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1.低溫甲醇洗工藝的簡單介紹

在二十世紀(jì)五十年代，德國率先開始采用低溫甲醇洗凈化法，這一方法的應(yīng)用，有效實現(xiàn)了對有毒酸性氣體的凈化處理。這一工藝的出現(xiàn)和應(yīng)用原理是出于物理因素的考慮，由于甲醇性質(zhì)的特殊性，使得在甲醇溫度逐步降低的過程中，硫化氫等酸性氣體可以隨之逐步溶解于甲醇內(nèi)，這一純物理過程有效反映了甲醇的吸收作用。如果是冷甲醇，當(dāng)處于高壓、低溫的狀態(tài)下時，可以有選擇性地脫除工藝氣體內(nèi)原有的二氧化碳、硫化氫、硫氧化碳等酸性類氣體，經(jīng)由加熱、降壓等基礎(chǔ)工序，可以實現(xiàn)甲醇溶液內(nèi)二氧化碳、硫化氫氣體等的凈化和回收[1]。其基本的工藝流程如圖1。

圖1 低溫甲醇洗工藝流程

2.低溫甲醇洗工藝甲醇消耗高原因解析

(1)工藝因素

低溫甲醇洗裝置運行的過程中，甲醇消耗過高在很多時候是由于工藝因素所造成的，具體表現(xiàn)在：①溫度方面，凈煤氣出二氧化碳吸收塔的溫度設(shè)計值雖然可以達(dá)到相應(yīng)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，但是，當(dāng)整個裝置處于低負(fù)荷運行狀態(tài)下時，系統(tǒng)的壓力相對較小，在這一條件下，甲醇吸收的二氧化碳量也相對較少，使得閃蒸冷量難以達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，在低溫甲醇洗裝置運行時，循環(huán)系統(tǒng)的溫度高于正常值，在氣體排放的過程中，氣體中含有的甲醇分壓相對較高，使得排放時帶走的甲醇相對較多[2]。當(dāng)然，在凈化氣、酸性氣和尾氣中，也會攜帶有部分的甲醇。②換熱器方面，在整個裝置的運行過程中，換熱器運行效果的好壞同樣會影響甲醇的消耗量，如果在裝置運行的過程中，熱再生塔排放的氣體溫度超過了正常標(biāo)準(zhǔn)，將會使得酸氣溫度同步增高，此時，酸氣中夾雜著的含硫甲醇量也相對較大，如果換熱器的冷卻效果較差，在氣體溫度過高的情況下，甚至?xí)纬伸F沫，最終使得回流槽的液位超出正常值，分離效果難以達(dá)到實際的要求。③熱再生塔頂部操作溫度偏高，一旦其溫度超出了設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，去硫回收酸氣的溫度也相對較高，其中所攜帶的甲醇也相對較多，造成了嚴(yán)重的甲醇消耗。

(2)再吸收塔吸收效果因素

低溫甲醇洗裝置的甲醇偏高現(xiàn)象在很大程度是還會受到再吸收塔吸收效果的影響，裝置塔盤結(jié)構(gòu)比較特殊，再吸收塔再吸收段中如果存在塔盤的過多設(shè)計與安裝，或者其所選用的為浮閥塔結(jié)構(gòu)，將會使得在整個裝置運行的過程中，閃蒸空間相對較小，使得閃蒸受到了嚴(yán)重的空間因素限制，再吸收效果難以達(dá)到正常標(biāo)準(zhǔn)，夾帶情況下，大量的甲醇被帶出，引起了極為嚴(yán)重的消耗。

(3)人的因素

低溫甲醇洗裝置運行的過程中，由于存在人的操作，如果在操作過程中存在人的不當(dāng)操作行為，同樣也會造成甲醇的異常消耗。因此在煤化工行業(yè)，低溫甲醇洗工藝屬于一種新的工藝技術(shù)，一些小型的煤化工企業(yè)并未掌握其工藝核心，甚至缺乏專業(yè)的操作人員，一些操作人員的專業(yè)素質(zhì)偏低、經(jīng)驗較少，使得在低溫甲醇洗裝置的使用中，不當(dāng)操作使得甲醇消耗量超出了正常值。

(4)工藝控制指標(biāo)因素

工藝控制指標(biāo)因素同樣是引起低溫甲醇洗裝置甲醇消耗偏高的關(guān)鍵原因，在低溫甲醇洗裝置的運行過程中，要保持裝置運行的最佳效果，一般要維持氣液平衡，如果在裝置的運行過程中，吸收時的壓力偏低，此時，吸收效率也將大大降低，氣體凈化將受到影響，存在甲醇的異常消耗[3]。當(dāng)?shù)蜏丶状枷囱b置運行一段時間以后，處于循環(huán)狀態(tài)下的甲醇氨含量也有所提升，為了將氨含量控制在正常標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，一般會定期對含氨甲醇進(jìn)行排放，雖然這一過程實現(xiàn)了氨含量的有效控制，但是，也存在著一定的甲醇消耗。

