低温甲醇洗系统贫甲醇水含量超标原因与优化

李 侠

（中海石油天野化工有限责任公司，内蒙古呼和浩特 010030）

低温甲醇洗系统主要是促使甲醇在低温环境中发挥吸收性能，对原料气内的硫化氢气体与二氧化碳气体进行脱除，提高资源利用率。结合实际低温甲醇洗系统运用过程，时常出现贫甲醇水含量超标的情况，关联现有的生产经验与工艺要点加以具体化研究，有相关影响因素，如系统干燥不能达标或者喷淋甲醇量比较少等，为此应具体研究低温甲醇洗系统运作中甲醇水含量超标的原因，制定切合实际的优化措施针对性处理问题，目的是增强系统运作效率，给化工企业带来较多的经济效益。

1 低温甲醇洗系统贫甲醇水含量的研究价值

低温甲醇洗系统水分离塔的第一个作用是对甲醇溶液含有的水分进行处理，让甲醇以及水之间可有序分离，增加贫甲醇的纯度，强化二氧化碳以及硫化氢的吸收成效，对甲醇进行回收[1]。第二个作用是去除系统内的杂质，涉及煤灰与油污以及硫化物，塔顶存有的甲醇气是能够给热再生塔带来能量的。短时间停止运用水分离塔，基本上不会影响到系统的组成结构，长期停运的状态导致贫甲醇纯度减少，继而系统之中的甲醇会流失，阻碍净化气内硫元素与二氧化碳的总吸收量，严重情况直接降低甲醇产量。利用低温甲醇洗系统，进行酸性气体的采集，运用了氰化物与硫化氢等高压低温情况可以与甲醇溶解的理念，甲醇对气体吸收效果的影响因素有压力、贫甲醇纯度以及温度，尤其是贫甲醇纯度更多影响到甲醇对气体的吸收效率，水含量是比较重要的组成因素，低温甲醇洗系统之中贫甲醇设置的纯度大约是99.0%，在甲醇水含量在5%左右时，对应吸收水平会不断降低，对二氧化碳的吸收效率降低了12%[2]。

2 低温甲醇洗系统贫甲醇水含量超标原因概述

低温甲醇洗系统是20世纪50年代提倡的，来源于德国林德以及鲁奇公司共同创作，此种工艺主要是保持高压的环境，通过低温甲醇系统的良好性能排除材料中的酸性气体，接下来酸性气体在汽提与解吸等流程中吸出甲醇富液，得到高纯度的二氧化碳产品，让尾气的排放以及废水的排放都可以满足一定标准[3]。对于此系统，属于物理吸收的操作，通过原材料的多个组分对甲醇溶解性带来的影响处理气体，留下较小溶解度指数气体，实现气体净化。此工艺气体拥有极强的净化度，对应二氧化碳能够脱除小于10×10-6，总硫脱除可小于0.1×10-6，存在着操作成本低的特征。

2.1 系统干燥处理不能达到标准

贫甲醇内含有较多水含量的情况下，势必会影响到低温甲醇洗系统的正常运作效率，不仅受到甲醇纯度的影响，降低了系统对硫化氢气体与二氧化碳气体的吸收效果，制约洗涤塔的吸收质量[4]。还会出现贫甲醇水含量比较高，对应气体和水溶合之后表现出弱酸性，对设备带来腐蚀的影响，利用换热器的过程中生成杂质，不能保障传热的有效性，降低系统管理水平。低温甲醇洗系统中存有贫甲醇水含量超标的问题，很有可能受到干燥流程不能达到标准的因素影响，此系统长时间存在于运作阶段，相关洗涤塔与换热器势必会出现杂质残留或者油类残留的情况，所以要碱洗系统以及水洗系统，最终通过氮气实现干燥操作。可具体的生产运作中，因为低温甲醇洗系统的流程比较多，与设备的运作与管道的运用息息相关，较短时间内使用氮气无法保障干燥效果，那么直接运用低温甲醇洗系统时，增加了贫甲醇水含量超标的可能性，导气之后无法让系统恢复正常的运作负荷。

