渭化二期酸性气管线调节方式的改造

袁春新，严 璐

（陕西渭河煤化工集团有限责任公司，陕西 渭南 714000）

0 引 言

为了满足日益严格的环保要求，保证排放达到新环境保护法规《大气污染物综合排放标准》（GB16279-1996），渭河煤化工化集团，双甲车间二期（渭化二期） 对年产20 万t 甲醇装置再生塔酸性气线进行了改造。

改造后，使放空至火炬燃烧硫化氢实现了零排放。

改造后，增加了硫回收装置的产品硫产量，实现了企业利润的最大化。

1 H2S 的物化性质及其危害

H2S 是一种剧毒、无色、比空气重的气体。低含量的H2S 具有类似臭鸡蛋的气味，因H2S 能麻痹人的嗅觉神经，故高含量的时候反而闻不到似臭鸡蛋的气味。

H2S 的剧毒性和氰化氢（HCN） 同样，较CO的毒性大5～6 倍。而H2S 在空气中燃烧生成的二氧化硫（SO2） 对环境的危害也极其严重，是污染大气的主要有害物质之一。

SO2的间接危害是形成危害更大的酸雨，破坏农作物、森林、土壤和水质；腐蚀建筑物、桥梁、工业设备等。

2 低温甲醇洗酸性气流程介绍

20 世纪50 年代初，林德公司和鲁奇公司联合开发了适合于处理含高浓度酸性气体的新净化工艺低温甲醇洗技术。为了实现国产化，大连理工大学经过不懈努力，在基础理论的研究方面开发了SAPROSS 中的低温甲醇洗系统计算软件。

渭化二期年产20 万t 甲醇装置低温甲醇洗采用大连理工低温甲醇洗工艺包，甲醇再生塔塔顶流程如图1 所示。

图1 甲醇再生塔塔顶流程Fig.1 Flowchart of methanol regeneration tower top

在5.1 MPa 压力下的甲醇洗涤塔C2601 中，用-60 ℃左右的贫甲醇吸收变换过来的原料气中的CO2和H2S 等酸性气，吸收了酸性气的富甲醇经中压闪蒸罐V2602 和V2603 降压至1.75 MPa，闪蒸出大部分H2，富甲醇再经节流降压送至H2S浓缩塔C2603 上塔中部进行解析，解析出大部分CO2后的富甲醇经P2601 泵送至系统回收冷量后再回到C2603 塔下塔，进一步解析出CO2，然后经P2603 泵将富H2S 甲醇送至甲醇再生塔C2604，利用塔底再沸器E2611 给塔底提供热源，增加甲醇解析H2S 的推动力，使得H2S 在再生塔内全部解析，塔底得到合格的贫甲醇，塔顶送出含有较高H2S的酸性气,酸性气经回流冷凝器E2612 冷凝其中的甲醇后进入回流液罐V2606，V2606 顶部气相进入H2S馏分冷交换器E2614 壳程与低温的酸性气换热，再进入回流冷凝器E2613 与氨换热进行深冷，冷却后的酸性气在酸性气分离器V2605 中再次分离，出V2605 气相分为两股，一股经H2S浓缩阀FV2607 进入C2603 下塔，用来提高H2S浓度；另一股进入H2S馏分冷交换器E2614的管程与常温酸性气换热至常温后经H2S送出阀PV2606-1 送硫回收工段，其中有一部分经H2S放空阀PV2606-2 放空送至火炬。酸性气温度为39.15 ℃，压力为 0.26 MPa，主要成分 CO2为62.52%和H2S为31.1%。

3 酸性气压力的分程调节

3.1 分程调节的原理

通常，在控制系统中，1 个调节器的输出信号只控制1 个执行器或调节阀，如1 个调节器的输出信号同时送给2 个调节阀，就是分程控制系统。分程控制示意图如图2 所示。

图2 分程控制示意图Fig.2 Schematic diagram of split range control

由图2 可以看出，阀门并联使用，都是气开阀，阀门A：控制信号P 为0.02 MPa 时，全关。随着P 增加，开度增加，当P 增至0.06 MPa 时，阀门全部打开。P 继续增加，阀门保持全开状态，直至P 达最大。

阀门B：控制信号P 从0.02 增加到0.06 MPa之间一直保持全关状态。从0.06 MPa 起，阀门逐步打开，至0.1 MPa 处，阀门全开。可见，2 个阀门在控制信号的不同区间从全关到全开，走完整个行程。

