低温甲醇洗甲醇吸收塔拦液分析与控制

王岗，陈艳

（黔西县黔希煤化工投资有限责任公司，贵州毕节551500）

贵州省黔西县黔希煤化工投资有限责任公司（下文简称黔希化工）新建 30 万 t/a 乙二醇装置，2018 年 5月投料生产至今，至试车以来，低温甲醇洗酸性气吸收塔C-2201（下文简称C-2201）常出现拦液现象，引起系统循环紊乱，冷量失衡，甚至产品气超标，极大影响工艺系统生产。

1 低温甲醇洗装置工艺简介

低温甲醇洗装置采用“大连理工”工艺技术，物理吸收的方法脱出变换气中酸性气。变换气经过吸收塔C-2201 后，脱出酸性气的气体称为净化气，经过复热送往氢碳分离工段作为乙二醇合成原料。吸收了酸性气的甲醇，采用减压闪蒸、气提、热再生等工序，解吸出CO2产品送至气化回收利用，再生出的硫化氢气体送往硫回收工段制取硫酸，含氮气的二氧化碳称为尾气，排放至烟囱。

吸收塔C-2201 是浮阀塔，分为上、下塔。根据H2S和CO2在甲醇中溶解度不同，上塔为脱碳塔，下塔为脱硫塔。共分四段，上塔分为三段（由上至下为精洗段、主洗段、初洗段，以下简称a、b、c），下塔一段。甲醇换热器冷却后进入吸收塔顶作为洗涤液。a 段为CO2精洗段，以确保净化气指标合格。b 段、c 段为CO2主洗段和CO2初洗段，来自a 段的甲醇溶液吸收CO2温度上升,经过循环甲醇冷却器降温，作为b 段的洗涤液。来自b 段的甲醇溶液，经过吸收塔段间氨冷器和循环甲醇冷却器，换热后的甲醇返回c段吸收气体中的CO2，吸收CO2后的甲醇称为无硫甲醇，在上塔底部分为两股，一股经流量控制阀22FV-005 送至下塔洗涤吸收H2S、COS 等组分；另一股甲醇经过洗涤冷却器降温后送入无硫甲醇闪蒸罐V-2203 闪蒸H2和CO。吸收了H2S 后的甲醇溶液称为富硫甲醇，由吸收塔底部送出，经过冷却器降温后进入含硫甲醇闪蒸槽V-2202 减压闪蒸H2和CO，与V-2203闪蒸气汇合后回收利用。

2 甲醇吸收塔工艺流程（图1）

3 甲醇吸收塔拦液现象

低温甲醇洗是物理吸收，温度越低，吸收效果越好；温度升高，吸收效率下降。当拦液现象发生时，a 段、b段液位迅速上涨，有时呈相反的上涨和下降趋势；c 段及下塔液位下降；段间温度参数变化较大,总体温度呈上升趋势；塔压不稳，塔顶和塔底压差增大；塔底液位波动剧烈，并呈下降趋势；塔顶部的出口气体的酸性气含量超标；由于塔板积液，系统液量不足；气体流通受阻。净化气纯净度明显变差，塔底塔顶温差增大，吸收塔出口调节阀呈现周期性波动；塔板上的持液量增加，系统溶液有减少的假象，塔出口净化气带液量增加。

4 甲醇吸收塔拦液的影响

（1）上塔液位迅速降低，甚至出现空液位，吸收塔窜压至闪蒸罐的风险增高。

（2）低温甲醇洗系统甲醇循环稳定遭到破坏，系统冷量分配不均，甲醇再生效果下降。

（3）塔釜压力猛然上涨，增大了净化气带液的可能。

（4）吸收塔段间温度上涨，酸性气吸收上移污染贫硫甲醇，导致产品CO2、尾气的硫化氢含量升高，增加烟囱对尾气处理难度，环保受到影响。

（5）拦液严重造成甲醇液泛，吸收效果下降，净化气中酸性气含量升高，降低净化气品质，导致下游工段不能安全生产。

图1 甲醇吸收塔工艺流程

5 拦液的原因分析

（1）装置问题，段间氨冷器安装高度过低，管道阻力大；流回至塔c段的甲醇不畅。

（2）氨冰机运行不良，制冷效果差，解吸塔塔压过高，甲醇循环系统不稳定，管道设备保冷不好，冷量损失大等因素，导致系统冷量不足，段间冷却器E-2206、E-2205 冷却效果不佳，出现段间冷却器的甲醇未得到充分冷却甚至温度倒挂（进口低，出口高）的现象，甲醇在下塔吸收强度下降，酸性气吸收过程往上移动，上塔气体负荷明显增多，气液比遭到破坏。

