低温甲醇洗装置甲醇消耗问题探讨

（兖矿鲁南化工有限公司 山东 277527）

1.低温甲醇洗工艺的简单介绍

在二十世纪五十年代，德国率先开始采用低温甲醇洗净化法，这一方法的应用，有效实现了对有毒酸性气体的净化处理。这一工艺的出现和应用原理是出于物理因素的考虑，由于甲醇性质的特殊性，使得在甲醇温度逐步降低的过程中，硫化氢等酸性气体可以随之逐步溶解于甲醇内，这一纯物理过程有效反映了甲醇的吸收作用。如果是冷甲醇，当处于高压、低温的状态下时，可以有选择性地脱除工艺气体内原有的二氧化碳、硫化氢、硫氧化碳等酸性类气体，经由加热、降压等基础工序，可以实现甲醇溶液内二氧化碳、硫化氢气体等的净化和回收[1]。其基本的工艺流程如图1。

图1 低温甲醇洗工艺流程

2.低温甲醇洗工艺甲醇消耗高原因解析

(1)工艺因素

低温甲醇洗装置运行的过程中，甲醇消耗过高在很多时候是由于工艺因素所造成的，具体表现在：①温度方面，净煤气出二氧化碳吸收塔的温度设计值虽然可以达到相应的设计标准，但是，当整个装置处于低负荷运行状态下时，系统的压力相对较小，在这一条件下，甲醇吸收的二氧化碳量也相对较少，使得闪蒸冷量难以达到相应的标准，在低温甲醇洗装置运行时，循环系统的温度高于正常值，在气体排放的过程中，气体中含有的甲醇分压相对较高，使得排放时带走的甲醇相对较多[2]。当然，在净化气、酸性气和尾气中，也会携带有部分的甲醇。②换热器方面，在整个装置的运行过程中，换热器运行效果的好坏同样会影响甲醇的消耗量，如果在装置运行的过程中，热再生塔排放的气体温度超过了正常标准，将会使得酸气温度同步增高，此时，酸气中夹杂着的含硫甲醇量也相对较大，如果换热器的冷却效果较差，在气体温度过高的情况下，甚至会形成雾沫，最终使得回流槽的液位超出正常值，分离效果难以达到实际的要求。③热再生塔顶部操作温度偏高，一旦其温度超出了设计标准，去硫回收酸气的温度也相对较高，其中所携带的甲醇也相对较多，造成了严重的甲醇消耗。

(2)再吸收塔吸收效果因素

低温甲醇洗装置的甲醇偏高现象在很大程度是还会受到再吸收塔吸收效果的影响，装置塔盘结构比较特殊，再吸收塔再吸收段中如果存在塔盘的过多设计与安装，或者其所选用的为浮阀塔结构，将会使得在整个装置运行的过程中，闪蒸空间相对较小，使得闪蒸受到了严重的空间因素限制，再吸收效果难以达到正常标准，夹带情况下，大量的甲醇被带出，引起了极为严重的消耗。

(3)人的因素

低温甲醇洗装置运行的过程中，由于存在人的操作，如果在操作过程中存在人的不当操作行为，同样也会造成甲醇的异常消耗。因此在煤化工行业，低温甲醇洗工艺属于一种新的工艺技术，一些小型的煤化工企业并未掌握其工艺核心，甚至缺乏专业的操作人员，一些操作人员的专业素质偏低、经验较少，使得在低温甲醇洗装置的使用中，不当操作使得甲醇消耗量超出了正常值。

(4)工艺控制指标因素

工艺控制指标因素同样是引起低温甲醇洗装置甲醇消耗偏高的关键原因，在低温甲醇洗装置的运行过程中，要保持装置运行的最佳效果，一般要维持气液平衡，如果在装置的运行过程中，吸收时的压力偏低，此时，吸收效率也将大大降低，气体净化将受到影响，存在甲醇的异常消耗[3]。当低温甲醇洗装置运行一段时间以后，处于循环状态下的甲醇氨含量也有所提升，为了将氨含量控制在正常标准内，一般会定期对含氨甲醇进行排放，虽然这一过程实现了氨含量的有效控制，但是，也存在着一定的甲醇消耗。

