tǒng)開(kāi)車燃燒爐烘爐穩(wěn)步升溫，防止因弛放氣壓力波動(dòng)將燃燒爐吹滅。具體措施如下：①酸性氣全部通過(guò)提濃管線上流量調(diào)節(jié)閥（FV-22017）控制其流量，將其回流至CO2解吸塔（C-2204）塔進(jìn)行酸性氣濃縮，并加強(qiáng)其成分分析，在酸性氣濃度達(dá)到20%后通知硫回收崗位接氣開(kāi)車；②凈化氣在2次分析合格后投用精脫硫槽（V-2213）向甲醇合成系統(tǒng)送氣，送氣后仍然要分析精脫硫槽（V-2213）前、后的氣體成分［精脫硫槽（V-2213）進(jìn)口只分析總硫含量，精脫硫槽（V-2213）出口進(jìn)行全分析］，以便于對(duì)工況進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整；③加強(qiáng)尾氣總硫含量分析，據(jù)分析結(jié)果及時(shí)調(diào)整氣提氮?dú)庥昧?，確保尾氣達(dá)標(biāo)排放。

3 結(jié)束語(yǔ)

低溫甲醇洗系統(tǒng)作為煤化工裝置尤其是甲醇裝置中工藝流程最長(zhǎng)、控制點(diǎn)多、涉及上下游崗位最多的一個(gè)單元，無(wú)論是工藝參數(shù)的調(diào)整，還是環(huán)保方面的管控，難度都很大。作為生產(chǎn)操作人員，需抓住工藝主線，不斷積累生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和收集運(yùn)行數(shù)據(jù)，找準(zhǔn)適宜的物料和冷量平衡點(diǎn)，確保系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，這樣各項(xiàng)工藝指標(biāo)尤其是凈化氣總硫、尾氣總硫等關(guān)鍵指標(biāo)的控制將不再是難題。