浅析低温甲醇洗装置净化气总硫高原因

张志强

摘 要：在低温高压环境下，应用低温甲醇洗工艺，吸收剂选用甲醇，对原料中包含的二氧化碳和硫化氢等物质进行脱出，以保障下游工段净化气质量的合格性，这一工艺对气体净化的程度较高，具有极佳的选择性，可在同一塔分段内进行气体脱碳和脱硫干预，以此开展具有选择性的脱硫干预。在气体净化装置（天然气脱硫装置、工业制氢装置、城市煤气装置、合成甲醇装置及合成氨装置）中均广泛应用了低温甲醇洗工艺，当前我国煤化工装置中也广泛应用这一技术进行生产。本文就低温甲醇洗装置净化气总硫高原因展开论述分析。

关键词：低温甲醇洗装置;净化气;总硫;原因

低温甲醇洗工艺工作原理为在低温情况下，依靠甲醇对酸性气体（二氧化碳、硫化氢、羰基硫）中各组分溶解度的不同，以此进行选择性的吸收，再对变换气中的酸性气体进行分步脱除，这一工艺流程属于物理吸收的主要形式，在吸收酸性气体后的甲醇，可依靠压力降低、氮气气提及加热、再生后释放硫化氢、二氧化碳及羰基硫等气体[1]，使甲醇再生成贫甲醇，以此循环应用，将所形成的酸性气体送往硫回收装置进行回收和有效处理，但是总硫水平较高问题属于低温甲醇洗装置净化的主要问题，所以必须依靠技术改造及工艺调整形式进行该问题解决。

1 低温甲醇洗装置净化气总硫含量的影响因素

1.1 吸收塔塔板倾斜、浮阀脱落

若是低温甲醇洗工艺应用过程中，系统接变换气过程中速度过快，变换气在吸收塔内部流动速度也会随之提升，极易导致塔板被吹翻，也极易发生浮阀吹落现象，直接导致液体短路几率的提升，影响气液的正常接触，降低吸收洗涤的效率，导致净化气总硫超过预定标准。

1.2 换热器内漏

净化气的压力低于变换气压力，若是净化气深冷器产生内漏情况，将直接导致净化气内部窜入变换气，导致出口净化气的含硫量升高;发生贫/富甲醇换热器内漏情况，将直接导致贫甲醇之中混合富硫甲醇，吸收能力下降，诱发净化气中硫含量的升高。

1.3 气提氮气流量

在常规生产状况下，低温甲醇洗系统运行极为稳定，甲醇的再生会受到气提氮气流量的极大影响，若是硫化氢浓缩塔的气提氮流量偏小，则会导致热再生塔负荷增大，再生效果下降，贫甲醇吸收能力下降，进而诱发硫含量升高表现[2]。

1.4 NH3的影响

在洗涤过程中，若是氨洗塔的洗涤效果不好，在NH3进入到甲醇洗系统以后，将很难进行脱除干净，且随着其累积量的提升，在热再生过程中，氨会形成（NH3）2S，待吸收塔顶部接收到热再生过来的贫甲醇时，（NH3）2S会再次分解，并释放出大量的硫化氢，向净化气中挥发，以此形成硫化物超标情况。

1.5 甲醇含水量

贫甲醇之中的含水量属于在低温甲醇洗工艺应用过程中的重点内容，若是甲醇中含水量较高，将对硫化氢气体的吸收效果产生不良影响，甚至会导致严重的设备腐蚀，甲醇中的含水量一旦超过5%，将直接诱发二氧化碳溶解度比例在纯甲醇中下降的情况，其溶解度的下降比例约为15%，其中硫化氢的溶解度也会不断降低，通过甲醇水分离塔形式对溶液系统中的含水量进行控制，甲醇内水分的脱除大都是依靠甲醇水分离塔进行脱除，可见，甲醇水分离塔的运行情况将直接对甲醇的脱水效果产生严重不良影响，进一步对硫含量产生不良影响[3]。

1.6 甲醇再生效果

甲醇再生效果下降将对净化气中总硫含量产生不利影响，在低温甲醇洗系统之中，可依靠加热、氮气气提及闪蒸方式完成甲醇的再生，甲醇属于吸收剂的一种，由于其已经对硫化氢及二氧化碳等氣体产生了溶解效果，若是其再生作用较差，将影响硫化物及二氧化碳的释放率，导致循环甲醇吸收洗涤能力不断降低，影响吸收效果。