3.低溫甲醇洗裝置中甲醇消耗的控制

(1)凈化氣

低溫甲醇洗裝置運行的過程中，凈化氣的控制需要從以下方面來開展：①在裝置運行的過程中，要盡量將變換氣溫度控制在34℃左右，通過這一溫度控制，使得甲醇洗滌塔塔頂?shù)膬艋瘹鉁囟鹊玫搅擞行У目刂?，也就使得氣相中的甲醇攜帶量有效減少；②根據(jù)裝置的具體運行情況，適當(dāng)對氨壓縮機(jī)的負(fù)荷加以提升，在此過程中，相關(guān)人員還需要盡量保障界區(qū)水冷器、纏繞式換熱器、減壓閃蒸等的換熱和制冷效果，通過這些控制，可以有效將甲醇溫度控制在合理的范圍內(nèi)；③加減負(fù)荷的過程中，要始終堅持緩慢、平穩(wěn)的原則，保障循環(huán)甲醇流量調(diào)控的科學(xué)性，避免大范圍波動所引起的甲醇消耗[3]。

(2)CO2尾氣

低溫甲醇洗裝置運行時，專業(yè)人員對中壓閃蒸系統(tǒng)液位和壓力的控制也非常重要，只有保障了調(diào)控的科學(xué)性，才可以使得硫化氫濃度塔運行壓力、上塔兩股進(jìn)料量保持在穩(wěn)定狀態(tài)下，尤其是要將塔內(nèi)壓差控制在0～0.06MPa之間，使得塔頂氣液夾帶現(xiàn)象得以有效緩解。停車檢修的過程中，專業(yè)人員需對硫化氫濃縮塔塔頂除沫器、進(jìn)料攔液板等加以全面檢查，避免這些部位的異常所造成的甲醇消耗。隨著裝置運行過程中系統(tǒng)負(fù)荷的不斷變化，專業(yè)人員需根據(jù)其變化趨勢，來進(jìn)行尾氣洗滌塔洗滌水量的科學(xué)控制，并根據(jù)實際的運行需求，來做好出塔頂尾氣的取樣，從根本上脫除氣相中的甲醇。甲醇洗滌塔脫硫段CO2甲醇流量的科學(xué)控制也非常關(guān)鍵，專業(yè)人員要保障硫化氫濃縮塔上塔兩端進(jìn)料量的科學(xué)性，當(dāng)塔板液層達(dá)到了基本要求以后，可以適當(dāng)通過塔頂進(jìn)料量的降低來控制甲醇消耗。

(3)酸性氣

甲醇再生塔操作壓力的控制，塔頂和塔底溫度的控制，都可以有效減少裝置運行時甲醇的消耗，但這些操作參數(shù)的控制需結(jié)合裝置的具體運行情況來進(jìn)行，并始終保持這些參數(shù)處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)下。塔頂水冷器、硫化氫餾分冷交換器、硫化氫餾分氨冷器的負(fù)荷與換熱效率必須要達(dá)到運行標(biāo)準(zhǔn)，通過這些控制來使得酸性氣中的甲醇蒸汽能夠被冷凝和分離出來。塔頂回流槽和酸性氣分離器液位的控制也非常重要，專業(yè)人員需在裝置的日常使用中，定期對就地、遠(yuǎn)傳液位計、DCS液位控制系統(tǒng)等加以校對，避免由于這些故障所引起的甲醇消耗。

(4)外排廢水

在外排廢水的控制方面，重點要從以下方面來開展：①有效保持甲醇/水分離塔運行工況的穩(wěn)定性，使得出塔頂甲醇蒸汽中的水含量保持在正常范圍內(nèi)，適當(dāng)提高塔底的操作溫度，使得廢水可以滿足排放的標(biāo)準(zhǔn)。②在整個裝置的運行過程中，有關(guān)人員要嚴(yán)格遵守操作的規(guī)范，對各個工況和運行參數(shù)都加以有效控制，避免過于追求循環(huán)甲醇水含量降低速率而引起的甲醇超標(biāo)現(xiàn)象。③當(dāng)系統(tǒng)處于開停車或者正常運行狀態(tài)下時，專業(yè)人員必須要對甲醇洗滌塔前氣液分離器液位情況加以密切觀測，并結(jié)合裝置運行的標(biāo)準(zhǔn)，來適當(dāng)加以調(diào)節(jié)與控制，否則，一旦這一標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到要求，可能會導(dǎo)致罐內(nèi)沒有液體引起高低壓設(shè)備的串壓現(xiàn)象，甲醇蒸汽的亂竄勢必會引起燃燒事故，甲醇浪費嚴(yán)重。

(5)系統(tǒng)開停車

系統(tǒng)開停車階段，同樣需要加強(qiáng)有效的控制，比如，在系統(tǒng)開車、建立甲醇循環(huán)之前，需結(jié)合系統(tǒng)的運行需求，來對甲醇洗滌塔、中壓閃蒸系統(tǒng)、甲醇再生塔、甲醇/水分離塔的操作壓力加以有效控制，甚至還需要對高、中、低壓充氮閥的開度加以科學(xué)調(diào)整，通過這些方式來避免放空所造成的甲醇損失。根據(jù)低溫甲醇洗裝置的運行情況，變換工段開始導(dǎo)氣階段，最好將甲醇循環(huán)建立的初始時間與該時間段保持一致，通過這一時間段的控制，可以使得低溫甲醇洗系統(tǒng)導(dǎo)氣前的空載時間大大縮短，使此階段的甲醇消耗得以有效控制。在系統(tǒng)的停車階段，最好能夠及時停止甲醇循環(huán)。

4.結(jié)束語

近年來，隨著各個煤化工企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，低溫甲醇洗裝置已然成為了生產(chǎn)中不可或缺的裝置，該裝置雖然具有一定的技術(shù)優(yōu)勢，但是，其運行時的甲醇消耗量過高，各個煤化工企業(yè)都需要結(jié)合甲醇消耗的原因，采取有效的控制方式。