论文部分内容阅读
摘要：低温甲醇洗净化气中硫含量对于甲醇合成装置是一个非常重要的指标，H2S是甲醇合成催化剂毒物，会造成催化剂不可逆失活，为满足甲醇合成装置要求，经过对造成净化气中总硫超标的原因进行分析，优化了系统操作参数，并进行技术改造，有效提高了贫甲醇的品质，降低了贫甲醇的温度，经过检修消除了设备存在的内漏隐患，最终使净化气中的总硫由手动分析的0.15mg/L降低至0.06mg/L，满足了生产需求，使装置得到安全平稳运行。
关键词：低温;甲醇洗工艺;消耗;影响因素
引言
低温甲醇洗工艺是德国林德公司和鲁奇公司共同开发的一种酸性气体净化工艺，以甲醇作为吸收液，利用其在-60℃左右的低温下对酸性气体溶解度极大的物理特性，选择性地吸收原料气中的H2S、CO2及各种有机硫等杂质。
1低温甲醇洗工艺特点
低温甲醇提纯属于物理吸附法。低温甲醇净化工艺是国内外公认的最为经济的气体净化技术，可以有效去除混合气体中的酸性气体。从低温下甲醇洗涤过程的操作原理来看，甲醇在低温和高压环境下吸收酸性气体，并显示酸性气体在二氧化碳、硫化氢和二硫化碳溶液中的溶解度。在分析甲醇损失率时，必须考虑温度和压力对甲醇吸收的影响，随着温度下降，影响会显著增加。低温甲醇清洁的问题在于，实际操作中的甲醇消耗始终很高。在这种情况下，有必要分析甲醇的含量并进行相应调整。
2工艺流程简述
來自上游单系列变换装置的变换气（40℃、5.49MPa、37.7万Nm3/h）经过冷却后进入吸收塔预洗段，与预洗甲醇接触脱除H2O、NH3和HCN后，富甲醇经过换热进入热再生塔进行再生;洗涤后的变换气进入吸收塔的H2S洗涤段，在此H2S和COS被来自CO2吸收段的富CO2甲醇洗涤脱除，之后气体进入CO2洗涤段，气体被来自CO2闪蒸塔的主洗甲醇及热再生的精洗甲醇洗涤后得到合格的净化气，净化气自吸收塔顶出吸收塔后，经过换热，出界区送至甲醇合成装置。在CO2洗涤段吸收CO2的富碳甲醇进入CO2闪蒸塔进行中压闪蒸和氢气气提，经过气提后的富碳甲醇进入CO2闪蒸段经过CO2闪蒸后一部分进入低压闪蒸段进行闪蒸，闪蒸后的富碳甲醇作为主洗甲醇进入吸收塔进行吸收，另一部进入再吸收塔尾气气提部分。在H2S洗涤段吸收H2S和COS的富硫甲醇进入H2S闪蒸塔进行中压闪蒸和氢气气提，之后进入再吸收塔与来自CO2闪蒸段的富碳甲醇一起进行尾气气提，为装置提供冷量，气提后的富硫甲醇进入热再生塔进行再生后，作为精洗甲醇（贫甲醇）重新送至吸收塔进行循环利用，再生后的酸性气送至硫磺回收制备硫磺。
3低温甲醇洗工艺中甲醇消耗高的问题
3.1人为因素的影响
甲醇清洗工艺已经相对成熟，使用冷甲醇清洁需要控制温度和压力，需要具有工作经验和较高水平的操作员进行控制。如果工作人员在操作过程中不够仔细或者在操作的过程中没有严格按照工艺流程的要求进行操作，都可能会导致甲醇吸收效率的降低，造成甲醇的消耗量增大。随着该方法的计算机化的应用普遍增多，大多数甲醇提纯操作已经被计算机接管，由人工甲醇提纯方法引起的甲醇消耗的增加已经有所减少。但是，需要注意的是，无论是自动化的甲醇清洁工艺还是手动控制的甲醇清洁工艺，后期操作人员仍然需要认真对待各项操作环节，以严谨的工作态度进行操作，确保甲醇的回收率，降低甲醇的消耗量。
3.2杂质物化性质