2.2 甲醇水分离塔工况变化幅度大

确保甲醇水分离塔能够有效运作，这是提高低温甲醇洗系统可平稳运用的关键点，从而控制甲醇的具体消耗量。分离塔的运用核心是管理塔底涉及的热负荷，调整塔内具体温度，提高精馏效率[5]。甲醇水分离塔进料包含两种形式，第一种形式为分离罐处理的甲醇水混合物，第二种形式为再生塔的一些釜液。对于甲醇水混合物的流量，与交换器带水与负荷波动呈现一定关联。物料在加热的操作下和闪蒸罐接触，随后流入甲醇水分离塔系统，负荷指数比较大的情况制约了闪蒸的成效。并且入塔物料流量与温度都会出现波动，引起塔内压力与温度大幅度变化，不利于甲醇水分离塔有效运行。实际的研究中，分离塔底部存有蒸汽管线，在系统中存有过多杂质，或者存在热负荷不够充分的情况，可启动蒸汽阀，增加废水流量，促使杂质被去除不会造成设备堵塞。分离塔之中的物料水含量不多的情况下，无法给精馏操作提供支持条件，也要开设蒸汽阀实现系统补水的目的，让精馏操作更为稳定。另外低温甲醇洗系统的工况出现波动或者分离系统设备性能无法正常发挥，都会引起贫甲醇的水含量增加。如果水分离塔顶部的温度较高，甲醇蒸汽内的水蒸气会有所增加，分离塔甲醇回流的流量会有所匮乏，无法完全把精馏结构中重组分进行洗涤。然而如果闪蒸罐的顶部温度指数相对高一些，含有诸多的闪蒸汽带水，甚至是温度比较低的情况造成二氧化碳转变为干冰，都会产生气相带液现象[6]。存有聚合物堵塞精馏塔的现象，塔内存有的介质传热会备受影响，无形中增加了低温甲醇洗系统运作过程的贫甲醇水含量。

2.3 喷淋甲醇量不够

实际的喷淋甲醇过程，最为关键的是获取工艺气结构内的水分，尝试减小水的冰点，不要由于水结冰引起气相通道堵塞问题。投用对应的喷淋甲醇系统，在设备之中构建甲醇液层，全方位浸湿管道壁面，使得冷凝水可以与甲醇在多个角落密切混合[7]。如果喷淋甲醇量不多，无法全面对水分起到排除的作用，对应洗涤塔之中的水分含量会增加，水结冰造成管道与设备受到堵塞，不利于系统的安全运作。

2.4 运用在系统内的甲醇含水量与交换器内水含量过多

运作低温甲醇洗系统的过程中，甲醇消耗是以再生塔顶部以及分离塔底部为主的，倒泵排气或者贫甲醇过滤都会引出甲醇消耗。所以基础的系统运作部分时间后要把新鲜甲醇补充在贫甲醇罐内，如果补充的甲醇含水量过多，会制约甲醇正常的吸收性能发挥，引起净化气指数超标的问题[8]。对于交换器内水含量过多，由于工艺气操作涉及较高温度，去除氨气分离罐液位比较高的影响下会出现工艺气中增加水含量问题，喷淋甲醇无法全方位获取工艺气内水分，水分在工艺气的作用下和洗涤塔结合，引出贫甲醇水含量较高。交换工艺气存有一定水分，甲醇水分离罐的实际液位有所升高，造成气相带液让分离塔的负荷增加，这样甲醇水分离塔的实际工况出现波动，不利于保障分离成效。

2.5 换热器内漏与分离罐分离性能不佳

在低温甲醇洗系统的运作中，需要运用再生系统，包含水冷器与再沸器，可是两者出现内漏的情况，很有可能引出贫甲醇内水含量超标。水冷器的压力小于循环冷却压力，若生成内漏的现象，可造成吸收体系之中的水含量增加。再沸器的内漏现象，使得蒸汽流入甲醇一侧，最终的结果是出现甲醇水含量增加隐患。如果分离罐分离性能无法得到保障，水分会在工艺气的作用下和低温甲醇洗系统结合，长期积累使水含量增加，降低甲醇的吸收效率。分离罐的性能发挥受到一定因素影响，包含分离罐容积过小，再者气速指数比较高，气体会在罐内停留较多时间，没有全面分离水分的前提下水分就和低温甲醇洗系统的洗涤塔融合，所以设计过程要科学地分析分离罐尺寸，将其视作提高分离成效的基础点[9]。甲醇水分离罐对应液位较高，或者出现了除沫器的故障，也会引出工艺气带水和洗涤塔融合，阻碍甲醇洗涤塔的运作有效性。

