低温甲醇洗装置净化气H2S含量超标原因分析及工艺优化

李俊杰 李建峰

(新乡中新化工有限责任公司，河南获嘉，453800)

工艺与设备

低温甲醇洗装置净化气H2S含量超标原因分析及工艺优化

李俊杰 李建峰

(新乡中新化工有限责任公司，河南获嘉，453800)

分析了中新化工公司低温甲醇洗装置的运行工况，并对影响净化气总硫的各种因素进行分析，提出具体的优化措施和改造方案，最终实现工艺指标达标运行。

净化气总硫 甲醇品质 CO2闪蒸 常温气提

新乡中新化工有限责任公司年产20万吨甲醇项目于2011年9月投产。煤气化装置采用的是国内先进的HT-L粉煤加压气化技术，低温甲醇洗装置采用的拥有自主知识产权且在国内得到广泛应用的大连理工大学低温甲醇洗技术。

1 低温甲醇洗装置工艺流程简述

来自变换的3.3MPa，40℃的变换气经与净化气换热、氨冷器降温及CO2气终冷后进入吸收塔的下部，来自再生塔来的低温贫甲醇在塔内经预洗、H2S吸收、CO2吸收、主洗和精洗段洗涤吸收后从顶部出来得到合格的净化气经换热后送至甲醇合成系统。吸收过气体的富甲醇经减压闪蒸、氮气气提和热再生后得到高品质的贫甲醇经换热后进入吸收系统循环使用。

中压(1.4MPa)闪蒸出来的气体中含有近30%的有效气经增压后回收到吸收系统，低压(80kPa)闪蒸出来的CO2产品气经压缩机升压后作为气化的粉煤输送介质使用，浓缩的酸性气送至硫回收装置生成硫磺。

2 净化气中H2S含量超标的原因及优化措施

该装置自2011年9月份投产以来，净化气中的H2S经常处于超标状态，最高时达0.6ppm，严重超过小于0.1ppm的指标要求。为此，我厂技术人员根据运行参数逐项分析，提出了一些优化操作和技改措施，解决了净化气中总硫含量超标的技术难题。

2.1 甲醇品质问题

(1)再生后甲醇纯度不够，通过对再生后的贫液分析，其中的H2S含量为120ppm、NH3含量为150ppm，严重超过通常均小于30ppm的指标要求。

措施：通过定期排放一部分污甲醇，维持再生后贫甲醇中的H2S含量稳定在100ppm以内；同时将酸性气分离器喷淋甲醇量由设计的10m3/h，提高到12m3/h，减少氨在系统中的浓缩富集。

(2)甲醇中的机械杂质较多。通过运行一段时间后检查管道精密过滤器的滤芯情况，发现滤芯中裹挟了很多的煤泥。

措施：增加精密过滤器的在线反洗再生频次，由原来的每月一次改为每月两次，同时通过检验冲洗液的清澈程度控制反洗再生的质量。通过一段时间的调整，甲醇的浊度得到很好控制，品质明显好转，精密过滤器的压差也由原来的30kPa降到了10kPa左右，换热器的效果有所提升，贫甲醇进吸收塔温度比原来降低了近1℃，吸收效果有所提高。

2.2 CO2闪蒸问题

(1)中压闪蒸塔闪蒸气量小。中压闪蒸塔的进出口甲醇温度差设计为4℃，实际只有1.5℃左右，闪蒸温差过小，说明闪蒸气气量小。

措施：降低洗涤甲醇流量由原来的10Nm3/h，降至5Nm3/h，同时把该塔操作压力由1.41MPa降至1.1MPa，将尽可能多的CO2从中压闪蒸塔闪蒸出来，降低在气提/CO2解析塔CO2闪蒸时的难度。

(2)CO2产品气量少。系统满负荷运行时从气提/CO2解析塔塔顶的CO2产品气量来判断，设计正常气量为19500Nm3/h，实际只有16000Nm3/h，明显闪蒸量偏少。

措施：增加中压闪蒸塔下段的富H2S甲醇进入气提/CO2解析塔上段的的流量，让尽可能多的甲醇通过上塔的闪蒸后再进入下塔气提，同时调整中压闪蒸塔上段富CO2甲醇洗涤量保证CO2产品气中总硫含量在5ppm以内。

2.3 气提问题

气提氮气用量大。设计气提氮气用量为8000 Nm3/h，但实际运行中，该量由于CO2闪蒸不彻底，换热器过度换热等影响，造成气提氮气量使用量达12000Nm3/h，造成空分系统氮气总量供给较为紧张,仍然达不到预期的气提效果。

措施：此问题由于设计原因所致，在优化中本着少投资且节约能源消耗的原则，邀请设计方技术专家到现场实际考察和交流，最终确定增加常温气提塔。从将贫富甲醇换热器E06D的管程出口引出到常温气提塔，氮气气提后甲醇经泵P13送回换热器E06E的管程进口沿原流程进入再生塔；被气提出来的气体与酸性气增浓管线进入气提/解析塔。通过此项改造氮气的用量明显减少，目前用量在9000Nm3/h左右。

2.4 变换气问题

变换气中的氨含量高，造成NH3在甲醇中富集生成(NH4)2S,在吸收塔的顶部又分解成NH3和H2S，H2S进入净化气中造成硫含量超标。

措施：严格控制原料气中的氨含量，通过降低洗氨塔的喷淋水的温度和增大流量的方式控制进低温甲醇洗系统的原料气中的氨含量在5ppm以内。

2.5 气量波动问题

低温甲醇洗出系统的净化气直接与压缩机组相连，系统压力受合成气压缩机组入口压力的影响很大，压缩机组入口压力的变化造成低温甲醇洗压力和进出口气量的波动。由于该机组入口压力为手动控制，调节比较滞后，压力波动在0.1MPa左右。

措施：将机组的调节改为半自动调节，同时主控操作人员多关注压力变化，控制压力波动范围在30kPa以内，维持系统压力的稳定。

2.6 系统压力、温度问题

由于操作压力影响吸收效果，温度自然也就偏高。在开车初期，系统压力一直控制在3.0左右，吸收效果较差，贫甲醇温度在-50℃左右。

措施：提高系统压力到3.1-3.15MPa，吸收温度也随之下降至-56℃，吸收效果明显好转，净化气总硫含量超标的问题终于得到根本解决。

3 总结

通过将影响净化气总硫的诸多因素逐项分析原因，结合国内大型煤化工项目的运行经验和装置实际情况，采取有效的操作优化和技术改造，作为该装置最主要的工艺指标得到了很好的控制，目前包括净化气总硫在内的尾气总硫、CO2产品气总硫指标均在设计指标范围内。

[1] 陈立,赵新跃,马军民.HT—L煤气化制甲醇之低温甲醇洗装置运行中H2S含量超标的原因及改造措施[J].河南化工,2011,13.

[2] 刘杰.氨对低温甲醇洗系统的影响及控制[J].大氮肥,2012,6.

[3] 樊志伟.低温甲醇洗出口H2S含量超标原因及对策[J].氮肥技术, 2009,30(5).

Cause Analysis and Process Optimization of Excessive H2S Contentin Purifying Gas of Low Temperature Methanol Washing Unit

LiJunjie,LiJianfeng

(XinxiangSinoNewChemicalCo.,Ltd.,Huojia453800,Henan,China)

Analysis of the operation condition of the new chemical company in Rectisol plant, various factors and total sulfur gas purification effect on the analysis, put forward the optimization measures and the transform scheme, finally realizes the process standard operation.

purified gas total sulfur; methanol quality; CO2flash; atmospheric stripping at normal temperature