①白色颗粒能漂浮在水面，表明其相对密度不大（或有中空结构）;②煅烧后烧余物为红棕色，表明杂质颗粒表面可能含有Fe（OH）2，煅烧过程中Fe（OH）2氧化成Fe2O3、Al（OH）3受热分解，表征为煅烧后其外表面发生颜色变化;③杂质颗粒加酸溶解后溶液呈黄绿色，再次验证铁元素的存在，放置后反应加强（颜色加深），表明杂质颗粒反应速度较慢;④杂质颗粒和强酸混合物经加热后，溶液颜色变化明显、杂质颗粒粒径明显减小，表明杂质颗粒外表面被反应剥离而反应加剧，而经过加热后之前残存颗粒粒径明显减小，无肉眼可见白色颗粒，表明杂质或已反应完全。
4降低低温甲醇洗工艺甲醇消耗量的有效策略
4.1制定复热方案
因为H2S馏分氨冷却器在逐渐堵塞的过程中开大旁路放氨管线，判断列管内并未完全堵塞，采取现场与中控配合，逐渐关小热再生塔顶冷凝器回水阀门，提高酸性气温度，保证回流罐出口温度≤50℃，防止热再生塔压力突然降低温度达到联锁值（64℃），引起甲醇汽化，损坏热再生塔回流泵机封，引起含硫甲醇外漏，导致H2S气体中毒事件。通过调整旁路放氨阀门，将系统中贫甲醇中氨质量浓度降至90mg/L后，同时缓慢关小旁路泄氨阀门，保证一定酸性气进入H2S馏分氨冷却器，将H2S馏分氨冷却器内液氨蒸发，由于H2S馏分氨冷却器气氨出口未设计阀门，为加快H2S馏分氨冷却器液氨蒸发速率，去除50%H2S馏分氨冷却器外侧保冷材料，接3根蒸汽胶管，分别对封头左右进行移动加热，同时对封头及H2S放空管线阀门进行木棍敲击。
4.2反应温度控制
加热器系统最大功率为480kW，0～480kW无级调节。发热元件共分8组，每组发热元件为60kW。加热系统在DCS启动后同时有介质输入时方可启动。为防止干烧，在电加热器启动前必须确认新风风机运行且前后阀门处于打开状态。由DCS或本地启动，接触器吸合;本地温控表根据加热器出口处反馈的介质温度信号经PID自动运算输出控温信号4～420mA，使介质温度达到温控表设定的温度，且电气控制柜运行、故障信号和介质出口温度信号在DCS上显示。
4.3加强操作人员的培训和监管
甲醇洗工艺对于操作人员具有较高的要求，只有严格按照工艺流程进行操作，才能够切实降低低温甲醇洗工艺甲醇消耗量。有必要通过培训增强操作人员的思想素质和业务素质，培养甲醇洗工艺中操作人员爱岗敬业、艰苦奋斗、兢兢业业、一丝不苟的优良作风，培养甲醇洗工艺中操作人员工艺娴熟、操作熟练的操作能力和操作水平。甲醇洗工艺是在低温、高压的操作环境下，利用甲醇吸收酸性气体，因此操作人员应当熟知温度和压强对于甲醇洗工艺的影响，通过培训学习能够合理、高效地控制甲醇洗工艺的温度和压强，使温度和压强都处于最佳分布范围。通过培训增强操作人员的思想素质，培养恪尽职守、爱岗敬业的操作人员，不但可以减少不必要的操作疏忽和操作失误，而且可以促进工艺操作的精准性和稳定性，提高甲醇洗工艺的效率。
结束语
低温甲醇洗系统作为重要的煤气净化工序，其运行的稳定与否直接关系到上下游系统的安、稳、长、满、优运行，杂质的带入、甲醇品质变差，均不利于系统的稳定运行，故需对异常现象予以消除并在检修期间置换甲醇，降低甲醇中的杂质含量，保证甲醇的品质。总之，通过及时排查及优化操作，安徽华谊解决了600kt/a甲醇装置低温甲醇洗系统出现的甲醇水分离塔回流泵频繁汽蚀问题，为低温甲醇洗系统的长周期、稳定运行提供了保障。
参考文献
[1]申玉梅.低温甲醇洗气体净化工艺的应用[J].化肥设计，2019，57（06）：48-50.
[2]杨延.低温甲醇洗装置事故分析及处理[J].大氮肥，2019，42（06）：376-379.
[3]王金华.低温甲醇洗装置甲醇消耗问题探讨[J].石化技术，2019，26（11）：216-217.
