低温甲醇洗装置运行问题解析及对策

赵建卫，张宗飞2，南云杰

(1.内蒙古伊泰化工有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 017400；2.中国五环工程有限公司，湖北 武汉 430223)

1 工艺流程

内蒙古伊泰化工有限责任公司(以下简称伊泰化工)120万t/a精细化学品示范项目主要生产1#低芳溶剂、3#低芳溶剂、轻液体石蜡、重液体石蜡、十六烷值改进剂、LPG、硫磺、硫酸铵、混醇等。该项目由空分、气化、净化、尾气转化、合成和加工6套主工艺装置及配套的锅炉、供电、供水、输煤、储运等公用、辅助工程组成。主工艺采用西北院多元料浆气化和航天粉煤加压气化技术、原料气部分变换工艺、林德低温甲醇洗工艺、中科合成油高温浆态床费托合成技术等。

伊泰化工低温甲醇洗采用的是林德公司的工艺包，由中国五环工程有限公司(以下简称中国五环)进行设计。工艺流程为一步法吸收H2S、COS和CO2气体的5塔联合流程。由于装置规模较大和生产产品的需要，设置2台并列的变换气甲醇洗涤塔、1台未变换气甲醇洗涤塔、1台尾气制氢变换气甲醇洗涤塔，为合成装置、PSA制氢装置输送净化气；4台甲醇洗涤塔共用一套甲醇再生系统，设置两级闪蒸系统，可极大限度地回收有用气体H2和CO；高纯度CO2作为煤粉输送的载气，进入甲醇再生塔前经过加热的甲醇通过N2汽提塔用低低压氮气汽提低纯度的CO2。为满足环保要求设置了尾气洗涤塔，将尾气中的甲醇降至50 mg/Nm3。

2 试车存在的问题及措施

伊泰化工低温甲醇洗装置为目前国内单套处理能力最大的装置，由中国五环设计，其中单台贫、富甲醇泵的规模为制造商目前制造最大的设备，其管线直径较大，泵入口管线均为800～1 000 mm，这给设备选型和布置等设计工作以及设备的运行均带来了很大挑战。低温甲醇洗装置自2017年运行以来，创造了原始开车一次成功、连续运行378 d的记录，但由于工艺条件的变化，装置在运行过程中出现了各种各样的问题，笔者就这些问题作出总结和分析。

2.1 系统水联运期间频繁盘不动车

2017年4月低温甲醇洗单元开始进行水联运试车，试车过程中4台进口的苏尔寿贫甲醇泵运行平稳，但停车后频繁出现盘不动车的情况。经过分析认为：水联运期间泵入口过滤器严格按照泵的使用说明书要求，配置了40目的滤网(对应的孔径42.5道)没有问题。由于本项目规模较大，配套的贫甲醇泵为制造商最大的能力，为了保证泵的效率，制造商对泵的口环间隙设置为30道。停车后孔径接近42.5道的杂质进入口环中，导致泵盘不动车。

整改措施：根据实际情况，考虑到试车进度要求，对其中已经盘不动车的2台贫甲醇泵口环间隙扩大至60道，满足水联运期间的运行，剩余2台泵待水联运结束，系统干净后再运行，不进行改造。经过改造后，4台贫甲醇泵运行平稳。

2.2 CO2产品气中硫化氢及甲醇含量超标

2017年6月开车以来，系统在80%负荷工况下运行。在运行过程中，CO2产品气中硫化氢的含量为80 mg/m3、甲醇为600 mg/m3(设计值硫化氢<5 mg/m3、甲醇<400 mg/m3)，均高于设计指标，严重影响到粉煤输送。以下分析造成CO2产品气中硫化氢、甲醇超标的原因。

(1)循环甲醇温度的影响。循环甲醇温度的高低会影响二氧化碳产品塔和硫化氢浓缩塔温度，对二氧化碳产品气中的硫化氢、甲醇含量有直接影响。

调整措施：通过提高各丙烯冷却器的负荷来降低系统循环甲醇的温度，让二氧化碳产品塔和硫化氢浓缩塔温度明显降低，二氧化碳产品气中的硫化氢、甲醇含量明显下降。工况调整前后硫化氢、甲醇的变化见表1。

