低温甲醇洗装置运行中出现的问题及解决

高 君

大唐呼伦贝尔化肥有限公司

低温甲醇洗装置运行中出现的问题及解决

高 君

大唐呼伦贝尔化肥有限公司

在化工生产中，低温甲醇洗装置运行至关重要。基于此本文针对某化工有限公司低温甲醇洗装置中试车过程酸性气中二氧化硫浓度偏低、二氧化碳产品气量不足、酸性气管线易堵塞等问题进行了分析与探讨，提出了解决方案，实施后取得良好效果，实现了装置满负荷运行，各项指标均达到或优于设计值，实现了系统的安全、稳定、优质运行，以期可以对同类型生产装置的运行调整可以提供借鉴。

低温甲醇洗；二氧化硫；二氧化碳；优化

引言

某化工有限公司建设规模为年产200万t合成氨、350万t尿素，其中一期为100万t/a合成氨、175万t/a尿素装置。项目采用多项国外专利技术，就地转化煤炭280万t/a。低温甲醇洗装置采用某工程公司九塔流程工艺，控制系统采用DCS自动控制、装置的紧急停车和安全联锁系统由独立设置的紧急停车系统(ESD)实现，为安全生产提供了可靠的技术保障。图1为工艺流程图。

图1 工艺气净化、二氧化碳气提塔、甲醇再生塔工艺流程

1、工艺流程概述

变换气换热至-19.5℃后进入甲醇洗涤塔，所含二氧化硫、二氧化碳在塔的下段和上段依次被-55.54℃低温甲醇吸收，得以净化。出吸收塔的净化气(φ(二氧化碳)＜3.42%，φ(二氧化硫)＜0.1×10-6)送下游合成气压缩工段。甲醇富液经过减压闪蒸、低压氮气气提、热再生、甲醇脱水等再生处理后循环使用，在再生过程得到的富二氧化硫酸性气送至硫回收装置，二氧化碳尾气经洗涤后放空，含醇废水送气化装置回用。

2、运行中出现的问题及解决措施

2.1 二氧化碳产品气量不足

原设计二氧化碳产品气为45000Nm3/h，试车期间负荷较低不能满足尿素装置需求，需要提取更多二氧化碳。经分析造成二氧化碳气量少的主要原因有两点：一是二氧化碳闪蒸塔二段压力低，较多二氧化碳提前闪蒸经洗涤塔放空；二是因脱硫塔主洗甲醇量过大，酸性气带走一部分二氧化碳，造成酸性气中二氧化碳含量高。为此采取以下措施提取二氧化碳。

(1)在保证脱硫塔顶部脱硫气总硫体积含量小于0.1×10-6下，适当减小二氧化硫主洗甲醇量，降低脱硫塔对二氧化碳气体的吸收，使更多的二氧化碳后移到在脱碳塔吸收，提高二氧化碳的利用率。

(2)将二氧化碳鼓风机出口压力降低，由0.015MPa降到0.012MPa，有利于闪蒸增量。

通过以上调整二氧化碳产品气量由4.3万Nm3/h增加至5.1万Nm3/h，并且二氧化碳纯度达到98.0%以上。若发生二氧化碳产品气纯度低时，适当提高二氧化碳闪蒸塔二段压力，控制在0.036MPa左右。避免由于二氧化碳纯度低，影响尿素生产。

2.2 酸性气中二氧化硫浓度偏低

净化装置从2008年开车以来，由于受系统和净化气中总硫含量的影响，酸性气中二氧化硫含量一直不高，远低于设计指标，且极不稳定。通过一系列手段，将酸性气中二氧化硫浓度提至了30%左右。主要运行优化措施如下。

2.2.1 改变闪蒸气去向。水分离器分离出来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，通过甲醇水分离塔给料加热器换热升温后，冷凝液中大量二氧化碳及二氧化硫会解吸出来，原始设计气相、液相均进入甲醇水分离塔中，造成甲醇再生塔再生气中二氧化碳含量升高。将其改入二氧化硫浓缩管线，进入二氧化硫浓缩塔下部，提升了富甲醇中二氧化碳的解吸量，同时提高了再生富甲醇中的二氧化硫含量。

2.2.2 控制循环甲醇氨气含量，增加酸性气回流量。进入低温甲醇洗系统的氨气，在甲醇再生系统中不容易脱除，不断积累，当氨气含量达到一定程度时，氨气会与二氧化硫在热再生塔中反应生成(NH4)2S，(NH4)2S溶解于循环甲醇中，并随循环甲醇进入甲醇洗涤塔内，在塔顶分解成二氧化硫和氨气，从而导致净化气超标。氨气和二氧化硫浓度越高，生成(NH4)2S的几率和量越大，出工段的净化气中二氧化硫和氨气含量越大。为此，通过再生塔气相定期排氨气，控制循环甲醇中氨气含量在指标之内，避免二氧化硫和氨气反应，增加去二氧化硫浓缩塔酸性气量，实现硫浓缩。

2.2.3 降低洗涤甲醇的循环量。甲醇循环量越大，洗涤同样的变换气后，甲醇中二氧化硫浓度越低，经过闪蒸、汽提和热再生后得到的酸性气中二氧化硫浓度也越低。为此，通过提高各氨冷器的负荷，降低贫甲醇温度，从而减小洗涤甲醇的循环量。但甲醇循环量也不能太低，否则会使出工段气体中二氧化硫浓度超标，引起合成催化剂中毒。

通过优化调整后，酸性气中二氧化硫浓度大幅提高，并保持稳定。

2.3 硫回收酸性气管线易堵塞

2.3.1 堵塞原因分析。变换气经氨洗塔洗涤氨之后，仍含有少量的氨随变换气一起进入低温甲醇洗系统。在生产运行中，由于二氧化硫富气中含有微量的氨，经过长期积聚，且在富气氨冷器温度较低时导致在管程处形成碳铵结晶，使酸性气无法排出系统，较为严重的情况下造成精洗甲醇硫含量升高，从而使净化气中硫含量超标。

2.3.2 解决措施。解决措施：硫化氢富气氨冷器增加副线，当发生堵塞时，通知硫回收工段将酸性气切至火炬放空，视酸性气压力情况少开副线阀，关闭氨冷器进氨阀，使少量的酸性气对氨冷器管程进行复热解冻，解冻过程中根据氨冷器出口酸性气温度逐渐关小副线阀，直至碳铵结晶全部融化，关闭副线阀，系统恢复正常运行。因碳铵在30℃时开始大量分解，故提升相应的温度后使碳铵结晶消除。

结束语

总之，通过对低温甲醇洗系统相关问题的综合分析，采取了一定的调整措施。通过调整，系统运行情况明显改善，降低了系统消耗，产生了很大的经济效益，还减轻了尾气排放压力，对同类型生产装置的运行调整有借鉴意义。

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