由于阀门有气开和气关2 种特性，2 个阀门就有4 组合特性，2 个阀门的分程控制特性如图3所示。

图3 2 个阀门的分程控制特性Fig.3 Split range control characteristics of two valves

由图3 可以看出，（a） 和（b） 2 个阀门相同，同方向运动；（c） 和（d） 2 个阀门相异，作用方向不同。

3.2 酸性气的分程调节

出E2614 的常温酸性气，是采用图3（a） 的形式，当P 由0.02 MPa 增加至0.06 MPa 时，硫化氢送出阀PV2606-1 由全关至全开；当P 由0.06 增加至0.1 MPa 时，H2S 放空阀PV2606-2 由全关至全开。

由于PV2606-1 及PV2606-2 的测量值来自于C2604 塔顶的压力PICA2606，而在正常工况下，这个压力频繁波动，如果投用分程调节，PV2606-1的阀门开度将波动较大，极大影响送至渭化一期硫回收装置的酸性气流量，导致硫回收装置排放气中的SO2超标，引起环保事故的发生。

针对这种情况，在日常操作中，只能将PV2606-1 设置成手动，控制酸性气流量保持稳定；将PV2606-2 设置成自动，用来控制C2604 塔压力，这造成了始终有少量酸性气经PV2606-2 进入火炬系统燃烧。燃烧后生成的SO2不仅影响了环境，还造成了硫损失。

4 H2S 管线的改造

为解决此问题，技术人员多次研究讨论，计划对H2S 管线的调节方式进行改造。

4.1 改造方式

（1） 去掉 PV2606-1 和 PV2606-2 的分程调节控制，将PV2606-1 改为手动阀。

（2） PV2606-2 改成以PICA2606 控制的压力自动调节阀。

（3） 去掉FV2607 的流量控制，改成由C2604塔的压力PICA2606 控制的压力调节阀。

4.2 操作方式

（1） PV2606-1 调节阀根据工况手动控制阀位，保证至硫回收的酸性气体流量和浓度的稳定。

（2） FV2607 改 成 由 C2604 塔 的 压 力PICA2606 为测量变送的压力调节阀后，由其来控制C2604 塔的压力，正常情况下可投自动，减少操作工手动调节压力带来的工作量。

（3） PV2606-2 调节阀手动全关，正常运行期间不向火炬排放酸性气，如工况出现较大波动，短期内手动打开降低C2604 的压力。

甲醇再生塔塔顶改造后流程如图4 所示。

图4 甲醇再生塔塔顶改造后流程图（局部）Fig.4 Flowchart of methanol regeneration tower after revamping

4.3 改造后的经济效益分析

H2S 管线改造后，二期的酸性气体全部送往渭化一期克劳斯硫回收装置，而在改造之前，通过H2S放空阀放空的酸性气量在50 Nm3/h 左右，H2S含量在35%左右，H2S的转化率为99.93%，初步计算，转化后的H2S可增产硫磺25.1 kg/h 左右，目前硫磺价格约为950 元/t，可产生额外收益17.2 万元/a，效益可观。

4.4 改造后的效果

（1） 经过6 a 的改造后运行观察，运行稳定。未出现低温甲醇洗系统碳铵结晶及因酸性气浓度过高或者过低，导致甲醇洗涤塔顶部H2S 和CO2超标的情况。酸性气管线易出现碳铵结晶现象，碳铵结晶发展到一定程度时，将堵塞H2S 馏分冷交换管程及整条酸性气回收管线。

（2） 做到了酸性气零排放。在低温甲醇洗导气时，即可全关 PV2606-1 和 PV2606-2，由FV2607 来控制C2604 塔的压力并全浓缩，至合格后打开PV2606-1 送往渭化一期硫回收装置前后，放空阀PV2606-2 始终处于全关状态，实现了酸性气零排放火炬，未造成环境污染。

（3） 正常情况下FV2607 可投自动，减少操作工手动调节压力带来的繁重的工作量。

（4） 2015 年，将PV2606-1 进行了更换后，可在小开度范围内精确调节，可在低负荷下正常往硫回收装置送气，避免了H2S放空，进一步的优化装置的运行，彻底实现装置任何情况下的酸性气零排放。

5 结 语

H2S 作为一种剧毒物质，应在最大程度上减少排放，该改造在渭化二期得到了应用，改造之后运行情况良好，环保效果明显，是一个值得推广的改造项目。