低温甲醇洗循环甲醇温度升高原因分析与对策

摘 要：低温甲醇洗装置循环甲醇温度是导致净化气硫化氢超标的一项主要原因，本文通过对某低温甲醇洗装置净化气硫化氢超标时各参数进行对比分析，找出了低温甲醇洗装置循环甲醇温度升高的原因，并采取了对策和措施，避免了由于循环甲醇温度升高而造成净化气中硫化氢超标的情况。

关键词：低温甲醇洗；甲醇循环量；温度；硫化氢

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.12.033

0 前言

神华宁煤集团烯烃一分公司是以煤为原料生产烯烃的大型工业化装置，该项目气体净化装置采用鲁奇公司低温甲醇洗工艺，设计处理变换气流量为768000Nm3/h。低温甲醇洗装置自开车正常运行以来，每年净化气都会出现10余次H2S超标情况，针对H2S超标原因成立攻关小组，发现低温甲醇洗系统温度升高是导致净化气中H2S超标的一项重要原因。经过分析和改造，解决了低温甲醇洗系统温度升高的现象。

1 工艺流程简介

低温甲醇洗工艺流程如下所述，来自变换装置的粗煤气经一系列换热器冷却至10℃后进入氨洗涤塔，脱除变换气中大量的NH3和HCN，然后继续经换崞骼淙春笠来谓入吸收塔的预洗段（脱除NH3、HCN及其它微量杂质元素）、H2S吸收段（脱除H2S和少量CO2）、CO2吸收段（脱除大量CO2和少量H2S）得到合格净化气后送入甲醇合成装置。吸收了酸性气体的甲醇在中压闪蒸塔中解析出CO、H2组分后经循环气压缩机后并入粗煤气回收利用。来自吸收塔CO2吸收段的甲醇在解析塔中在降低压力和气提作用下解析出CO2，得到的富甲醇（含CO2和少量H2S）被送往吸收塔作为主洗甲醇循环利用。来自吸收塔H2S吸收段的甲醇在解析塔中在降低压力和气提氮气作用下解析出CO2，然后被送往热再生塔，在低压高温下解析出H2S后被送往吸收塔作为精洗甲醇。热再生塔底部含水甲醇被送往甲醇水分离塔脱除水分，以保证循环甲醇中水含量不高于1%。

2 低温甲醇洗系统温度升高的危害

低温甲醇洗岗位最主要的岗位任务是脱除来自变换装置粗煤气中的H2S、COS、CO2等杂质元素，为甲醇合成工段提供总硫含量小于0.1×10-6v/v的合格净化气。

当吸收剂甲醇温度升高时，甲醇对硫化氢的吸收效果明显下降，很容易造成净化气中H2S超标。H2S在甲醇中的溶解度会随着平衡分压的增加而增加，随着温度的降低而升高，因此，分压越高，温度越低，溶解度越高。净化气中H2S超标会造成甲醇合成催化剂永久性中毒，因此净化气中H2S含量是低温甲醇洗最重要的指标。

3 低温甲醇洗系统温度升高原因分析及防范措施

3.1 原因分析

该装置在2015年和2016年共出现H2S超标15次，对H2S超标时各工况参数进行对比分析，发现6次超标是在低负荷运行时循环甲醇温度升高造成，2次超标是在精洗甲醇增压泵倒泵过程中循环甲醇温度升高造成。具体原因分析如下：

（1）甲醇循环量过大。甲醇循环量与粗煤气量成正比，甲醇循环量不足，造成液气比减少，粗煤气中酸性气脱除不干净，会造成净化气中H2S超标[2，3] 。但甲醇循环量过大会造成循环甲醇温度升高，上述6次超标情况中5次是由于甲醇循环量过大造成。运行中循环甲醇中CO2总含量是一定的，甲醇循环量过大，单位体积甲醇解析出CO2量减少，得到的冷量少，造成甲醇温度升高。甲醇循环量与热再生塔加热蒸汽量成正比，甲醇循环量大，热再生塔加热蒸汽量大，以整个系统为分析单元，冷量不变，热量增加，导致循环甲醇温度不断升高。此外，甲醇循环量大，机泵对甲醇做功增多，以及甲醇与管道摩擦产生的热量增多，也会造成循环甲醇温度不断升高。

（2）气提氮气量过大。运行中循环甲醇中CO2总含量是一定的，甲醇中解析出的CO2含量得到的冷量也是一定的。气提氮气与解析塔解析出CO2换热冷却后进入解析塔气提段。气提氮气量过大，进入解析塔气提氮气温度高，造成循环甲醇温度不断升高。上述6次超标情况中1次由于气提氮气量过大导致系统温度升高造成硫化氢超标。

（3）精洗甲醇增压泵回流配置不合理。出热再生塔精洗甲醇温度为96℃左右，经精洗甲醇泵提压后通过贫/富甲醇换热器和再吸收甲醇/贫甲醇换热器冷却至-50℃左右，再经精洗甲醇加压泵加压后送入吸收塔。精洗甲醇加压泵在启动及切换时需将机泵的最小回流阀打开，原设计时将精洗甲醇加压泵回流直接返回热再生塔，-50℃甲醇直接返回热再生塔不紧造成冷量严重损失，此外，为保证甲醇再生温度，热再生塔加热蒸汽量大幅度增加，使吸收甲醇温度迅速上升，造成净化气中硫化氢超标。

（4）其它原因。丙烯制冷剂或冷却水量不足也会造成低温甲醇洗系统温度升高。

3.2 防范措施

①根据粗煤气量及时调整甲醇循环量和气提氮气量在合理范围内。按照设计参数及各负荷工况最优运行状况期间各参数制定粗煤气量-甲醇循环量-气提氮气量匹配表，便于操作人员及时优化工况，2016年6月至今该装置未出现因甲醇循环量和气提氮气量过大造成硫化氢超标的情况。②将精洗甲醇加压泵回流改至解析塔气提段与含硫甲醇共同经换热器换热回收冷量后送入热再生塔。自回流管线改造后精洗甲醇加压泵切泵过程中未出现循环甲醇温度大幅度升高的情况。但倒泵过程中需注意回流阀开度不能过大，需及时调整塔液位，避免调节阀跟踪不及时导致热再生塔再生段液位过低联锁机泵停车。③制冷剂或冷却水量不足时装置及时减负荷操作，避免系统温度升高。

4 结语

循环甲醇温度高低对H2S吸收效果影响重大，运行中造成循环甲醇温度升高的原因有多种。本文通过对某低温甲醇洗装置H2S超标时工况进行分析总结出循环甲醇温度升高的主要原因并采取相应措施，避免了因循环甲醇温度升高造成净化气H2S超标的情况。

参考文献：

[1]马沛生，徐明.各种气体在甲醇中的溶解度[J].天然气化工，1991，16（06）：9-10.

[2]张魁.低温甲醇洗装置出口合成气总硫超标原因分析及对策[J].天津化工，2014，28（06）：1.

[3]杨自伟，孙吉梅等.低温甲醇洗装置净化气中硫含量超标原因分析及对策[J].河南化工，2010，27（07）：1-2.

作者简介：魏成（1988-），宁夏盐池人，硕士研究生，助理工程师，研究方向：化工机械设备。