关于降低低温甲醇洗装置酸性气中甲醇的技术改造与优化

2018-07-16陈东梅

科技视界 2018年2期

陈东梅

（内蒙古大唐克旗煤制天然气公司，内蒙古赤峰 025350）

0 引言

低温甲醇洗装置的主要作用是将变换装置送来的变换气进行选择性的吸收，除去粗煤气中的CO2、H2S等酸性气体以及焦油0#、水、烃类等杂质，制得CO2≤1.5%，总S≤0.2ppm的合格净化气，送往甲烷化装置进行合成甲烷。CO2的大量存在会增加H2的消耗，甲烷转化率低，产品产量减少；H2S和有机硫是甲烷化镍基催化剂的主要毒物，导致催化剂失活。有机硫再生流程在本文中暂不介绍。

由于CO2与H2S在甲醇中的溶解度不同，可利用不同的方式进行再生。CO2气体通过减压闪蒸和氮气气提后，经换热器冷却和脱盐水吸收、排放至大气中；H2S气体通过减压闪蒸、氮气气提和热再生后，经过换热器冷却分离其中的甲醇，气体送至硫回收装置作为生产硫磺的原料气。在此过程中，甲醇消耗占比较大。通过原因分析，在操作和设备技术改造上进行了两方面优化，实现降低酸性气中携带甲醇。

1 酸性气流程简介

煤气中H2S主要是来源于原料煤中的硫成分，H2S的产生主要与气化炉结构形式有关系，本公司采用的是壳牌炉，这里只针对本公司的流程进行描述研究。煤中的硫、碳成分在气化炉内与水蒸气和氧进行反应主要生成H2S和有机硫，H2S在煤气中占比0.7%，硫化物在低温甲醇洗装置脱硫塔内被脱除，出口净煤气中的总硫指标要求≤200PPb。

在脱硫塔内使用吸收CO2后的甲醇富液进行吸收粗煤气中的H2S和有机硫，使用含CO2的甲醇富液作为吸收液为防止甲醇液大量的吸收H2S和有机硫放出大量的热，影响甲醇的吸收质量。含有CO2和H2S的富甲醇液经过硫化氢浓缩塔的减压闪蒸和氮气气提脱除甲醇中大部分的CO2气体，H2S富甲醇液进入到硫化氢闪蒸塔内进行热再生，通过蒸汽再沸器将甲醇富液加热至83℃，硫化氢气体和甲醇蒸汽经热再生塔顶冷凝器壳程冷却后，气液混合物一起进入热再生塔回流槽，38℃硫化氢富气从热再生塔回流槽顶部出来后在H2S富气加热器壳程和H2S富气冷却器壳程中被冷凝到-32℃后进入硫化氢富气分离器Ⅰ,分离液体后的硫化氢富气经H2S富气加热器管程加热到23℃后送往克劳斯硫回收装置；分离的液体通过冷凝液换热器管程加热到-10℃后进入硫化氢富气分离器II进一步分离，分离出的气体与硫化氢富气分离器Ⅰ出口硫化氢富气一起送到硫回收装置。

2 甲醇消耗分析

主酸洗气温度越高，甲醇的饱和蒸汽压就越高，对应在气相中的甲醇含量也就越高，带来的损失必然就越大[2]。

在实际生产中，热再生塔顶冷凝器冷却后气体温度在54℃，与设计值38℃相差较大，主要原因热再生塔顶冷凝器管束多次泄露处理后换热面积减小，同时循环水水质较差，导致管束堵塞，热再生塔顶冷凝器冷却后气体温度较高，而后续换热器设计较小，换热量不足，酸性气温度未达到设计值，造成至硫回收的主酸性气中夹带的甲醇含量在6.0%左右，与设计甲醇含量在0.15%偏差较大，所以主酸性气中甲醇损失较大。

3 优化改造和操作

（1）根据对甲醇消耗情况分析同时结合现场实际情况，热再生塔顶冷凝器换热器换热效果差，不能满足工艺要求，但不具备更换换热器条件，在现场增加热再生塔顶冷凝器循环水反冲洗管线，定期进行反冲洗操作，防止杂物堵塞管束或管板，增加换热器循环水流量，提高传热效率，热再生塔顶冷凝器出口酸性气温度由54℃降至 45℃左右。

（2）减少硫化氢富气分离器II内气体闪蒸量，减少硫化氢气体换热量。硫化氢富气分离器Ⅰ和硫化氢富气分离器II之间增加跨线，冷凝液不在经过冷凝液换热器进行复热，在硫化氢富气分离器II闪蒸出的气体温度由原来的-10℃降低至-30℃，为H2S富气加热器管程内酸性气提供了更多的冷量，通过此项技改在硫化氢富气分离器Ⅰ内明显分离出更多的甲醇。

（3）加强岗位人员培训，提高热再生系统的操作稳定性，减少气量波动对热再生塔的影响，严格控制塔顶温度和酸性气指标，减少酸性气夹带甲醇量。