3.低温甲醇洗装置中甲醇消耗的控制

(1)净化气

低温甲醇洗装置运行的过程中，净化气的控制需要从以下方面来开展：①在装置运行的过程中，要尽量将变换气温度控制在34℃左右，通过这一温度控制，使得甲醇洗涤塔塔顶的净化气温度得到了有效的控制，也就使得气相中的甲醇携带量有效减少；②根据装置的具体运行情况，适当对氨压缩机的负荷加以提升，在此过程中，相关人员还需要尽量保障界区水冷器、缠绕式换热器、减压闪蒸等的换热和制冷效果，通过这些控制，可以有效将甲醇温度控制在合理的范围内；③加减负荷的过程中，要始终坚持缓慢、平稳的原则，保障循环甲醇流量调控的科学性，避免大范围波动所引起的甲醇消耗[3]。

(2)CO2尾气

低温甲醇洗装置运行时，专业人员对中压闪蒸系统液位和压力的控制也非常重要，只有保障了调控的科学性，才可以使得硫化氢浓度塔运行压力、上塔两股进料量保持在稳定状态下，尤其是要将塔内压差控制在0～0.06MPa之间，使得塔顶气液夹带现象得以有效缓解。停车检修的过程中，专业人员需对硫化氢浓缩塔塔顶除沫器、进料拦液板等加以全面检查，避免这些部位的异常所造成的甲醇消耗。随着装置运行过程中系统负荷的不断变化，专业人员需根据其变化趋势，来进行尾气洗涤塔洗涤水量的科学控制，并根据实际的运行需求，来做好出塔顶尾气的取样，从根本上脱除气相中的甲醇。甲醇洗涤塔脱硫段CO2甲醇流量的科学控制也非常关键，专业人员要保障硫化氢浓缩塔上塔两端进料量的科学性，当塔板液层达到了基本要求以后，可以适当通过塔顶进料量的降低来控制甲醇消耗。

(3)酸性气

甲醇再生塔操作压力的控制，塔顶和塔底温度的控制，都可以有效减少装置运行时甲醇的消耗，但这些操作参数的控制需结合装置的具体运行情况来进行，并始终保持这些参数处于相对稳定的状态下。塔顶水冷器、硫化氢馏分冷交换器、硫化氢馏分氨冷器的负荷与换热效率必须要达到运行标准，通过这些控制来使得酸性气中的甲醇蒸汽能够被冷凝和分离出来。塔顶回流槽和酸性气分离器液位的控制也非常重要，专业人员需在装置的日常使用中，定期对就地、远传液位计、DCS液位控制系统等加以校对，避免由于这些故障所引起的甲醇消耗。

(4)外排废水

在外排废水的控制方面，重点要从以下方面来开展：①有效保持甲醇/水分离塔运行工况的稳定性，使得出塔顶甲醇蒸汽中的水含量保持在正常范围内，适当提高塔底的操作温度，使得废水可以满足排放的标准。②在整个装置的运行过程中，有关人员要严格遵守操作的规范，对各个工况和运行参数都加以有效控制，避免过于追求循环甲醇水含量降低速率而引起的甲醇超标现象。③当系统处于开停车或者正常运行状态下时，专业人员必须要对甲醇洗涤塔前气液分离器液位情况加以密切观测，并结合装置运行的标准，来适当加以调节与控制，否则，一旦这一标准达不到要求，可能会导致罐内没有液体引起高低压设备的串压现象，甲醇蒸汽的乱窜势必会引起燃烧事故，甲醇浪费严重。

(5)系统开停车

系统开停车阶段，同样需要加强有效的控制，比如，在系统开车、建立甲醇循环之前，需结合系统的运行需求，来对甲醇洗涤塔、中压闪蒸系统、甲醇再生塔、甲醇/水分离塔的操作压力加以有效控制，甚至还需要对高、中、低压充氮阀的开度加以科学调整，通过这些方式来避免放空所造成的甲醇损失。根据低温甲醇洗装置的运行情况，变换工段开始导气阶段，最好将甲醇循环建立的初始时间与该时间段保持一致，通过这一时间段的控制，可以使得低温甲醇洗系统导气前的空载时间大大缩短，使此阶段的甲醇消耗得以有效控制。在系统的停车阶段，最好能够及时停止甲醇循环。

4.结束语

近年来，随着各个煤化工企业生产规模的扩大，低温甲醇洗装置已然成为了生产中不可或缺的装置，该装置虽然具有一定的技术优势，但是，其运行时的甲醇消耗量过高，各个煤化工企业都需要结合甲醇消耗的原因，采取有效的控制方式。