低温甲醇洗装置简介
低温甲醇洗法在以煤为原料的大型合成氨、合成甲醇、制氢等工业装置中得到广泛应用，可以同时脱除原料气中的H2S，COS，ＲSH，CO 2 ，HCN，NH 3 ，NO 以及石蜡烃、芳香烃、粗汽油等组分，且可同时使气体彻底脱水干燥。贵州金赤化工有限责任公司(简称金赤公司)桐梓煤化工一期工程30kt/a 合成氨装置于 2007年8月28日开工建设，2011年12月26日气化炉化工投料，2012年1月8日生产出合格的液氨。该装置采用GE水煤浆气化技术，是以无烟煤为原料的水煤浆气化装置，气体净化采用低温甲醇洗/液氮洗技术,氨合成采用卡萨利氨合成技术。低温甲醇洗装置处理来自变换工段温度为 40 ℃、压力为 5.4 MPa、流量155246 m 3 /h(标态)的变换气，制取合格的净化气［φ(CO 2 ) ＜20×10-6 ，φ(S总 )＜0.5×10－6 ］送往液氮洗工段进一步处理，CO2 产品气［φ(CO 2 )≥98.5%，φ(S总) ＜5×10－6］送往尿素装置作为原料，H2S 酸性气体送往克劳斯硫回收装置，尾气经洗涤后达标放空。
原始开车及试车中的问题
甲醇/水分离塔进料泵打量不足
低温甲醇洗装置运行 3个月后，甲醇/水分离塔进料泵出口流量由开车初期的 96t/h 左右降至 27t/h 左右，出口阀开度由开车初期的65% 左右降至25%左右。如果强行开大出口阀，泵出口管道振动非常剧烈，进、出口压力表波动非常大。随着出口阀开度减小，通过贫甲醇过滤器的贫甲醇量大幅减少，大量的贫甲醇得不到过滤，直接由热再生塔冷区进入甲醇中间贮罐，造成贫甲醇泵入口过滤器清洗频率上升。通过查阅热再生塔设备图并结合甲醇/水分离塔进料泵运行过程中出现的现象，初步判断甲醇/水分离塔进料泵打量不足的原因是冷区与热区连通管被堵塞，使冷区甲醇去热区受阻。装置停车后，对热再生塔进行检查发现:热再生塔进料口处的规整填料已全部被冲掉，塔釡和连通管内有大量规整填料残片。
为防止类似事件的再次发生，装置停车检修期间，用间隙为 5 mm 的碳钢栅将塔釡出口罩住，防止塔内部件被冲脱落后进入连通管或者泵入口;更换热再生塔进料口处的规整填料，并用扁钢加固;在冷区与热区连通管上加装 1对法兰，以便连通管堵塞后的清理。
CO 2 产品气中硫含量超标
低温甲醇洗工序的另一任务是为尿素装置提供合格的 CO 2 产品气。根据尿素装置的要求，CO 2 产品气中φ(S 总 )＜5×10－6。装置运行一段时间后，CO2产品气中的总硫含量出现超标情况，φ(S 总 )最高达10×10－6，严重影响了尿素装置的正常生产。CO 2产品气的总硫含量主要通过无硫甲醇的洗涤来控制，无硫甲醇的设计流量为 69 t/h，设计温度为-53.79 ℃。总硫含量超标时，无硫甲醇流量 74 t/h、温度-55.2℃，中央化验室对无硫甲醇取样分析，其含硫量为 φ(S 总 )＜0.1×10－6，表明无硫甲醇并未受到污染。通过降低吸收塔初洗段的温度，增加吸收塔下塔洗涤甲醇量，将CO 2产品塔洗涤无硫甲醇流量提高到 83 t/h，φ(S 总 )仍只能维持在6×10－6左右；进一步将洗涤无硫甲醇流量提高到 102t/h，CO 2产品气的总硫含量得到了有效控制，满足了尿素装置生产的需求。
低温甲醇洗装置进氨
