[科普中国]-稳定操作条件

对影响低温甲醇洗的一些环节和装置进行了技术改造,并通过不断的探索和总结,从工艺上提出了确保装置在-40℃级工艺条件下优化运行的条件,使该装置长期稳定在95%以上的高负荷下运行,显示出该工艺吸收能力强、操作弹性大的优势。

低温甲醇洗高负荷稳定运行操作条件探讨(1)低温甲醇洗是目前国内外比较成熟的一项气体净化技术，具有吸收能力强、操作弹性大的优点。该工艺比较适宜褐煤制氨生产装置对酸性气体的净化。

(2)低温甲醇洗溶液循环量基本上与原料气中的酸性气组分无关，而与原料气量、煤气成分、操作压力、操作温度有密切的关系。实际生产过程中，保持原料气量稳定，提高操作压力，降低溶液温度及避免水、氨、煤粉等杂质进入系统，对于提高吸收效果，减少溶液循环量，降低消耗，保证装置长期稳定运行有利。

(3)实践证明，-40℃级工艺可以满足煤制氨系统低温甲醇洗装置高负荷稳定运行的要求。

低温甲醇洗冷量平衡控制在低温甲醇洗工艺中，温度是影响甲醇洗净化效果的最重要因素之一。低温甲醇洗的净化效果取决于酸性气在甲醇中的溶解度和达到气液平衡时酸性气在气相中的分压，而这两项因素都是温度的函数。气体在液体中的溶解度随温度的降低而增大，因此，采用较低的洗涤温度对气体的净化过程有利。另外，甲醇的蒸汽压也是温度的函数，温度升高，甲醇蒸汽压增大，甲醇的损失就增加。因此，保持低温下操作，不但能保证甲醇有较好的吸收效果，而且能减少净化气带走的甲醇，甲醇损失就小。在实际操作上可以通过以下手段来实现冷量的平衡:

(1)调整氨吸收制冷装置工艺，确保制冷剂的供给;

(2)尽量降低甲醇减压闪蒸后气体压力，提高节流闪蒸制冷效果，以增加系统冷量;

(3)在保证液氮洗装置工艺正常的情况下，应尽量维持液氮洗至甲醇洗的氮洗气在低温下，以增加系统冷量的供给;

(4)在保证工艺正常的情况下，尽量增加氨压缩机负荷，降低氨蒸发压力，以提高氨冷效果。

低温甲醇洗操作压力的控制根据亨利定律，在一定温度下，气体在液体里的溶解度和该气体的平衡分压成正比。另外，从传质动力学角度来看，吸收过程的压力越高，气体分子的扩散速率越快，吸收推动力就越大，因而吸收速率越快。因此，吸收过程压力增高，气、液两相接触好，有利于吸收过程的进行和净化效果的提高。

为控制好吸收压力，保证好的吸收效果，根据不同情况可采取以下手段满足吸收对压力的要求:

(1)在装置稳定的情况下，通过增加气量，提高入系统的工作压力;

(2)在供气不足的情况下，可通过关小吸收塔气体出口调节阀，减少压力的损失;

(3)在前系统负荷波动较大或后系统倒换压缩机时，应及时通过关小吸收塔气体出口调节阀进行调整，以防压力降得过低。

进入低温甲醇洗粗煤气成分的控制进入低温甲醇洗粗的煤气中CO含量过高，易造成CO分压高，吸收塔压差升高，影响甲醇对CO2的吸收效果;粗煤气中的NH3含量高，进入甲醇洗系统后，易造成煤气低温冷却器碳酸氢铵结晶堵塞，影响生产正常运行;粗煤气中煤粉等杂质进入甲醇洗系统，易造成固体物质在溶液换热器列管内聚集，影响换热器的换热效果或在吸收塔塔盘上聚集，使塔压差升高，影响吸收效果。

为保证吸收塔的正常运行，可采取以下防范措施，防止过多的杂质进入系统:

(1)变换系统尽量控制出口气体中CO含量在工艺指标范围内，一般情况下不宜采取提高CO含量来增加液氮洗冷量;

(2)变换系统严格控制好煤气洗涤效果，洗涤后的煤气温度不超过40℃ ，以防气体中的氨洗涤不干净，将氨带入甲醇洗系统;

(3)绝对禁止开变换炉副线来调整粗煤气中CO含量，特殊情况下要适当提高CO含量，也只能通过变换工段调整工艺来实现，以防将固体杂质带到甲醇洗系统。

甲醇循环量的控制酸性气在甲醇中的溶解度主要是温度和压力的函数，温度、压力确定后，酸性气的溶解度基本恒定。从传质动力学角度分析，液气比大，相平衡常数小，有利于组分的吸收。在塔的正常操作范围内，增加循环量，增大液气比值，气液两相在塔内接触越充分，传质效果越好。但循环量的增大也会导致过大的循环动力消耗及再生能耗，增大甲醇氨冷器的负荷。因此，甲醇循环量应综合考虑，在保证气体净化度的前提下，尽量选取一个适宜的液气比值，合理匹配甲醇循环量，既能保证溶液的吸收效率，又不至于增加能耗。

洗涤甲醇质量的控制低温甲醇洗涤甲醇的质量包括甲醇中的含水量、H2S浓度和CO2浓度等。甲醇质量的好坏直接影响着低温甲醇洗的吸收效果。甲醇中含水量达5%时， CO2在甲醇中的溶解度将降低15%，H2S的溶解度也会大幅度下降。另外，甲醇含水量增加，溶液比重增大，增加了动力消耗，而且对系统设备的腐蚀也会加剧，缩短装置使用年限，腐蚀物对设备和管路也会造成堵塞，影响生产正常运行。如果甲醇再生质量不合格，再生甲醇中H2S和CO2浓度高，则洗涤甲醇的吸收率降低，尤其是当热再生不完全时，精洗甲醇中硫化物较高，精洗甲醇吸收效率会大幅度降低，导致净化气体不合格，微量超标。为保证甲醇的质量，可采取以下措施。

(1)购买合格的甲醇，以保证补充甲醇含水量符合质量标准，控制好甲醇水塔工艺指标，确保再生甲醇含水量小于1%;控制好煤气水分离器的液位，防止液位过高将煤气中的水带入系统;如果煤气温度高，水分离困难，煤气温度一时降不下来，可适当增加喷射甲醇量，增强脱水效果，防止水进入系统。

(2)控制好甲醇闪蒸再生和热再生系统各项工艺指标，确保甲醇再生完全，使返回系统的再生甲醇达到质量要求。1

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王宁 - 副教授 - 西南大学