氨对低温甲醇洗的影响及控制

张凯

摘 要：低温甲醇洗涤工艺广泛应用于煤化工企业，是煤化工生产过程中的重要环节。它利用CO、H2S等酸性气体在低温甲醇中进行高溶解度和选择性的脱硫脱碳。但低温甲醇洗系统在脱硫脱碳过程中不可避免地会出现氨的积累。如果系统中的氨含量过高，将对系统的运行产生不利影响。反之，如果氨含量过低，则会加剧设备和管道的腐蚀。因此，有必要严格控制低温甲醇洗涤系统中的氨含量。本文介绍了氨对低温甲醇洗的影响及控制，希望在实际的发展过程中能够为相关人员提供一定的帮助。

关键词：低温甲醇洗;影响;控制

1. 换向气中氨的来源及变化趋势

低温甲醇洗系统中的氨由上游换档装置的换档气引入，换档气中的氨由气化装置的气化炉中氮气和氢气反应产生。在整个过程中，换向气中的氨通过换向装置氨洗涤塔的水洗吸收去除，不凝性气通过汽提塔的蒸汽加热提取，送到硫回收装置的制硫炉进行氨的燃烧分解。但由于各种原因，在低温换气甲醇洗涤系统中仍引入微量氨。在低温甲醇洗装置中，氨被低温甲醇吸收后，循环到有甲醇的热区。虽然在热再生塔中会以气相形式蒸发，但一部分氨经过冷水机组冷却后，会与甲醇蒸汽在热再生塔回流槽中冷凝，返回热再生塔。同时，另一部分氨将被冷水机组冷却后与甲醇一起返回硫化氢浓缩塔，也作为热再生塔的物质来源。在这部分，氨的损失是非常小的。长期来看，氨会在低温甲醇洗系统中积累。

2. 氨对低温甲醇洗装置的影响

2.1氨对低温甲醇洗装置的负面影响

热再生塔顶部低温区形成铵盐结晶，严重堵塞管道。低温甲醇洗系统中的氨与甲醇连续循环，在甲醇热再生塔中以气体形式蒸发。在热再生塔顶气相中，甲醇蒸汽、CO、H2S和少量氨是主要成分。为了回收这部分甲醇，在塔顶设置冷水机进行制冷，制冷温度可达-40℃。在热再生塔冷段，由于热再生塔塔顶的酸性气体中CO和H2S浓度较高，很容易与氨反应生成碳酸氢铵和硫酸铵。长期积累，会产生大量的铵盐结晶，堵塞冷水机组管束、酸气浓度线和相关仪器的诱导压力管。此时热再生塔顶部与气相边界处阀门之间的压差增大，影响甲醇再生的运行，有些仪器的检测可能会失真。

2.2影响贫甲醇的吸收效果，增加能源消耗

低温甲醇洗涤系统的主要功能是利用低温甲醇对变换气进行脱硫脱碳。影响贫甲醇对CO和H2S吸附能力的最重要因素之一是贫甲醇的pH值和贫度。一般来说，贫甲醇的pH值在7-8之间，低温甲醇对硫、二氧化碳等酸性气体有较好的吸附效果。如果氨含量过高或过低，低温甲醇的吸收能力就会减弱。另外，如果氨含量过高，会增加稀甲醇的粘度，造成甲醇起泡，也会影响稀甲醇的吸收效果。因此，在相同的要求和条件下，为了满足合成气的指标要求（总硫含量小于0.1ppm，CO含量控制在.5%-3.0%），将增加贫甲醇循环量，从而增加能源消耗，包括电力消耗，循环水和制冷剂负荷等。

2.3影响合成气纯度

送至下游的合成气的一个重要指标是总硫含量不超过0.1ppm，否则会造成下游甲醇合成装置催化剂中毒。低温甲醇洗涤系统中的氨与热区H2S反应生成硫酸铵。硫酸铵再循环到甲醇洗涤塔顶部，与甲醇一起分解生成H2S。严重情况下，合成气中硫含量超标。关于硫酸铵的分解机理尚无定论。我认为这是由于热再生塔区高浓度H2S和氨发生反应，产生了硫化铵。随着硫化铵循环到甲醇洗涤塔，由于H2S的浓度很低，几乎为零，随着贫甲醇与工艺气的接触干扰，硫化铵更容易分解成H2S。一般来说，贫甲醇中的氨含量不超过100mg/L，不会对系统产生不良影响。

