低温甲醇洗净化气夹带甲醇原因分析及增产降耗措施

王涛 薛亚超 潘文良 郭强（甘肃华亭煤电股份有限公司煤制甲醇分公司，甘肃平凉744100）

0 引言

甘肃华亭煤电股份有限公司煤制甲醇分公司单套60 万吨甲醇装置低温甲醇洗装置采用大连理工大学五塔流程，脱除从变换工段来的变换气中CO2、H2S及有机硫等杂质，同时也脱除变换气中夹带的饱和水，制得：CO2≤3.42±0.2%，总硫＜0.1ppm的合格净化气送至合成气压缩机。

低温甲醇洗装置自2010年开车以来，甲醇损耗均控制在设计指标1.5kg/吨粗甲醇内，运行良好。2018年6月之后，甲醇消耗日益增加，6～12 月份甲醇消耗分别为4.93、5.82、7.69、6.18、9.28、12.43、19.88kg/吨粗甲醇，已严重影响后续合成气压缩机、合成塔运行。

1 工艺原因分析

在生产过程中，根据装置运行的各项参数，对造成甲醇消耗高的原因进行了分析，分析如下：

1.1 操作压力

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。低温甲醇洗CO2吸收塔C-2201 系统操作压力按照设计值保持在5.34MPa 左右，未出现大幅度波动。

1.2 温度

温度是影响甲醇洗净化效果的最重要因素之一。通过对比相同负荷下的原运行工况，变换气进气温度、贫甲醇温度、段间冷却温度均未发现大幅度波动，排除工艺操作导致甲醇消耗增加。

1.3 装置各塔、罐液位计检查

考虑到各塔、罐远传液位计损坏会导致各塔、罐超液位运行，甲醇在各塔、罐积液，系统不断补充甲醇。对CO2吸收塔、H2S浓缩塔、热再生塔、进料气体/甲醇水分离器、含硫甲醇液闪蒸槽、无硫甲醇液闪蒸槽、贫甲醇罐、循环甲醇闪蒸罐远传液位计和现场液位计进行在线比对，以上塔、罐液位计均显示良好，液位调节阀无大幅度波动，无塔、罐超液位运行现象。

1.4 现场管道、机泵跑冒滴漏检查

（1）现场管道、机泵、换热器、过滤器底部导淋盲板均处于导盲位置，未发现存在跑冒滴漏。

（2）绕管式换热器、过滤器吹扫氮气阀门关闭、盲板均处于导盲位置，现场打开导淋无甲醇排出。

（3）低温甲醇洗返甲醇调节阀前、后阀均关闭，阀后管线测温20℃，污甲醇储罐液位未上涨，从而判断不存在内漏。

1.5 氨冷器、水冷器、再沸器检查

（1）现场对3 台氨冷器进行检查，并与中控比对液位，液位显示良好。氨压缩机未发现入口分离罐液位上涨，判断氨冷器不存在内漏。

（2）现场对热再生塔顶水冷器进行循环水取样，未发现甲醇及H2S，从而判断水冷器不存在内漏。

1.6 火炬管线检查

对低温甲醇洗工艺气、甲醇管线安全阀前后管道温度进行测温，判断安全阀均不存在内漏。

1.7 尾气系统检查

为防止2#贫甲醇冷却器管程侧高压甲醇内漏至壳程侧CO2尾气，对2#贫甲醇冷却器壳程底部导淋排液检查，未发现积聚甲醇，且工艺气为干气状态，分析CO2尾气中甲醇含量为0.0055 %。

1.8 无硫甲醇冷却器内漏

无硫甲醇冷却器出现内漏后，无硫甲醇将泄漏至净化气管道，甲醇随净化气夹带至合成气压缩机，甲醇消耗增加。利用前系统停车机会对无硫甲醇冷却器进行水压试验，未发现内漏现象。