热电氨法脱硫装置开车引氨过程中，由于氮气置换阀未关闭，液氨串入低压氮气管网，通过汽提氮管线进入低温甲醇洗装置。事故发生后，对吸收塔、CO 2产品塔、H2S浓缩塔、热再生塔、H2S低温甲醇洗装置进氨后，贫甲醇过滤器的清洗频次明显增加，热再生塔压差表导压管、酸性气体压力表导压管先后堵塞，CO 2产品气中硫含量超标，H2S 分离罐排出的甲醇溶液有黄色悬浮物。
常温下，NH3 在甲醇中溶解度是 H 2S的10 多倍，是CO 2的60 多倍，故 NH3进入装置后很难除去。装置中氨含量高，会造成甲醇热再生系统铵盐结晶和工艺气中硫含量超标。为了将危害最小化，采取措施:①将H2S分离罐中的甲醇溶液直接排往地下槽，不进入H2S浓缩塔;②打开H2S馏分冷交换器旁路，让部分NH3随酸性气带走。排氨工作大约持续 14d，低温甲醇洗装置的氨含量恢复到进氨前的水平。
氨冷器带氨
低温甲醇洗装置建立循环、冷冻系统开车正常后，在氨冷器加负荷时，氨压缩机一段入口分离器液位上升很快，严重时，液位在 5 min 内由 5%上升到 80%，给氨压缩机的安全运行带来了极大威胁。分离器中的液氨通过液氨输送泵加压后送往液氨贮罐，由于液氨输送泵为多级离心屏蔽泵，液氨温度为-38℃、压力为-0.02 MPa，冷泵非常困难且时间短，启动液氨输送泵时极易气化，液氨无法及时排走，因此氨冷器加负荷时非常缓慢，造成低温甲醇洗装置循环冷却的时间延长，开车成本增加。
通过查阅氨冷器设备图和实际配管情况发现:液氨进口在壳程中部，且与气氨出口处在同一截面上，氨冷器加负荷时，部分液氨直接通过气氨管线进入分离器，造成分离器液位快速上升。通过在气氨总管底部增设DN50mm 返回管线，返回管线与无硫甲醇氨冷器的排污管相连，利用位差使气氨总管内的液氨返回无硫甲醇氨冷器。改造后，液氨输送泵没有因分离器液位高而启动，分离器液位维持在 8%以下。
含硫甲醇闪蒸罐去CO 2产品塔管线振动大
装置大幅减负荷时，为了满足尿素装置 70%负荷下的CO 2用量，通常会开大含硫甲醇闪蒸罐去CO 2产品塔的阀门，关小含硫甲醇闪蒸罐去H 2 S浓缩塔的阀门，但此操作都会造成含硫甲醇闪蒸罐去CO 2产品塔管线振动大。
经分析，造成这一现象的原因是高负荷时含硫甲醇闪蒸罐去CO 2产品塔的阀门长期处于关闭状态，阀后温度从-54 ℃上升到-28 ℃;装置因减负荷而打开该阀时，因温度较高，含硫甲醇闪蒸罐中的甲醇溶液在阀后快速闪蒸，形成气液两相流，造成该管线振动大。为防止类似的事件再次发生，在装置高负荷运行时，保持含硫甲醇闪蒸罐去CO 2产品塔的阀门开度≥1%，使该管线始终处于操作温度下。
氮气冷却器无法投用
H2S浓缩塔尾气一部分进入氮气冷却器管程与进入壳程的汽提氮换热。因氮气冷却器管程出口管为碳钢，当氮气冷却器投用、而分子筛处于预热阶段时，氮气冷却器出口尾气温度下降至-44 ℃，碳钢管不能承受如此低温，现已切除。
热再生塔回流泵机械密封腐蚀泄漏
低温甲醇洗装置停车时间较长时，必须对低温甲醇洗装置的甲醇溶液进行彻底再生。该甲醇装置低温甲醇洗工段由于甲醇市场等原因停车时间较长，停车时未对甲醇溶液进行再生，由于甲醇溶液硫含量达 0.18% (质量分数)，加之甲醇/水分离塔直补蒸汽阀门内漏，低温甲醇洗装置甲醇溶液中水含量达 18% (质量分数)，且由于 H2 O和H 2S的存在，造成低温甲醇洗装置设备不同程度被腐蚀，热再生塔回流泵由于处在H 2S含量最高的区域，机械密封腐蚀较为严重，泄漏量较大。
3 结语
合成氨装置至化工投料以来，已经累计生产液氨近 350 kt，开创了以无烟煤为原料的水煤浆气化工艺之先河，取得了良好的运行业绩。
联系客服
