馮玉芳

（山西潞安太行潤(rùn)滑科技股份有限公司，山西 長(zhǎng)治 046000）

1 背景情況

低溫甲醇洗單元由原料氣冷卻、原料氣H2S/CO2吸收、閃蒸再生和H2S 富集、熱再生、甲醇-水分離、尾氣洗滌塔、CO2壓縮系統(tǒng)組成。來(lái)自CO 變換進(jìn)入本單元的原料氣分為兩股，第一股在原料氣/凈化氣換熱器E101 和原料氣激冷器E103 被冷卻到約10 ℃左右。在E101 中與凈化合成氣換熱；在E103 中和較高溫度的蒸發(fā)冷劑換熱。

另一股原料氣在原料氣/尾氣換熱器E102 與尾氣換熱降溫到12 ℃左右。然后兩股原料氣再次混合，進(jìn)入洗氨塔T101，被冷卻后的鍋爐給水洗滌去除大部分氨。離開(kāi)T101 底部的酸性工藝?yán)淠号懦鼋鐓^(qū)離開(kāi)T101 的原料氣首先與一小股甲醇混合以防止低溫下水結(jié)冰，再與來(lái)自循環(huán)氣壓縮機(jī)C101 的循環(huán)氣混合。最后，混合原料氣在原料氣終冷器E104 中與凈化后合成氣，CO2產(chǎn)品氣和尾氣換熱冷卻。

原料氣之后被送至原料氣吸收塔T102 的預(yù)洗段，在此痕量雜質(zhì)，如：NH3和HCN 等，被一小股來(lái)自T102 的CO2吸收段的過(guò)冷富CO2甲醇吸收脫除。離開(kāi)原料氣吸收塔T102 底部的預(yù)洗甲醇通過(guò)預(yù)洗閃蒸罐V101 上部，氮?dú)?預(yù)洗甲醇換熱器E114，預(yù)洗甲醇加熱熱器E121 和和預(yù)洗閃蒸罐V101 下部進(jìn)入熱再生塔T106 的熱閃蒸段。預(yù)洗閃蒸罐釋放的氣體返回到循環(huán)氣壓縮機(jī)入口緩沖罐V131A。

然后來(lái)自原料氣吸收塔T102 預(yù)洗段的原料氣進(jìn)入T102 的H2S 洗滌段，在此H2S 和COS 被來(lái)自T102的CO2吸收段的富CO2甲醇洗滌脫除。

第二部分被送至吸收塔T102 的H2S 吸收段，對(duì)H2S 和COS 進(jìn)行吸收。一小流股甲醇進(jìn)入T102 的預(yù)洗段。

在CO2甲醇/合成氣換熱器E107 中與富CO2甲醇換熱，換原料氣終冷器E104 和原料氣/凈化氣換熱器E101 與原料氣換熱后，來(lái)自吸收塔T102 頂部的凈化后合成氣被送出界區(qū)。

國(guó)內(nèi)煤化工行業(yè)均采用低溫甲醇洗工藝對(duì)粗煤氣中的HS2、CO2、COS 進(jìn)行脫除，但受限于預(yù)洗甲醇含有大量的雜質(zhì)，帶入熱再生塔后，這些雜質(zhì)在熱在生塔累積，導(dǎo)致熱在生塔再生效果下降。若在預(yù)洗甲醇增加普通過(guò)濾器，普通過(guò)濾器隨著過(guò)濾的進(jìn)行，過(guò)濾膜表面形成的濾餅層或凝膠層厚度逐漸增大，流速逐漸降低，需要進(jìn)行清洗，無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線切換，造成裝置停車風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)預(yù)洗甲醇特性采用一種碳化硅材質(zhì)的過(guò)濾器，設(shè)計(jì)反清洗設(shè)施，隨著濾雜質(zhì)度增加，液流越來(lái)越難于穿過(guò)濾芯，過(guò)濾器前后壓差增大，當(dāng)過(guò)濾跨膜壓差達(dá)到預(yù)先的設(shè)定值時(shí)，采用PLC 控制過(guò)濾罐切換控制步序，一組進(jìn)入過(guò)濾工序，另外一組過(guò)濾罐進(jìn)入反洗工序。反洗氣混從過(guò)濾器側(cè)部加壓，加壓結(jié)束后，過(guò)濾器濃縮液排放閥快速打開(kāi)，形成一個(gè)氣壓爆破活塞流，將濾芯內(nèi)表面堆積的濾餅脫掉。當(dāng)必要時(shí)在反洗結(jié)束，進(jìn)入備用等待狀態(tài)。

1）采用過(guò)濾系統(tǒng)針對(duì)低溫甲醇洗工藝中含雜質(zhì)多且對(duì)系統(tǒng)影響大的預(yù)甲醇，在此股甲醇上增加過(guò)濾設(shè)備解決低溫甲醇洗工藝中甲醇損失量大主要問(wèn)題。

2）降低污甲醇的排放，減少造成環(huán)境污染、安全風(fēng)險(xiǎn)，避免浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)安全環(huán)保和節(jié)能降耗。

2 工藝技術(shù)