[4]王嘉慧.低温甲醇洗技术及其在煤化工中的应用[J].化工设计通讯，2019，45（11）：16-17.
[5]张永峰.低温甲醇洗装置贫甲醇硫含量超标原因分析及解决措施[J].化工管理，2019（33）：46-47.
关键词：低温;甲醇洗工艺;消耗;影响因素
引言
低温甲醇洗工艺是德国林德公司和鲁奇公司共同开发的一种酸性气体净化工艺，以甲醇作为吸收液，利用其在-60℃左右的低温下对酸性气体溶解度极大的物理特性，选择性地吸收原料气中的H2S、CO2及各种有机硫等杂质。
1低温甲醇洗工艺特点
低温甲醇提纯属于物理吸附法。低温甲醇净化工艺是国内外公认的最为经济的气体净化技术，可以有效去除混合气体中的酸性气体。从低温下甲醇洗涤过程的操作原理来看，甲醇在低温和高压环境下吸收酸性气体，并显示酸性气体在二氧化碳、硫化氢和二硫化碳溶液中的溶解度。在分析甲醇损失率时，必须考虑温度和压力对甲醇吸收的影响，随着温度下降，影响会显著增加。低温甲醇清洁的问题在于，实际操作中的甲醇消耗始终很高。在这种情况下，有必要分析甲醇的含量并进行相应调整。
2工艺流程简述
來自上游单系列变换装置的变换气（40℃、5.49MPa、37.7万Nm3/h）经过冷却后进入吸收塔预洗段，与预洗甲醇接触脱除H2O、NH3和HCN后，富甲醇经过换热进入热再生塔进行再生;洗涤后的变换气进入吸收塔的H2S洗涤段，在此H2S和COS被来自CO2吸收段的富CO2甲醇洗涤脱除，之后气体进入CO2洗涤段，气体被来自CO2闪蒸塔的主洗甲醇及热再生的精洗甲醇洗涤后得到合格的净化气，净化气自吸收塔顶出吸收塔后，经过换热，出界区送至甲醇合成装置。在CO2洗涤段吸收CO2的富碳甲醇进入CO2闪蒸塔进行中压闪蒸和氢气气提，经过气提后的富碳甲醇进入CO2闪蒸段经过CO2闪蒸后一部分进入低压闪蒸段进行闪蒸，闪蒸后的富碳甲醇作为主洗甲醇进入吸收塔进行吸收，另一部进入再吸收塔尾气气提部分。在H2S洗涤段吸收H2S和COS的富硫甲醇进入H2S闪蒸塔进行中压闪蒸和氢气气提，之后进入再吸收塔与来自CO2闪蒸段的富碳甲醇一起进行尾气气提，为装置提供冷量，气提后的富硫甲醇进入热再生塔进行再生后，作为精洗甲醇（贫甲醇）重新送至吸收塔进行循环利用，再生后的酸性气送至硫磺回收制备硫磺。
3低温甲醇洗工艺中甲醇消耗高的问题
3.1人为因素的影响
甲醇清洗工艺已经相对成熟，使用冷甲醇清洁需要控制温度和压力，需要具有工作经验和较高水平的操作员进行控制。如果工作人员在操作过程中不够仔细或者在操作的过程中没有严格按照工艺流程的要求进行操作，都可能会导致甲醇吸收效率的降低，造成甲醇的消耗量增大。随着该方法的计算机化的应用普遍增多，大多数甲醇提纯操作已经被计算机接管，由人工甲醇提纯方法引起的甲醇消耗的增加已经有所减少。但是，需要注意的是，无论是自动化的甲醇清洁工艺还是手动控制的甲醇清洁工艺，后期操作人员仍然需要认真对待各项操作环节，以严谨的工作态度进行操作，确保甲醇的回收率，降低甲醇的消耗量。
3.2杂质物化性质
①白色颗粒能漂浮在水面，表明其相对密度不大（或有中空结构）;②煅烧后烧余物为红棕色，表明杂质颗粒表面可能含有Fe（OH）2，煅烧过程中Fe（OH）2氧化成Fe2O3、Al（OH）3受热分解，表征为煅烧后其外表面发生颜色变化;③杂质颗粒加酸溶解后溶液呈黄绿色，再次验证铁元素的存在，放置后反应加强（颜色加深），表明杂质颗粒反应速度较慢;④杂质颗粒和强酸混合物经加热后，溶液颜色变化明显、杂质颗粒粒径明显减小，表明杂质颗粒外表面被反应剥离而反应加剧，而经过加热后之前残存颗粒粒径明显减小，无肉眼可见白色颗粒，表明杂质或已反应完全。
