低温甲醇洗稳定运行的关键因素分析

袁野

摘 要：低温甲醇洗在处理上游工艺气有着较为广泛的应用，但是在整个工艺运行的过程中会出现不稳定的因素，严重影响着工艺气处理的效果。因此，需要从运行中找到影响稳定的关键因素，从而有针对性的采取控制措施。基于此，本文从低温甲醇洗的工作原理入手，首先分析了低温甲醇洗稳定运行的关键因素，然后研究了低温甲醇洗运行的优化措施，希望可以借此给相关的研究提供一定的参考意见。

关键词：低温甲醇洗；运行；关键因素

二氧化碳和硫化氢等酸性气体在低温的甲醇中有着较高的溶解度，因此可以利用低温甲醇来吸收工业生产中多余的酸性气体。这种净化工艺不仅实现了环境保护的功能，同时也有利于酸性气体的回收利用，在当前煤制甲醇工业中，常用低温甲醇洗来去除二氧化碳、硫化氢等酸性气体，有效的实现了其应有的功能。而且，利用低温甲醇洗工艺去除酸性气体还可以通过一定的方式实现硫的回收，能够创造一定的经济效益。因此，需要结合具体的工作原理和影响稳定运行的因素，探讨优化措施，让低温甲醇洗流程长周期稳定的运行。

1 低温甲醇洗的工作原理

从本质上来看，低温甲醇洗在运行的过程中是利用低温的甲醇阶段性的吸收酸性气体，因为随着甲醇温度的下降，各类酸性气体在其中的溶解程度会逐渐增加，因此对于硫化氢和二氧化碳等酸性氣体，就可以很好的溶解到其中。而且，当气压增大时，某一气体的溶解程度也会随之增加，因此在具体的工业生产中，还可以通过增加系统压力的方式来提高酸性气体的吸收程度。甲醇吸收酸性气体存在一个固定的k值，温度越低，溶解程度越高，所以在吸收酸性气体时，这种方式就可以将酸性气体很好的吸收在低温甲醇中，实现尾气净化的功能。

2 低温甲醇洗稳定运行的关键因素

在利用低温甲醇洗实现酸性气体吸收时，需要对温度和压力进行严格的控制，因为随着压力和温度的变化，硫化氢和二氧化碳等气体的溶解系数也会变化。具体的工业生产中，工艺气中还包含着氮气和氢气等气体，但是这两种气体受温度和气压的影响不大。具体而言，在低温甲醇洗工艺中，影响稳定运行的关键因素主要如下。

2.1 压力控制

密闭空间的压力直接影响到低温甲醇洗的运行效果，在进行二氧化碳和硫化氢等酸性气体吸收时，可以通过增加压力的方式来促进气体在低温甲醇中的溶解程度，由于低温甲醇洗是分阶段吸收酸性气体来实现净化的需求，因此在固定的温度下，溶解程度和气体的压力是呈现出正比关系的。当气体压力增加时，分子的扩散速度也会提升，低温甲醇溶剂就可以和气体良好的接触，有利于促进吸收的过程。因此，在具体的工艺中，需要根据设备的承受能力尽可能保持系统压力满足要求，然后维持压力的稳定，以此来提高尾气净化的效率。为了保证净化的效果和净化的效率，在低温甲醇洗工艺运行的过程中，首先要保证设备的稳定，基于此前提增加操作压力，这样可以保证前期酸性气体的溶解速度。

2.2 温度控制

随着甲醇温度的变化，酸性气体在其中的溶解程度会体现出明显的差异性，低温甲醇的净化效果不仅受到气液平衡的影响，同时酸性气体在甲醇中的溶解程度也会随着温度的变化而变化。甲醇的温度降低时，酸性气体在其中的溶解程度会有效的增加，而且甲醇蒸气会受到系统温度的影响，如果温度升高，甲醇蒸汽压会随之增大，这样就会使甲醇洗运行中损耗有所增加。所以，综合来看，整个工艺必须保证甲醇的温度足够低，这样才能提高甲醇对酸性气体吸收能力，同时降低运行中甲醇的损耗。

为了保证低温甲醇洗运行的温度，首先要对甲醇吸收制冷的工艺进行改进。其次，在富甲醇减压闪蒸时，要降低气体的压力，另外，在保证系统稳定运行的基础上尽可能的提高丙烯压缩机的负荷。最后，要合理的控制循环甲醇和变换气的流量，一方面减少甲醇的损失，另一方面提高酸性气体吸收的效率，以达到饱和吸收和饱和解吸。