工藝路線：粗煤氣經(jīng)過(guò)變換處理后被送至原低溫甲醇洗原料氣吸收塔T102 的預(yù)洗段，在此痕量雜質(zhì)，如：NH3和HCN、粉塵等，被一小股來(lái)自T102 的CO2吸收段的過(guò)冷富CO2甲醇吸收脫除。離開(kāi)原料氣吸收塔T102 底部的預(yù)洗甲醇通過(guò)預(yù)洗閃蒸罐V101，預(yù)洗甲醇加熱熱器E121 和后進(jìn)入閃蒸罐V106，在V106下部進(jìn)入熱再生塔T106 的熱閃蒸段前增加過(guò)濾器，對(duì)預(yù)洗甲醇進(jìn)行過(guò)濾。過(guò)濾器設(shè)置兩套可以實(shí)現(xiàn)在線切換功能。

1）新增精細(xì)過(guò)濾器為一開(kāi)一備，配管安裝在V106后。

2）精細(xì)過(guò)濾器安裝位置及相關(guān)手閥及壓力控制系統(tǒng)，便于操作。精細(xì)過(guò)濾器安裝位置示意圖，如圖1所示。

圖1 本方案的工藝流程圖

3 主要工藝數(shù)據(jù)及設(shè)備如情況，如表1、表2 所示

表1 過(guò)濾器進(jìn)料及出料數(shù)據(jù)

表2 主要工藝設(shè)備表

4 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

低溫甲醇預(yù)洗段是對(duì)變換后的粗煤氣進(jìn)行第一次洗滌脫除雜質(zhì)過(guò)程，由于粗煤氣變換單元波動(dòng)造成粗煤氣的雜質(zhì)超標(biāo)，在預(yù)洗段洗滌后的甲醇含有大量的雜質(zhì)。預(yù)洗甲醇熱再生后，進(jìn)入貧甲醇系統(tǒng)循環(huán)使用，造成甲醇系統(tǒng)雜質(zhì)超標(biāo)，進(jìn)行大量的排污已降低甲醇系統(tǒng)中雜質(zhì)。采用簡(jiǎn)單的預(yù)洗甲醇過(guò)濾器，需要定期人工清理過(guò)濾器，頻繁進(jìn)行人工操作切換過(guò)濾器，造成工人勞動(dòng)強(qiáng)度增加，且給裝置的運(yùn)行造成一定風(fēng)險(xiǎn)。本技術(shù)方案采用專屬研發(fā)的過(guò)濾器和自動(dòng)化清洗控制系統(tǒng)，能有效的降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，通過(guò)壓差控制保證過(guò)濾器清洗效果。過(guò)濾器設(shè)備簡(jiǎn)圖，如圖2 所示。

圖2 過(guò)濾器設(shè)備簡(jiǎn)圖（單位：mm）

經(jīng)過(guò)有效過(guò)濾后的預(yù)洗甲醇除去雜質(zhì)后進(jìn)行熱再生系統(tǒng)，對(duì)于整個(gè)低溫甲醇洗的甲醇循環(huán)非常有利?？梢詼p少預(yù)洗甲醇大量的雜質(zhì)帶入熱再生塔后，提高低溫甲醇損失量，減少冷量和甲醇損失，大幅度降低運(yùn)行收裝置、能耗、排放。

5 結(jié)論

低溫甲醇洗工藝在低溫、高壓下，甲醇吸收酸性氣體的量遠(yuǎn)大于對(duì)N2、CO、H2、CH4等的吸收量，即選擇性好，從而大大降低了甲醇循環(huán)量和減少了有效氣體H2和CO 的損失。在現(xiàn)代大型煤化工首選的粗煤氣凈化工藝技術(shù)，但國(guó)內(nèi)大型低溫甲醇洗工藝大多引進(jìn)德國(guó)魯奇（Lurgi）公司和林徳（Linde）公司技術(shù)。在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)預(yù)甲醇的潔凈度無(wú)法滿足工藝要求，需要進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)滿足長(zhǎng)周期低能耗運(yùn)行。為了達(dá)到低能耗就要降低甲醇的損失及排污量，低溫甲醇洗滌在-40 ℃的低溫下吸收CO2、HS2氣體，含有CO2、HS2的富甲醇經(jīng)閃蒸、氣提、熱再生可循環(huán)使用。由于低溫時(shí)H2S 和CO2在甲醇中的溶解度都很大，動(dòng)力消耗低，同時(shí)，在低溫下H2和CH4等在甲醇中溶解度較低，甲醇的蒸汽壓也很小，這就使有用氣體和溶劑的損失保持在較低水平。根據(jù)低溫甲醇洗工藝特點(diǎn)，為降低能耗，回收冷量，換熱設(shè)備較多而使流程變長(zhǎng)，特別是再生過(guò)程是關(guān)鍵，再生系統(tǒng)能夠高效運(yùn)行就成能關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

通過(guò)增加高效甲醇過(guò)濾器，實(shí)現(xiàn)甲醇的利用率提高，從而系統(tǒng)的能耗降低；同時(shí)，熱再生塔的填料可以防止堵塞，保證再生效果。

經(jīng)過(guò)改造后的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析相比改造前甲醇排放量減少一半，動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行周期明顯延長(zhǎng)，具有明顯的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。