4降低低温甲醇洗工艺甲醇消耗量的有效策略
4.1制定复热方案
因为H2S馏分氨冷却器在逐渐堵塞的过程中开大旁路放氨管线，判断列管内并未完全堵塞，采取现场与中控配合，逐渐关小热再生塔顶冷凝器回水阀门，提高酸性气温度，保证回流罐出口温度≤50℃，防止热再生塔压力突然降低温度达到联锁值（64℃），引起甲醇汽化，损坏热再生塔回流泵机封，引起含硫甲醇外漏，导致H2S气体中毒事件。通过调整旁路放氨阀门，将系统中贫甲醇中氨质量浓度降至90mg/L后，同时缓慢关小旁路泄氨阀门，保证一定酸性气进入H2S馏分氨冷却器，将H2S馏分氨冷却器内液氨蒸发，由于H2S馏分氨冷却器气氨出口未设计阀门，为加快H2S馏分氨冷却器液氨蒸发速率，去除50%H2S馏分氨冷却器外侧保冷材料，接3根蒸汽胶管，分别对封头左右进行移动加热，同时对封头及H2S放空管线阀门进行木棍敲击。
4.2反应温度控制
加热器系统最大功率为480kW，0～480kW无级调节。发热元件共分8组，每组发热元件为60kW。加热系统在DCS启动后同时有介质输入时方可启动。为防止干烧，在电加热器启动前必须确认新风风机运行且前后阀门处于打开状态。由DCS或本地启动，接触器吸合;本地温控表根据加热器出口处反馈的介质温度信号经PID自动运算输出控温信号4～420mA，使介质温度达到温控表设定的温度，且电气控制柜运行、故障信号和介质出口温度信号在DCS上显示。
4.3加强操作人员的培训和监管
甲醇洗工艺对于操作人员具有较高的要求，只有严格按照工艺流程进行操作，才能够切实降低低温甲醇洗工艺甲醇消耗量。有必要通过培训增强操作人员的思想素质和业务素质，培养甲醇洗工艺中操作人员爱岗敬业、艰苦奋斗、兢兢业业、一丝不苟的优良作风，培养甲醇洗工艺中操作人员工艺娴熟、操作熟练的操作能力和操作水平。甲醇洗工艺是在低温、高压的操作环境下，利用甲醇吸收酸性气体，因此操作人员应当熟知温度和压强对于甲醇洗工艺的影响，通过培训学习能够合理、高效地控制甲醇洗工艺的温度和压强，使温度和压强都处于最佳分布范围。通过培训增强操作人员的思想素质，培养恪尽职守、爱岗敬业的操作人员，不但可以减少不必要的操作疏忽和操作失误，而且可以促进工艺操作的精准性和稳定性，提高甲醇洗工艺的效率。
结束语
低温甲醇洗系统作为重要的煤气净化工序，其运行的稳定与否直接关系到上下游系统的安、稳、长、满、优运行，杂质的带入、甲醇品质变差，均不利于系统的稳定运行，故需对异常现象予以消除并在检修期间置换甲醇，降低甲醇中的杂质含量，保证甲醇的品质。总之，通过及时排查及优化操作，安徽华谊解决了600kt/a甲醇装置低温甲醇洗系统出现的甲醇水分离塔回流泵频繁汽蚀问题，为低温甲醇洗系统的长周期、稳定运行提供了保障。
参考文献
[1]申玉梅.低温甲醇洗气体净化工艺的应用[J].化肥设计，2019，57（06）：48-50.
[2]杨延.低温甲醇洗装置事故分析及处理[J].大氮肥，2019，42（06）：376-379.
[3]王金华.低温甲醇洗装置甲醇消耗问题探讨[J].石化技术，2019，26（11）：216-217.
[4]王嘉慧.低温甲醇洗技术及其在煤化工中的应用[J].化工设计通讯，2019，45（11）：16-17.
[5]张永峰.低温甲醇洗装置贫甲醇硫含量超标原因分析及解决措施[J].化工管理，2019（33）：46-47.