（3）贫甲醇脏，质量差，系统中污垢或铁锈等杂质多，甲醇纯度低，脂类物质存在，导致甲醇浊度高，粘度大，塔板管道阻力大。

（4）变换气量变化过快，气液比失衡。减负荷过程中，有效气（H2、CO）在甲醇中溶解量增加，上层换热器进出口温度倒挂，出口温度偏高，而甲醇溶液体积膨胀，体积增大，导致回流阻力增加；加负荷时，吸收量不足，酸性气吸收过程向上移动，导致回流甲醇阻力增大，同时气量变大后，塔板积液量增加，溶液不能顺畅流下。

6 拦液的应对措施

经过分析，装置是导致拦液的主要原因，除优化操作外，还要改造装置。

改造方式：提高氨冷器E-2205、段间冷却器E-2206 的安装高度，减小换热器前后压降；在a、b 段间换热器后新增泵，以增加回流甲醇压力；更换较大负荷的氨冷器，提高换热器冷却效果。甲醇溶液避免因温度升高受热膨胀，同时改造管道弯头，降低管道阻力等。

弊端：若新增段间泵，电耗增加，同时增加操作难度；更改换热器位置和更改管道工程量大，需要停车。

根据现场实际情况，采用对段间高点导淋引流措施降低管道阻力。将段间换热器E-2206两路管侧高点导淋引至中压系统V-2202/V-2203，在汇合的总管添加一道切断阀，保持常开。控制高点排气导淋处于打开状态，并根据洗涤塔液位判断拦液情况，调节排气阀开度。随排气带出的甲醇回收至中压系统。在中压系统闪蒸的气体经过循环气压缩机K-2201加压后送回系统净化使用。避免有效气的浪费和环境污染。

至2018 年12 月技改措施实施后，拦液现象明显改善，气量在50%～110%间可有效调整，使系统连续生产得以稳定。

7 避免拦液的调整方向

（1）系统减负荷时，尽可能调整各塔罐液位稳定，防止液位大幅波动影响系统冷量；提高CO2解析塔C-2202、硫化氢浓缩塔 C-2203 压力，减小 CO2闪蒸量，调整系统冷量配，防止系统冷量过剩倒致吸收紊乱。

（2）系统加负荷时，预先加大甲醇循环量，再慢加工艺气，一般控制循环甲醇量较设计比例约多10 t/h。开大22FV-005，加大脱硫段洗涤量，稳定下塔吸收效果，防止吸收上移。

（3）正常维护中，关注塔压差变换情况，观察吸收塔C-2201 精洗段及a 段至段间冷却器E-2206 温度，调整循环量及氨冷量段间换热器E-2206进口温度恒高于出口温度。

（4）根据精洗段和主洗段液位变化趋势，调整E-2206 排气阀开度，避免甲醇液在管道闪蒸，降低管道阻力，稳定甲醇回流量。

（5）增加甲醇过滤器的流通量，增加清洗频次，提高贫甲醇洁净度，降低甲醇粘度，避免吸收塔塔板及管道流通不畅。

（6）当发生拦液现象时，稳定甲醇循环量，抑制塔温上涨；开大现场段间换热器E-2206排气阀，增加甲醇流通；维护冰机运行稳定，保持段间氨冷器E-2205冷却效果；若塔压差依然持续上涨，需减小变换气进料，待拦液情况改善后再加负荷运行。若净化气已经不合格，需要退气后系统停车，将系统调整稳定后再进行导气。

8 结束语

低温甲醇洗甲醇吸收塔拦液对工艺危害较大，出现拦液问题要及时对比工艺参数变化，有针对性地对塔的拦液段流通进行技改优化，降低流通阻力；合理分配系统冷量，保证各段吸收强度；增加换热器清洗频率，降低甲醇溶液的杂物，改善甲醇品质。