2.4会增加系统的甲醇损失

低温甲醇洗涤系统在正常运行过程中，不可避免的会伴随气相组分失去部分甲醇。当氨含量过高时，需采取一些措施增加甲醇损失。.氨水对低温甲醇洗装置的积极影响低温甲醇洗系统中氨含量越低越好。在低温甲醇洗涤系统中，存在大量的酸性气体。另外，如果低温甲醇洗涤系统的pH值较低，设备腐蚀产生的杂质会影响某些换热器的换热效果，导致系统制冷量失衡，运行波动。因此，控制系统适当的氨含量和pH值，既有利于设备的防腐，又有利于系统的正常运行。

3. 低温甲醇洗系统中氨含量的判断

低温甲醇洗涤系统中判断氨含量最直接的方法是对贫甲醇的氨含量和pH值进行取样分析。一般来说，贫甲醇中的氨含量不超过100mg/L，pH=8-9。另外，当系统内氨含量积累过多时，甲醇热再生塔区域的压差会增大，操作压力会增大，酸气浓度管线的流量会减小。在正常情况下，热再生塔顶部与酸气电池限界区阀门之间的压差约为0KPa，在铵盐堵塞的情况下可达到45kpa甚至更高。这些参数可以帮助我们判断。

4. 低温甲醇洗系统氨含量的调整方法

通过调节上游換气来调节进入甲醇洗系统的氨上游换挡装置设有氨洗涤器。在低温甲醇洗的上游用氨水洗涤去除氨。因此，可以通过调节氨洗水的温度来调节氨洗效果。

通过调整低温甲醇洗装置来调整系统中的氨含量。氨排放甲醇热再生塔气相酸气工艺设有氨排放管道。当系统pH高或热再生塔之间的压力差和酸气电池限制增加，可以认为系统的氨含量很高，和系统中的氨排放的酸性气弹或下游单位治疗通过氨排放管道。

酸性气体再加热。当酸气管道或酸气浓度管道堵塞时，可降低冷水机组负荷，对酸气进行再加热。当酸性气体冷却后的温度10℃以上，碳酸氢铵逐渐分解，之间的压力差和热再生塔的顶部和阀门在酸性气体边界地区减少显然，酸气浓度线的流量逐渐开始上升。排水氨在热再生过程中与酸性气体以气相形式上升到塔顶，经过顶冷器冷凝。在塔顶回流槽中，液相中氨的含量也很高。因此，我们也可以通过排出这部分液相来减少低温甲醇洗系统中氨的积累。甲醇替代也可将含有氨的部分甲醇送出，同时加入新鲜甲醇，达到氨还原的目的。我们不得不说的是，无论是氨排放、再加热、液体排放还是甲醇更换操作，都会在很大程度上造成甲醇损失，而且还可能对下游设备的工况产生一定的影响。

目前，换向氨洗涤塔的洗涤水量控制在4.5Nm3/h左右。氨浓缩区再生塔回流液槽排出一部分氨含量高的甲醇，合格的精制甲醇同时送入系统。目前仍采用前期污水处理技术改造方案，但经过长期的统计计算，此处甲醇排放量基本占低温甲醇洗涤甲醇消耗量的60%。为了进一步降低产品的生产成本，下一步是将含氨管道直接排放到杂醇油中直接输送。由于对杂醇油质量的影响，现改用气化灰水，低温甲醇洗涤装置的运行成本将进一步降低。机组启停时，气割过程中要保持压力稳定。在启动和关闭的过程中，氮的打开灌装阀在系统的每个部分应该合理地调整，只要能保证系统压力和甲醇循环可以维护，以减少甲醇过度排放所造成的损失。转换管道已更改为备用管道。严格控制的发生各种各样的运行，减少，滴和泄漏在低温甲醇洗网站，收集的问题不能及时处理，首先收集成甲醇收集罐、泵直到甲醇水离开了塔，然后净化回收。甲醇定期从再生塔回流液槽的氨排放管道排出，氨浓缩区再生塔回流液槽排出一部分氨含量高的甲醇。目前采用前期污水处理技术改造方案进行改造，含氨管道直接排放为杂燃油直接输送。

5. 结束语

低温甲醇洗涤系统中氨的含量对系统的运行有很大的影响。需要将其控制在一定适宜的范围内，才能对工艺系统的控制、设备维护和能耗起到积极的作用，从而获得最佳的效益。

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（新乡市中新化工有限责任公司，河南 新乡 453800）