低温甲醇洗装置净化气中硫含量超标原因分析及对策

河南化工2010年7月第27卷第7期(下)HENAN CHEMICAL INDUSTRY低温甲醇洗装置净化气中硫含量超标原因分析及对策杨自伟,孙吉梅,周全(惠生工程(中国)有限公司,河南郑州450000【摘要】:分析了 Linde低温甲醇洗工艺中各項工艺条件对硫化物嗄收效果的影响,找出生产过程中净化气硫含量趯标原因,提出改进措施和处理方法。经过技术改进,降低了净化气中的硫含量,在实际生产过程中取得了较好的操作效果。【关键词】:低温甲醇洗;碱含量超标;改进措施【中图分类号】:TQ00【文献标识码】:B【文章编号】:1003-3467(2010)14-0049-02某煤气化制甲醇装置气体净化单元采用的是推动力增大,对H2S的吸收有利Linde低温甲醇洗工艺。低温甲醇洗工艺是以甲醇1.2操作温度为吸收剂,在高压低温下对变换气中的H2S和CO2吸收温度对酸性气体的净化度影响很大,脱硫以及各种有机硫等杂质进行脱除,吸收了H2SCO2效果取决于酸性气体在甲醇中的溶解度和达到平衡以及各种有机硫等杂质后的富甲醇进行减压解析、时酸性气体在气相中的分压,这两项与温度成函数气提和加热,再生后循环利用。关系。酸性气体在液体中的溶解度随温度的降低而该装置开车初期运行正常,出吸收塔塔顶的净增大,平衡分压为6.67kPa时,当温度从0℃降到化气中的总硫含量小于0.1×106;但是在开车6-50℃时,H2的溶解度约增加了7倍;气液平衡个月以后净化气中的总硫含量逐渐增高,从0.1x时酸性气体在气相中分压会随温度的降低而降低。106升高到0.8×10-6,使粗甲醇品质及产量下降,因次,采用较低的操作温度对H2S的吸收有利影响装置的正常运行。1.3甲醇循环量1影晌脱硫效果的因素从传质动力学角度分析,液气比增大,有利于酸性气体组分的吸收。在塔的正常操作范围内,增加低温甲醇洗工艺是一种典型的物理吸收过程,甲醇循环量气液两相在塔内接触越充分传质效果其吸收过程遵循亨利定律,它依据酸性气与其它组越好越有利于变换气中H1S的吸收。在其他操作分在甲醇中溶解度的差别进行分离。从工艺原理上条件不变的情况下降低甲醇循环量会使液气比变分析,净化气中的总硫含量与操作压力、操作温度、小,气液接触不良吸收推动力降低最终会导致甲醇循环量、循环甲醇质量、原料气成分原料气负H2S的净化度降低。但是甲醇循环量太大会导致荷等因素有关。系统内设备外型尺寸加大,并增加动力设备的负荷1.1操作压力造成能量的不必要浪费。因此循环量应综合考虑,压力是低温甲醇洗工艺中的关键因素根据享在保证净化度的前提下选取适合的液气比值。利定律,在一定温度下,气体在液体中的溶解度和该14循环甲醇的品质气体的平衡分压成正比。压力越高,越有利于吸收循环甲醇在吸收了变换气中的H2O、CO2、H2S过程的进行气相中H2S的分压越大吸收的推动NH3、粉尘等杂质以后虽然经过后续再生分离装置力越大,吸收的速率越快。当H2S的分压一定时,的再生分离;但一些杂质会积存在循环液中使循环增加总压会降低出塔气体中H2S的浓度,也就提高甲醇品质下降影响吸收效果。甲醇中含H2O的质了气体的净化度;因此吸收过程压力增高吸收的量分V凵中国煤化工中的溶解度降低CNMHG收稿日期:2010-06-21作者简介:杨自伟(1981-),男,助理研究员,从事化工设计工作,电话:(0371)68567988。河南化工HENAN CHEMICAL INDUSTRY010年7月第27卷第7期(下)15%,H2S的溶解度也大幅下降。若循环甲醇的闪相反,若选择的塔径较大,空塔气速就较小,容易造蒸和热再生效果不好,会有部分CO2和H2S仍存留成液漏,这些均对吸收操作不利。