大型煤化工酸性气体火炬管线常见问题及解决措施

岳伟娜

(河南龙宇煤化工有限公司， 河南永城 476600)

河南龙宇煤化工一期50万t/a甲醇项目中，煤气化采用壳牌粉煤气化技术。甲醇洗采用德国鲁奇低温工艺，对粗煤气中酸性气体进行脱除。

1 工艺流程

低温甲醇洗工艺中浓缩出来的酸性气体进入酸性气体火炬放空管线，其主要组分为CO2(质量分数为63.15%)、H2S(质量分数为35.00%)、NH3(质量分数为1.50%)、CH3OH(质量分数为0.35%)。该管线的主要作用是焚烧处理来自壳牌煤气化装置汽提的酸性气体、低温甲醇洗装置开停车期间放空的酸性气体、变换装置氨汽提塔的放空气。为确保放空气被充分燃烧，向酸性气体火炬放空管线焙烧一部分甲醇氢回收装置的弛放气，确保放空气达标排放，工艺流程见图1。

PV15555—污醇罐放空气；PV155601—精馏回收塔放空气；PV15245—酸脱热再生塔放空气；C15506—精馏杂醇提纯塔；C15204—酸脱热再生塔；PV03807—氨洗塔汽提气；PV05101—二期硫回收酸气安全阀放空；PV05101—二期硫回收酸气放空阀；PV15901—一期硫回收酸气放空阀；V1701安全阀—气化酸气闪蒸塔安全阀；V1704安全阀—气化酸气洗涤塔安全阀；C1701安全阀—气化酸气闪蒸泄压阀；V1703安全阀—气化渣水闪蒸塔安全阀放空；V1703放空—气化渣水闪蒸塔压力控制阀。

2 酸性气体火炬放空管线堵塞

2021年，变换装置氨汽提塔的放空气并入酸性气体火炬放空管线，运行期间频繁出现管网堵塞情况。酸性气体火炬监控压力最高可达150 kPa，正常运行过程中，其压力基本维持在5 kPa。

通过现场拆检管线，发现其内部有大量白色结晶物质。当把该物质加热到65～80 ℃或通入高温冷凝液时，此类物质可溶解。经分析化验确认，该结晶物质主要为碳酸氢铵(NH4HCO3)和硫氢化铵(NH4HS)[1-2]。

2.1 原因分析

煤气化装置放空气主要组分为H2S、NH3、CO2、HCN、HCl。低温甲醇洗装置放空的酸性气体主要组分为H2S、CO2。氨汽提塔放空气主要组分为NH3、N2、H2O(高温水蒸气)。焙烧的弛放气主要组分为CO、H2、N2、CO2。

由于酸性气体放空管线内气体组分复杂，会发生以下反应：

(1)

(2)

(3)

(4)

在上述化学反应中，温度高低起关键作用。温度升高时，化学平衡向生成游离的氨、硫化氢方向移动，氨和硫化氢游离分子增多，从液相转入气相解吸。温度降低时，化学平衡则向生成NH4HCO3和NH4HS方向移动，达到饱和状态，并以结晶形式从溶液中析出。

由于酸性气体火炬放空管线过长、沿途“U”型弯较多，以及未有效设置伴热管线，容易造成NH4HCO3和NH4HS结晶析出，并附着在管道内壁，导致管网堵塞，影响安全运行[3-4]。

2.2 解决措施

2.2.1 “U”型弯导淋处增加伴热及保温

因NH4HCO3和NH4HS结晶盐在65～80 ℃时会发生分解反应，可在酸性气体放空管线沿途“U”型弯导淋处增加低压蒸汽伴热及保温措施，确保管线内温度在65 ℃以上。这样，NH4HCO3和NH4HS在管道内不产生结晶盐，从而确保酸性气体放空管线畅通。

2.2.2 氨汽提塔放空气改至热电锅炉焚烧

变换装置氨汽提塔放空气中氨含量较高。针对其易造成酸性气体火炬放空管线内形成NH4HCO3和NH4HS结晶盐的问题，将氨汽提塔放空气引至热电装置锅炉焚烧，从而有效降低酸性气体放空管线中氨的集聚。

3 酸性气体火炬放空管线燃烧不完全造成周边异味

由于氢回收装置中弛放气组分波动较大，尤其是氢碳比失调会影响燃烧效果，易造成周边异味，带来环保问题。

经过深入分析讨论，决定向酸性气体火炬放空管线引入一部分二甲醚气体进行焙烧。由于二甲醚气体燃烧热值高于弛放气燃烧热值，可确保酸性气体火炬放空管线内放空气充分燃烧，有效解决了异味问题。

4 结语

针对50万t/a甲醇装置酸性气体火炬放空管线实际运行情况，分析运行过程中出现的火炬管线堵塞、异味等问题。通过采取有效措施，解决了影响酸性气体火炬放空管线安全运行的不利因素，确保了装置的安全稳定运行。