低温甲醇洗净化气中CO2含量调优总结

简耀先 李 莹 冯宜河

(贵州开阳化工有限公司 贵州开阳550399)

低温甲醇洗净化气中CO2含量调优总结

简耀先 李 莹 冯宜河

(贵州开阳化工有限公司 贵州开阳550399)

贵州开阳化工有限公司净化系统低温甲醇洗装置净化气指标中CO2质量浓度≤10mg/L、甲醇质量浓度≤30mg/L、总硫质量浓度≤0.1mg/L，而实际净化气中CO2含量超标会影响后系统液氮洗吸附器的吸收效果和合成催化剂的使用寿命，将化气中CO2含量调优难度较大。

1 工艺流程

甲醇洗涤塔(T3001)分为4段，最下段为脱硫段，其上均为脱碳段。在T3001塔脱硫段原料气用富含CO2的甲醇液洗涤，将硫化物脱除后进入脱碳段。塔顶用贫甲醇洗涤，出T3001塔的合格净化气去液氮洗系统。

T3001塔一段完成了CO2吸收的甲醇溶液，经3#甲醇氨冷器(E3005)与液氨完成换热后，再返回T3001塔二段。

完成吸收的富甲醇从 T3001塔二段出来后，经循环甲醇冷却器(E3006)与从3#甲醇冷却器(E3008)来的富甲醇进行换热;完成换热后，再返回T3001塔二段。

完成吸收的富甲醇从T3001塔三段出来后分为2路:一路去脱硫段;另一路经无硫甲醇冷却器(E3017)和2#甲醇氨冷器(E3004)分别与液氮洗系统来的精制气、液氨进行换热。

在T3001脱硫段完成硫化物吸收的富甲醇从塔底出来后进含硫甲醇冷却器(E3019)、甲醇换热器(E3007)、1#甲醇氨冷器(E3003)分别与CO2解吸塔(T3002)来的CO2气体和富甲醇、液氨换热。

2 甲醇吸收CO2的基本原理

图1 甲醇洗涤塔工艺流程

在温度－26～60℃范围内，当甲醇中的CO2物质的量分数＜0.2时，CO2在甲醇中的溶解度与其平衡分压间的关系基本符合亨利定律。当甲醇中CO2含量较高时，就超过了亨利定律可应用的范围内。在所研究的温度范围内，在同一CO2分压下，温度降低时，不仅溶解度增大，而且溶解度随温度降低的变化率也增大，说明降低温度对CO2的吸收是很有利的。当溶液中的CO2含量较高时，一定温度下，CO2平衡分压的变化渐趋平缓，即趋近于该温度下的饱和蒸气分压，说明对吸收来说，吸收推动力在减小，因而关键是降温，故CO2的吸收是控制因素，影响吸收的主要条件是温度和压力。

3 低温甲醇洗系统影响甲醇吸收CO2的主要因素

3.1 甲醇洗涤塔压力

甲醇洗涤塔压力与变换气压力(3.2MPa)相同，在保证气化炉压力稳定的同时提高变换气的压力。接气前，可将甲醇洗涤塔压力用中压氮气充至略低于变换气压力，以节省均压过程时间。合成氨系统的压力是系统调优的保证，只有保证系统压力稳定，才能优化其余各项指标。

3.2 甲醇洗涤塔贫甲醇温度

开车前，贫甲醇温度主要是靠液氨制冷系统降温(一般降温至－28℃)，随着汽提氮及闪蒸的投用，系统的贫甲醇温度也会越来越低(一般达到－50℃)，吸收CO2效果也越好。

3.3 甲醇洗涤塔贫甲醇循环量

3.3.1 低温甲醇洗系统循环量偏大

在低温甲醇洗系统接气初期，应尽量减少循环量，使系统吸收热量达到饱和，尽量缩短系统降温时间，从而缩短净化气达标时间。在实际进行情况下，减少贫甲醇循环量时，贫甲醇泵振动增大，所以，系统的循环量应根据循环量与变换气成一定比例关系来调节。

3.3.2 增加脱硫液量

整体贫甲醇循环量偏大时，可在适当的情况下增加脱硫液量。当贫甲醇温度为－44℃，净化气温度为－34℃，低温甲醇洗循环量为500m3/h，而脱硫液量为180m3/h。此时净化气接气约3h，经分析，净化气中CO2质量浓度为777mg/L，指标不合格。同时，贫甲醇温度基本不再下降，说明系统冷量提供已经达到饱和，而净化气温度与贫甲醇温度相差较大，说明甲醇洗涤塔底部吸收CO2量不足，导致净化气温度高。为了缩短净化气中CO2含量调优时间，应加大脱硫液量，增加对甲醇洗涤塔底部CO2的吸收。此时，贫甲醇温度升高，净化气温度降低，当净化气温度与贫甲醇温度相差不大时(一般不超过2℃)，说明贫甲醇吸收CO2量趋于饱和。经分析，此时净化气中CO2质量浓度为4mg/L，达到工艺指标。经对多次接气经验总结，脱硫液量为循环量的一半还多100～200m3/h时，净化气中CO2含量能达到工艺指标。

4 结语

低温甲醇洗系统接气前，需降低贫甲醇的温度;接气过程中，需保持系统的压力和温度，通过观察净化气出口温度来调节系统的循环量和脱硫量，可减少分析频次，缩短接气时间，以达到节能降耗的作用。

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《小氮肥》编辑部

2014-07-10)