在循环甲醇中,对CO2和H2S的吸收率明显降低部分H2S还要挥发到净化气中,导致总硫超标。2硫含量超标的原因分析及改进措施1.5原料气中的有机硫含量2.1原因分析粗煤气中通常总含有数量不同的无机硫和有机该装置吸收塔的操作压力为5.4~5.55MPa硫化合物其含量和形态取决于煤气化采用的煤种、(a),操作温度为-50~-43℃。在此工艺条件下,煤气化工艺及操作条件。无机硫主要为H2S,有机H2S在甲醇中的溶解度极高很容易被脱除该装置硫以COS为主,还含有少量的CS2、硫醇、硫醚及噻运行的前6个月出吸收塔净化气中总硫含量小于吩等。虽然硫醇、硫醚及噻昐等有机硫在甲醇中的0.1×10-6,符合工艺要求。在出现净化气中总硫超溶解度很小,但是由于在原料气中含量小,以及在标这种情况以后在实际操作中逐渐增加了循环甲C0变换工段中大部分有机硫被转化为溶解度较大醇量,但是净化气中的硫含量并没有明显减少,这说的H2S,因此净化气中的有机硫一般都能达到工艺明总硫超标不是由液气比过小引起的要求。但是,当粗煤气中有机硫含量过高,或者变换经过检测,入吸收塔变换气的流量一直保持稳工段采用变换时部分未转化的就会导致变换气中定,变化不大;变换气冷却器操作正常,换热管没有有机硫含量偏高,从而引起净化气中总硫超标。破裂所以,净化气中硫含量超标不是由于变换气负1.6原料气负荷的波动荷波动或者换热管破裂引起的。在排除了操作温煤气负荷的波动会对出低温甲醇洗工段的气体度、操作压力、液气比、换热管破裂原料气负荷波动指标产生重要影响当上游气化工段操作负荷增大,等可能会引起净化气中总硫超标的因素后,该甲醇而净化操作人员没有进行及时有效的负荷调整时,厂工作人员对入吸收塔的变换气及循环甲醇的成分有可能会造成净化气出口总硫含量超标。进行了分析测定,结果发现,变换气中氨含量小于1.7变换气中的氨含量1×10°,有机硫含量也很低,符合要求;循环甲醇中当变换气中NH2含量过高或者预洗塔对NH2的氨含量为80×10-6-100×10-6,严重超标,正常的洗涤效果差时,会导致进入低温甲醇洗系统的变运行时,循环甲醇中的氨含量应小于10×10-6。换气中的NH3含量增加,NH3在甲醇再生系统中不从以上分析可以看出,进入低温甲醇洗系统的容易脱除会逐渐在系统里积累。当NH2的含量达氨没有在热再生过程中脱除干净,使其在系统中不到一定程度时,NH3会与H2S在热再生塔中生成断积累,从而引起循环甲醇中氨含量的超标。循环(NH4)2S,(NH4)2S溶解于循环甲醇中,并随着甲醇甲醇中氨含量的超标是导致净化气中总硫含量超标循环返回到吸收塔内在塔顶分解成H2和NH,的主要原因。从而导致净化气中总硫超标。2.2改进措施1.8变换气冷却器换热管破裂①提高甲醇再生塔再沸器的操作负荷;②增大来自变换工段的变换气同出吸收塔的净化气在甲醇再生塔塔顶酸性气体的排放量,使氨同酸性气变换气冷却器中进行换热净化气走管程变换气走起排至硫回收装置进行燃烧处理;③在再生塔回壳程。当净化气换热管破裂时,由于变换气压力高流泵出口处设置排氨点,当甲醇中的氨含量达到一于净化气压力未经低温甲醉洗净化的变换气会进定的值时,排放含氨甲醇至精馏的杂醇贮槽。入净化气中,从而引起净化气中的总硫含量超标1.9吸收塔设计的合理性3小结吸收塔的塔径、板间距、塔板型式、液流程数、塔净化气中总硫超标的原因有很多种,要根据不板数量、开孔率等参数的设计是否合理都会对吸收同的原因右针对性地采相应的技改方案。装置运操作产生不同的影响。设计合理的吸收塔,气液两行表明相在塔内能充分接触,吸收效果好,若设计不合理,中国煤化1含量得到极大控则会影响塔的操作效果。如塔径的设计若选择的制完CNMHG06),满足后续工段的需要。塔径较小,空塔气速就比较大,容易引起雾沫夹带;