低温甲醇洗操作中的运行优化

河南能化集团中原大化公司煤化工项目是具有年产50万吨甲醇产能的新型煤化工装置。于2009年7月8日投产23:35产出合格甲醇, 2012年实现装置满负荷运行, 本装置煤气化引进壳牌技术, 甲醇净化工段采用德国鲁奇低温甲醇洗工艺。低温甲醇洗工艺 (Rectisol Piocess) 是德国鲁奇公司研发的以物理吸收酸性气体的一种净化工艺, 该净化工艺因技术先进, 能耗低, 吸收效果好, 目前被广泛应用于合成氨、羟基合成、工业制氢等煤化工合成气净化工艺中。

一、概述

我公司鲁奇低温甲醇洗工艺采用七塔工艺, 该工艺使用冷甲醇作为酸性气体吸收液, 利用甲醇在-60度左右的低温下对酸性物质溶解度极大的物理特性, 同时分段选择性吸收原料气中的H2S和CO以及各种有机硫等杂质。在净化气中, 主要含有一氧化碳、氢气和二氧化碳等合成甲醇必须的气体以及少量的氮气、氩气、甲烷等惰性气体, 虽然原料气中硫的含量很小, 但其危害是很大的。由于它的存在会增加气体对金属设备和管道的腐蚀作用, 并且会使催化剂中毒。所以净化气中总硫量的指标是H2S+COS含量≤0.1ppm。

根据我厂的工艺设置, 采用低温甲醇洗分别脱除净化气中的CO2、H2S、COS将脱除掉的合格CO2送气化工段作为惰性气体输送煤粉, 同时将再生的H2S送克劳斯硫回收系统。低温甲醇洗是一种物理吸收法, 低温、高压下在吸收塔中完成甲醇对CO2、H2S、COS的吸收, 吸收了CO2、H2S、COS的甲醇溶液 (称为无硫富甲醇和含硫富甲醇) 分别经过节流降压 (少量的氢气和一氧化碳在吸收过程中也被吸收, 经节流降压闪蒸、压缩后得以回收) , 释放出CO2, 再在热态下将CO2、H2S从甲醇溶液中完全再生出来, 得到完全再生的甲醇 (称为贫甲醇) 循环使用。系统需要的冷量来自冰机以及吸收了CO2和H2S的高压甲醇溶液的节流膨胀 (即CO2的解吸) 和各水冷器。

吸收温度对酸性气体在甲醇中溶解影响很大, 随着温度的降低, CO2、H2S等以及别的易溶气体的溶解度系数增长很快, 而H2、N2等变化不大。因此, 随着温度的降低, 甲醇对酸性组份的选择性大大提高。在正常运行中, 压力稳定, 低温甲醇洗的效果受温度和循环量影响比较大。

甲醇在管道、设备输送的过程中也会有冷量损失。低温甲醇洗在正常运行时气提段和CO2闪蒸虽提供大量的冷量无法满足正常运行, 额外的冷量由氨压缩机提供。氨压缩机出口液氨由A/B两个串联而且规格一样的循环水换热器冷却后到氨储罐。

二、氨冷却系统对整个系统的影响

系统曾经出现氨冷器漏氨和液氨进水等事故, 造成氨压机波动, 冷量一度无法满足正常生产需要, 系统硫化物一度超标, 催化剂面临中毒危险, CO2产能不够一定程度上, 影响了气化工段煤粉的输送, 从而影响到工艺气中有效气的含量。

三、低温甲醇洗的操作优化

为了尽量减少系统冷量损失, 防止H2S超标所做的调整如下:

1. 加大主循环量, 定时补新鲜甲醇置换污甲醇

2. 调整富甲醇的压力和节流作用, 减少温升造成的冷量损失。

3. 系统采用高保冷材料, 减少系统冷量损失。

4. 尽量降低富甲醇中溶解的CO2和H2S, 减少因CO2和H2S无法完全解吸的冷量损失。

5. 降低系统中带的氨的含量, 加大热再生冷凝液的排放频率, 促进氨的排放。

6. 增加通入热再生塔汽提段的蒸汽量, 充分汽提主冲洗甲醇中的H2S、COS、NH3、HCN等酸性气体。

7. 系统温度的升高促使中压闪蒸塔闪蒸出更多的气体, 加大其再吸收甲醇的循环量从而降低循环气压缩机的负荷

8. 调整循环甲醇的流量与变换气的流量。

9定期向氨罐里补充新鲜的液氨。

10氨冷器循环水设置高点排气。

11减少换热温差损失, 尽量降低循环水温度。

通过以上操作优化, 如果不能使净化气中的H2S+COS含量《1ppm, 应迅速通知调度, 让气化工段降负荷或者将工艺气部分放空。直至净化气中的H2S合格。

结语

通过采取各种措施优化低温甲醇洗中氨冷却系统的操作, 加大对操作温度和压力的监控, 从而提高了酸性气体的吸收效果, 降低了能耗。

摘要：煤化工装置净化系统的操作优化一直是甲醇操作的关键, 本文就低温甲醇洗对系统产生的影响进行阐述, 结合生产实际优化操作

关键词：氨压机,低温甲醇洗,操作优化