1.7 甲醇循环量

甲醇循环量是对净化气中的总硫含量进行控制的主要变量，循环量若是过小，将直接导致硫化氢被甲醇的吸收量的降低，影响硫化氢在气相中的洗涤效果，导致总硫超标。适当对系统中甲醇的循环量进行增加，会在一定程度上增加液气比，导致吸收推动力的提升，影响硫化氢在原料气中的脱除效果，在常规情况下，气量在一万标方情况下，甲醇的循环量应维持在13m3～14m3之间。

1.8 操作温度

低温会在一定程度上提升气体吸收脱除效率，低温甲醇洗工段冷量的主要来源为丙烯汽化制冷，吸收了二氧化碳的甲醇再经过降压闪蒸，吸收热量，甲醇温度大幅下降，再经过氮气的气提，甲醇温度会进一步降低，温度越低，硫化物的吸收越有效。硫化氢浓缩塔的甲醇可达到-60℃，在进入吸收塔以后的贫甲醇温度能够控制在-47℃，若是系统冷量未达到对应标准，将直接诱发贫甲醇进入吸收塔后的温度升高，影响硫化氢的吸收效果，导致总硫超过预定标准。

2 硫化物超标因素分析

低温甲醇洗装置的操作压力大都控制在3.2-3.4MPa，操作过程中，温度应控制在-50℃～-43℃之间，在这一工艺条件下，甲醇中溶解硫化氢的含量比较高，极易产生脱除效果，这一装置在运行前的六个月，吸收塔净化气中硫含量大都在0.1×10-6以下，满足硫化物检验标准。而一旦出现净化气中总硫超标的情况，实际操作过程中，必须促进循环甲醇用量的提升。在进入低温甲醇洗系统后，氨并不能在热再生过程中完全脱除，其会不断在系统中积累，导致循环甲醇之中所包含的氨含量不断升高，氨含量的升高将直接导致净化气中所包含的硫含量超过规定标准。

3 预防硫化物超标的方法

第一，需要对丙烯制冷装置的操作水平进行提升，注意对前后工段进行联系与沟通;第二，需要对气提系统进行监测，以确保气提氮气的流量和压力水平的正常，对硫化氢浓缩塔的压力进行控制，使其维持在常压状态下，不断提升对二氧化碳闪蒸效果，以尽可能的降低甲醇的温度，提升甲醇吸收硫化氢的效率。第三，需要依据比例对甲醇的循环量进行增加，以保障液气比的合理性，以此促进硫化氢的吸收力度的提升。第四，必须对甲醇水分离塔及热再生塔的操作进行优化处理，以促进甲醇再生效果的提升。第五，在系统中接入变换气以后，必须对加负荷速率进行控制，对换热器的管壳程压差进行把控，在泄压或者接气过程中不能过快，以降低塔盘浮阀脱落的可能性，降低换热器管壳程压差过大情况，对设备进行保护。第六，需要进行加水洗塔操作，以确保水洗效果的合理性，对NH3的含量进行有效控制。第七，可通过适当提高热再生塔的温度，促进甲醇热再生塔塔顶酸性气体排放量的增加，以此帮助氨同酸性气体向硫回收装置中排放，并进行燃烧处理。在热再生塔回流罐处，进行排氨点的设计，待甲醇中所包含的氨含量达到一定数值以后，将含氨甲醇向废甲醇罐中排放。

4 结束语

净化气中的总硫含量一旦超过对应标准，将直接对甲醇的生产产生不利影响，诱发催化剂中毒情况，对催化剂的应用寿命产生降低效果，对甲醇装置的正常生产产生负面效果，所以必须针对低温甲醇洗装置净化气总硫高原因进行分析，并采取针对性措施进行解决，以保障甲醇的正常生产，确保总硫含量符合标准。

参考文献：

[1]张雷.煤制油低温甲醇洗装置净化气总硫超标原因分析及对策[J].石油化工应用，2019，38（11）：116-118+124.

[2]刘才波，夏艳杰.低温甲醇洗净化气总硫含量超标的原因分析及解决措施[J].气体净化，2018，18（（03）：49-50.

[3]张建超.低温甲醇洗净化气中总硫含量超标的原因及应对措施[J].气体净化，2019，19（01）：30-31.