2.3 塔板效率控制

①控制合适的液/气比；②塔板的水平度要合乎要求；③塔板无漏液现象；④吸收剂纯度高，不发泡；⑤塔板上无脏物、垢物、保证液层高度。

2.4 气液比控制

答：在一定的吸收温度压力和再生条件下，二氧化碳的净化度随吸收气液比的降低而增高（即气量一定时，溶液循环量大，出吸收塔气二氧化碳含量低），但溶液循环量大，消耗功率大，且H2损失大，所以在保证系统净化度的前提下采取尽量大的气液比。

2.5 氨含量控制

一般情况下，氨在变换单元时经过洗氨塔被洗氨水洗涤大部分被送往变换汽提塔处理后送往硫回收，即便如此也有少量氨带往低温甲醇洗系统循环至热区部分。在一定合适浓度下，系统有部分氨的存在可以中和系统的酸性，从而对设备和管道起到防腐的作用。氨含量过低不利于设备防腐，氨含量过高会削弱低温甲醇的吸收能力，在同等条件下，为满足合成气的指标要求，会增加贫甲醇的循环量增加能耗，甚至会导致净化气中硫含量超标等危害。

控制措施；①控制变换单元洗氨水流量。氨在水中溶解度较大，常温常压下一体积水能溶解大概700体积的氨，控制洗氨水流量可以控制带往低甲的氨含量；②控制洗氨的温度。在一定压力、流量条件下，温度对洗氨水吸收变换气中的氨也有较大影响。一般通过调整变换气水冷器循环水回水阀的开度及降低循环水的温度来进行控制；③监控系统的pH值。贫甲醇pH值一般控制在7-8之间，贫甲醇pH过高或者热区部分的压力有异常上涨的迹象，打开排氨阀不经过激冷器冷却将小部分酸性气直接送往硫回收；④酸性气冷却部分复热操作。如果由于氨含量过高引起管道堵塞（一般是提浓线管道，该管道介质温度较低），可减小激冷器负荷提高冷却的温度或者复热，防止铵盐结晶，与此同时，复热也会增加甲醇损耗；⑤排氨线改造；低温甲醇洗系统排氨线原设计为通过热再生塔塔顶换热器汽相旁路来排氨，通过酸性气排放至硫回收，实际运行中，排氨效果不好，且容易造成甲醇损耗。整改措施：将低温甲醇洗排氨改为液相排氨，增设一分液罐将热再生塔塔顶分液罐含高浓度氨的甲醇排放至分液罐，再用氮气将该分液罐内含氨甲醇排放至变换汽提塔处理。在系统氨含量高时容易造成热再生塔塔顶管线铵盐结晶，对热再生系统及后续硫回收系统正常运行造成影响。改造后系统氨含量高利用液相排氨线排氨，保证系统的稳定运行。

2.6 水含量控制

系统内水含量过高会降低贫甲醇的吸收能力，甲醇溶液中溶有大量的硫化氢、二氧化碳等酸性气体，这些物质溶于水后会产生电解电离腐蚀，特别是在温度较高的再生塔，水含量1～2%时，溶液中杂质含量会明显增多，大于 5%时，甲醇吸收能力下降，系统将半负荷运行，并且在短期内会造成绕管式换热器堵塞。

控制措施：

①在保证工况的情况下尽量减小上游洗氨水的流量和变换气温度，防止变换单元工藝气中饱和水蒸气带入低温甲醇洗系统；②原料气分离罐液位较高或者分离效果差，变换气将水带进甲醇洗涤塔，控制合适的液位，检查设备内件；③甲醇水分离塔的工况不良造成系统内水含量过高，调整并稳定甲醇水分离塔工况，控制水分离塔温度，保证系统水含量在指标内同时保证外排废水的甲醇含量小于0.05%（wt）；④系统补进的新鲜甲醇含水量高，调整甲醇水分离塔负荷，或者补充水含量较低的甲醇对系统甲醇进行置换；⑤低甲开车前系统水洗后未吹干，水洗后的甲醇系统必须用氮气进行干燥，系统运行后及时调整甲醇水分离塔负荷尽快将水含量调整至指标范围内；⑥由于内漏造成系统水含量高的设备有：热再生塔塔顶冷凝器和热区部分两个再沸器，需要停车对设备进行检查；⑦当低温甲醇洗一个系列水含量高时，可以通过开贫甲醇入口导淋阀，将含有水含量高的甲醇，排放到地下槽，在通过排放甲醇泵将水含量高甲醇排放到另一个系列甲醇水分离塔进行处理来降低甲醇水含量。

4 结语

低温甲醇洗是当前工艺气处理中最常用的工艺之一，它可以有效的去除工艺气中的酸性气体。但是，低温甲醇洗工艺在运行的过程中受到温度和压力、水含量、氨含量等的影响较大，特别是压力的变化，需要分阶段的进行控制，并且根据实际反馈的情况来进行相应的调整。

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