低温甲醇洗半贫液系统改进及运行总结

余汪炎

(新能凤凰(滕州)能源有限公司，山东滕州 277500)

新能凤凰(滕州)能源有限公司(简称新能凤凰)是一家以煤为原料，采用多喷嘴对置式水煤浆加压气化技术制取合成甲醇的化工企业，生产能力达72万t/a。2015年开始，新能凤凰与上海国际化建工程咨询公司(简称化建)达成合作意向，对装置能力进行标定并改造，通过填平补齐实现装置年产90万t甲醇产能的目标。

1 项目背景

2017年，新能凤凰依据化建出具的甲醇扩能工艺包，对大连理工低温甲醇洗装置进行改造。装置正常运行后，随着系统负荷不断提升，原全贫液系统已无法满足生产需求。2017年9月20—29日，针对半贫液系统进行投用测试，运行中发现：半贫甲醇投用量达到95 m3/h时(设计值为240 m3/h)，低温甲醇洗出现净化气硫超标现象，装置被迫停运。为保证半贫液系统正常投用，新能凤凰先后与化建、大连理工大学沟通，就原系统进行分析和诊断。2018年7月，凤凰公司对半贫液系统进行改造。

2 改造方案

2.1 原方案问题

低温甲醇洗系统由2套洗涤系统、1套再生系统组成。2台洗涤塔均为上部脱碳、下部脱硫工艺，并利用液位差实现甲醇下移。2015年通过对甲醇塔负荷标定，原脱硫段能力可以满足扩能后需求，将脱碳段原浮阀改造为苏尔寿MVG固阀，以增大处理能力。半贫系统富碳甲醇引出后，经过新加的甲醇换热器以及2台氨冷器后进入CO2再吸收塔闪蒸，再进入低压闪蒸罐继续闪蒸后，经半贫甲醇泵打入洗涤塔，形成小循环，进而减少贫甲醇量，避免再生系统改造。

经投用后发现，负荷提升导致下部脱硫段处理能力不足，脱硫段上升气中硫化氢质量分数达到0.5×10-6～1×10-6，进而对上部脱碳段甲醇造成污染，并形成累积。富碳甲醇随半贫甲醇泵送至洗涤塔上部，导致净化气超标。

另外，原硫化氢浓缩塔尾气与方案中低压闪蒸罐上部合并送至后续工段，导致含醇尾气经丝网除沫器后，液滴下落造成半贫甲醇污染，进一步导致净化气超标。

2.2 改造方案

经探讨后，对原半贫液流程进行优化。

(1) 原富碳甲醇引出经过换热器和氨冷器后不再进入CO2再吸收塔，而是进入原闪蒸罐，这样即使不再投用半贫液系统，2台氨冷器也能够利用。半贫液由原装置二级闪蒸罐引出后，进入低压闪蒸罐闪蒸，由泵打入洗涤塔，流程短且投用迅速。同时，将半贫液甲醇入塔位置下移至一次冷却管线回塔处，减少了上部甲醇液量和带液现象。

(2) 通过技术创新和改造，将温度为-60 ℃的半贫甲醇与温度为-17 ℃的富碳甲醇回流汇合，降温直接送入甲醇洗涤塔脱硫段，提高脱硫段洗涤效果，确保脱硫段上升气硫含量满足指标要求。

(3) 随着负荷的提升，因酸性气中硫化氢浓度问题影响硫回收操作，对新增塔器进行改造。将硫化氢浓缩塔底，并将富硫甲醇引至该塔，通入氮气后实现汽提CO2。改造工艺流程后，有效提高了酸性气中的硫化氢浓度。

3 运行总结

2018年，系统改造后正常开车。新上的2台氨冷器以及CO2再吸收塔投用效果良好。2018年10月16日，低温甲醇洗半贫液系统投用，至12月25日，系统降负荷，半贫液退出。随着产能的提升，半贫液逐步加量，低温甲醇洗工艺未产生瓶颈，半贫液投用效果良好。

3.1 能耗对比

总结和对比全贫液和半贫液系统运行参数。

(1) 节电

半贫液投用后，贫甲醇循环量由450 m3/h逐步降至390 m3/h。贫甲醇泵变频效果由18.62%提升至27.2%，按原耗能电量为1 846.92 kW·h计算，消耗能节省电量为158 kW·h。

因为低压机泵没有单独电量表，时间跨度较大，电量统计不明确，所以以电流计算为参考，见表1。

表1 后台电流统计表

各泵节省电量为21.8 kW·h，按公司内部电价为0.49元/kW·h计算,日节省电费为256.37元。

(2) 耗汽量

2018年12月18日，开始投用半贫液系统，冰机系统耗汽量统计见表2。

表2 冰机系统耗汽量统计表

A.经比较，投用半贫液系统，因部分甲醇直接闪蒸补充冷量，冰机耗蒸汽量明显减少，日可节能2.5 MPa过热蒸汽40 t。

B.再生蒸汽及汽提氮：投用半贫液系统以后，低温甲醇洗各泵因循环量减少，对于甲醇再生塔来说循环量下降，但因硫回收对于酸性气浓度有要求，需要减少汽提氮来降低酸性气浓度。

0.3 MPa蒸汽日均增加16 t，氮气耗量日减少约0.26万m3(来自日耗统计)，见表3。

表3 甲醇再生塔蒸汽用量及硫化氢浓缩塔氮气耗量

(3) 运行效益对比见表4，经计算，每日节省费用为8 354.45元。其中，氮气费用较低，不予考虑。

表4 运行效益对比

3.2 工艺指标

2018年12月8—27日，全贫和半贫系统负荷接近。投用半贫甲醇前，12月8—17日一期洗涤塔压差最高达56.5 kPa，二期洗涤塔压差最高达32.2 kPa； 18日以后开始投用半贫液系统，一期洗涤塔压差下降至54～55 kPa，二期洗涤塔压差下降至29～30 kPa，指标有所好转。净化气带醇现象减少，效果十分明显。

3.3 运行效果

从上述情况来看，高负荷下半贫液系统投用后，优势如下：

(1) 贫甲醇量下降，变频节电明显，再生系统负荷减轻，再生效果好。

(2) 冰机耗蒸汽量减少，节能效益明显。

(3) 甲醇洗涤塔压差减小，理论上，净化气带甲醇量减少。

(4) 低压闪蒸罐处CO2闪蒸，可减少原塔闪蒸量，减少尾气带甲醇量。

(5) 比照大连理工大学七塔工艺，在再生塔前增加辅塔，进行汽提，提高再生效果。

3.4 经济效益

经计算，投用半贫系统每日产生效益价值为8 354.45元，一年(按330 d计算)可实现效益275.70万元。

4 结语

总体来说，新能凤凰本次半贫液系统改造完成预期目标，达到装置扩产要求的同时具备节能创效效果。新能凤凰通过不断挖潜、创新，并实现新的突破,也可为其他项目提供支持。