3 低温甲醇洗系统贫甲醇水含量超标的优化关键点

运用低温甲醇洗系统，不仅会造成甲醇吸收效率降低，还会引出设备腐蚀的问题。此种系统的具体运作，甲醇中水含量大于1%的情况，吸收甲醇成效显著降低，对系统总负荷带来影响。在提高负荷量的基础上，适当增加甲醇用量的吸收力度，控制甲醇温度，让机泵整体负荷能够增加。可因为冷量的要求比较严格，液氨蒸发量随之增加，造成了制冷机的负荷增加。水含量多对设备带来的腐蚀问题，甲醇内水含量相对高一些的情况，硫化氢与二氧化碳均会腐蚀到管道的完整性，产生了一些固体杂质，影响绕管式换热器的换热成效，引出工况恶化结果。在煤化工企业中，每家企业都要应对原料组成、产品方案及装置规模的不同，来匹配不同的低温甲醇洗工艺。在生产企业自身科研能力不足的前提下，还要通过各类研究院以及煤化工工程公司，来进行对应的设计和技术开发。这类研究院及工程公司往往通过对低温甲醇洗装置工程设计数据、基础数据的研究，数学模型的建立，生产操作等经验的积累和总结，建立一套完善的工艺物性。在处理水含量超标的问题上，可通过几点实现目的。

①如果系统受到水洗影响，运用低温甲醇洗系统之前通过置换干燥处理氮气，时刻结合规定进行操作。对多个取样点进行研究，且氧气含量小于0.2%时，代表置换干燥达到合格标准。或者整个系统构建了甲醇循环，排除系统内所有水分，在贫甲醇内的水含量小于0.5%的情况下再持续导气。并且尽量保障甲醇水分离塔的运作能够稳定，管理甲醇水分离塔顶部温度小于100℃，增加塔釜实际温度，依托蒸汽调节阀进行处理，在塔内温度依旧比较低的情况要启动蒸汽阀，控制甲醇消耗[10]。系统有序运作阶段，甲醇水分离塔对应的甲醇量回流应在2.9m3/h之内，系统水含量比较高的状态及时增加甲醇回流量，尤其是塔顶模块的回流量。必要条件启动调节阀，使得塔顶可在甲醇回流后保持贫甲醇的水含量达到合格。具体的操作，合理管理蒸汽量与甲醇量，使得甲醇水分离塔能够运作平稳。②管理闪蒸罐，让气相温度维持物流量的稳定，对闪蒸罐温度加以调整，控制在20℃左右，结合罐顶的温度直接对换热器加以设置，这样甲醇侧旁支物流管理气相温度在一定范围内变化，使得闪蒸罐的物流量足够稳定，不会产生较大幅度的波动现象。低温甲醇洗系统产生了极大程度的负荷变化，时效性调整工况。低温甲醇洗系统负荷有所增加，可能造成甲醇水分离罐的液位不断提高，冷流体量有所增加，造成分离塔的负荷加大，这样应重视水分离罐的液位调节，控制闪蒸罐的温度，让再沸器的负荷达到一定指数，推动低温甲醇洗系统的良性运作。③管理分离罐的液位大约是50%、塔液位大约是50%，关注液位计的核算过程，不要由于堵塞产生假液位。低温甲醇洗系统停止运作的情况，热再生系统要持续运作短时间，特别是循环水含量超标的情况下重复运行流程，最终完整地把甲醇水分排出低温甲醇洗系统。

4 结束语

低温甲醇洗系统的使用，应及时分析水含量超标的影响因素（系统干燥处理不能达到标准、甲醇水分离塔工况变化幅度大、喷淋甲醇量不够、运用在系统内的甲醇含水量与交换器内水含量过多、换热器内漏与分离罐分离性能不佳），采取科学的优化措施进行系统运作方案的设定，全面保障工艺有序进行与设备的妥善利用，为煤化工行业的发展提供更多条件支持，提高煤化工企业的综合效益。