表1 工况调整前后硫化氢、甲醇的变化

(2)循环甲醇分配量的影响。循环甲醇在甲醇洗涤塔的上、下段的分配量和去二氧化碳产品塔上下段的分配量，决定了二氧化碳产品气的质量。去甲醇洗涤塔下段、二氧化碳产品塔上段的富二氧化碳甲醇太少，二氧化碳产品中的硫化氢含量超标，影响粉煤气化；若去甲醇洗涤塔下段、二氧化碳产品塔下段的量太大，会造成二氧化碳产品塔闪蒸的二氧化碳产品气量少，甲醇含量超标。

整改措施：缓慢调整循环甲醇在各塔的分配量，在二氧化碳产品气中甲醇含量不超的前提下尽量加大去塔顶的甲醇量，以减少产品中的硫化氢对粉煤气化的影响。

2.3 贫甲醇中硫化物及氨含量严重超标

低温甲醇洗装置自2017年6月开车，10月发现系统中的甲醇颜色由之前的青黑色逐渐变至浓茶水颜色，并且贫甲醇中的硫化物含量一度升高至850 mg/L(设计值≤60 mg/L)、氨含量一度升高至102 mg/L(设计值≤30 mg/L)，严重影响到净化气指标。主要原因分析如下。

2.3.1循环甲醇中氨含量的影响

洗氨塔洗氨效果差，造成氨带入系统。为减少系统甲醇损失，操作上未定期排氨，造成氨在系统中累积，热再生系统换热器铵盐结晶。整改措施如下。

(1)加大洗氨塔洗涤水量，尽可能的将原料中的氨洗涤下来，减少系统中氨的进入量。整改前后的氨含量见表2。

表2 整改前后的氨含量

通过分析后发现，该措施没有明显的效果，说明氨洗塔内件可能有问题。2018年大检修，拆开发现变换气氨洗塔塔板浮阀大面积腐蚀、脱落，随后更换。

(2)定期通过低温甲醇洗防碳铵结晶管线排氨，但存在甲醇消耗过大的问题，后来为了降低甲醇消耗改为液相排氨，将热再生塔塔顶回流罐中的甲醇定期排入地下槽，用氮气汽提后再送回系统。整改前后硫化物和氨含量见表3。

表3 整改前后硫化物和氨含量

通过以上措施贫甲醇中的硫化物含量缓慢降至502 mg/L、氨含量降至52 mg/L，暂时降低了净化气中硫化氢超标的风险，但没有从根本上解决问题。

2.3.2工艺气中夹带不明物质

针对甲醇颜色变化、贫甲醇中硫化物和氨的超标问题，经过组织技术分析，并与类似厂家交流后，判断为上游工艺气中夹带不明物质。根据伊泰化工整体安排，全厂大检修后，暂停了回用水进入气化装置作为系统补充水的做法，经过1个多月的试验，甲醇颜色逐渐恢复至青黑色，系统中硫化物、氨的指标趋于正常设计值。由此可以判断造成贫甲醇中硫化物、氨含量超标影响净化气指标的主要原因为回用水中夹带不明物质。

整改措施：由于气化装置使用回用水，涉及全厂水平衡和零排放，综合考虑后，回用水继续进入气化装置，低温甲醇洗通过加大洗氨塔洗氨水、定期对系统进行排氨操作，维持系统中硫化物含量在400～550 mg/L、氨含量在40～60 mg/L之间，保证净化气中总硫不超标。

3 结语

低温甲醇洗装置在工艺气夹带不明物质的条件下，通过不断摸索和改进，在系统贫甲醇中硫化物、氨含量超标的情况下，依然保证了净化气的总硫指标。

因此，只有抓住问题的本质，本着科学的态度和方法，结合生产中积累的经验，认真的分析、总结，才能使装置安、稳、长、满、优的运行。