1.9 净化气分析

对CO2吸收塔48层、55层、63层气相及净化气进行分析，48层、55层、63层气相甲醇含量在设计指标内，净化气甲醇含量在0.47%～1.6%之间，严重超标（设计指标0.0152%），判断为净化气夹带甲醇导致甲醇损耗超标。

2 解决措施

通过上述工艺方式判断甲醇损耗的主要原因为净化气夹带。净化气夹带甲醇的原因主要为以下几点：

（1）CO2吸收塔旋风除沫器故障：2019 年4 月，我公司更换了新的旋分除雾器，更换过后，甲醇损耗与更换前无区别，仍在16.00kg/吨粗甲醇左右，基本排除该问题。

（2）CO2吸收塔液泛：CO2吸收塔压差一直在50～75kPa 之间，且各运行参数正常，基本排除此问题。

（3）CO2吸收塔顶部塔盘堵塞、变形：2018年11月利用前系统停车机会对塔内进行检查，塔盘无变形，浮阀动作灵活，塔盘干净无杂物。

（4）精洗段与主洗段液阻、气阻：通过打开吸收塔段间冷却器的高点排气，管道无气阻现象。

（5）精洗段与主洗段升气管上防护罩脱落：检查情况良好，未发现防护罩脱落现象。

（6）旋分除雾器下降管与进料箱底部间距过小，旋分除雾器积液，气体穿液：原设计旋分除雾器分离甲醇自下降管进入进料箱，与贫甲醇混合。自2010年开车以来，下降管与进料箱底部间距为4cm，期间未进行改造，此问题可排除。

（7）贫甲醇进料箱3层滤板滤网堵塞，一方面贫甲醇从进料箱前端顶部溢流产生飞溅，甲醇被工艺气裹挟，发生雾沫夹带现象。另一方面因滤板滤网堵塞、甲醇溢流、进料箱内无液层，工艺气进入旋分除雾器下降管，造成下降管降液不畅，旋分除雾器液泛，净化气带液。

通过对以上问题的排查：1～6项问题排查开车后甲醇夹带问题仍旧存在。2019年6月对贫甲醇进料箱3层滤板滤网进行清理发现，第3 层滤板滤网堵塞较严重，约1/3 面积堵塞，见图1：

图1：第3层滤板堵塞情况

我厂CO2洗涤塔进料箱设计三层滤板，其滤网目数分别为：10、10、50。低温甲醇洗系统一旦出现固态杂物，并在富甲醇过滤器过滤效果下降的情况下，系统固态杂质极易在CO2洗涤塔进料箱滤板滤网处进行聚集堵塞，对CO2洗涤塔进料甲醇的分布影响极大，大量雾状甲醇喷射并随上升净化气夹带至CO2洗涤塔顶部除沫器处，使塔顶除沫器由于过负荷而丧失处理能力，最终净化气携带大量甲醇，造成低温甲醇洗系统甲醇消耗巨增，同时影响到后续工段的运行。

通过查阅、对比、分析林德多套低温甲醇洗装置CO2洗涤塔进料箱设计图纸，均无进料箱滤板，只有φ28×9mm 的铁板网。我公司拆除现有进料箱三层滤板滤板，仅保留滤板（滤板孔径φ 50），避免滤板滤网堵塞造成甲醇从进料箱前端顶部溢流产生飞溅引起新鲜气夹带甲醇，并制定低温甲醇洗系统拆除滤板滤网后的管控方案，加强了低温甲醇洗系统过滤器的清理频次，提高了系统甲醇贫度。

3 结语

拆除滤板滤网后，经过168小时性能考核，新鲜气醇含量下降至0.02%左右，系统甲醇消耗由19.88kg/吨粗甲醇降低至0.8kg/吨粗甲醇，日减少甲醇损耗约45吨，日节省约6.75万元。新鲜气量由16万增加至22万（110%负荷），日甲醇产量由夹带期间的1550吨增加至现阶段2100吨，日增产约600吨，日增益约90万元，运行至今，再未出现净化气带液问题，完全满足运行要求。（吨甲醇按照1500元计算）。改进措施取得明显的增产降耗成效。