低温甲醇洗系统存在问题分析及解决办法

河南化工2012年10月第29卷第9、10期(下)IENAN CHEMICAL INDUSTRY低温甲醇洗系统存在问题分析及解决办法孔龙子(三门峡市蔚蓝环保设备有限公司,河南三门峡472000)【摘要】结合义马气化厂低溫甲醇洗工艺运行情况,从低温甲醇洗工艺原理出发,就低溫甲酵洗在生产中暴露出的问题进行物理化学分析,总结解决问題的方法。逐步提高对低温甲醇洗认识,保障实际生产中低温甲醇洗装置平稳运行,充分发挥低温甲醇洗装置的先进性、经济性及其环保性。同时,为提高企业的生存竞争力打下坚实的基【关键词】低温甲醇洗;冷量;传热效率【中图分类号】TQ050.7【文献标识码】B【文章编号】1003-3467(2012)18/20-0029-031低温甲醇洗工艺原理件变化时溶解度也变化。低温甲醇洗装置用于脱除粗煤气中的CO2、H2S低温甲醇洗存在问题分析及解决办法和有机硫、HCN、石脑油、水以及其它杂质。而甲醇低温甲醇洗运行以来,生产工艺中主要存在过吸收CO2、H2S是物理吸收。即:利用甲醇溶液对以下两大问题:①低温甲醇洗系统甲醇水含量高;②CO2、H2S能进行选择吸收的特性来脱除粗煤气中低温甲醇洗堵塞。的CO2、H2S2.1低温甲醇洗装置系统水含量高甲醇吸收CO2、H2S的原理符合硬、软酸碱理2.1.1原因分析论。按此理论,酸碱反应的基本原则为:“硬亲硬、由低温甲醇洗的工艺流程图可以看出,系统水软亲软、软硬交界不分亲近”。含量高的主要因素有以下三个:甲醇:CH3OH是由甲基CH和羟基一OH二2.1.1.1系统干燥不合格个官能团组成的分子,而甲基是软酸官能团,羟基是低温甲醇洗系统通常在运行一年以后,就必须硬碱官能团。H2S属于硬酸软碱类,CO2属于硬酸对系统进行碱洗、水洗。碱洗的目的是为了清洗系类。所以甲醇吸收CO2、H2S应是:统内塔及换热器上的油类和其他杂质,以提高塔及CH3--OH换热器传热传质的效率。水洗的目的是把碱洗时的碱液清洗干净。最后用氮气把系统内的水分吹扫干净。但在实际生产中,由于人们对低温甲醇洗甲醇这也反应了甲醇既可吸收CO2又可吸收H2S水含量高而影响甲醇对二氧化碳和硫化氢的吸收认的特性。识不同,常发生装置还没有充分干燥的情况下,就将实验证明:甲醇对CO2、H2S、COS有高的溶解甲醇送入系统的现象,造成系统水含量高整个系统度,而对H2、CH4、CO等溶解度小,说明甲醇有高的加不起负荷。选择性,并且随着压力的升高和温度的降低,甲醇对2.1.1.2甲醇水精馏塔工况不稳定H2S、CO2的溶解度将成数倍的增加。低温甲醇洗由低温甲醇洗的预洗再生系统甲醇的回收是通吸收酸性气体以及溶液再生、解吸回收有用气体的过甲醇水精馏塔将甲醇和水分离然后甲醇回收进基础就是各种气体在甲醇中的溶解度不同,操作条人系统,生产H中国煤化工工况的波动CNMHG收稿日期:2012-10-10作者简介:孔龙子(1962-),男,从事化工机械设计管理工作,电话:13839809325河南化工HENAN CHEMICAL INDUSTRY2012年10月第29卷第9、10期(下)或精馏系统设备存在问题,都会造成系统甲醇水含2.1.3.3解决热再生系统的水冷器或蒸汽加热器量的上升。泄漏的办法2.1.1.3热再生系统的水冷器或蒸汽加热器泄漏系统内的水冷器泄漏问题,由于水冷器较多,查由于热再生塔闪蒸汽冷凝器、热再生塔再生气找比较困难。联系工艺实际,从循环冷却水的pH冷凝器、甲醇水精馏塔塔顶冷凝器的气侧压力低于值变化来判断泄漏的水冷器。由于W09、W13的气循环冷却水或蒸汽侧压力,一旦上述换热器泄漏,将相侧气体成分主要为CO2和H2S。当水冷器泄漏使吸收部分系统甲醇的水含量上升。同时系统内的时,CO2和H2S就进人循环冷却水,在水中CO2跟热再生塔蒸汽再沸器的泄漏,使蒸汽漏入甲醇系统水形成碳酸以及H2S水离子,导致循环冷却水的pH侧,CO2吸收塔给料泵机封冲洗冷却器内漏,使冷却值下降。生产中当循环水岗位发现水质pH值下降水漏入甲醇系统同样会造成系统甲醇的水含量上时,就采取相同的方法对系统内所有的水冷器出口升水质pH值进行测定。通过几次的测定判断,都找2.1.2甲醇水含量对甲醇洗的影响到了泄漏的水冷器,说明该方法是可行的。近年来生产运行表明,低温甲醇洗系统中甲醇水含量水冷器泄漏所做的pH值测定情况详见表2髙时,会导致甲醇对H2S、CO2的吸收能力下降,现表2甲醇洗系统水冷器问水pH值测定数据列表1说明如下。岗位2010.6.102010.8.102010.10.122010.12.8表1甲醇水含量对低温甲醇洗系统的影响53W00回水7067.05水含量粗煤气负荷净煤气总硫净煤气CO253K02塔盘持53W013回水5.067.16甲醇洗总上水6.986.97.120.51050001.6正常甲醇洗总回水6.126.06697.12103500正常由表2中的pH值可以看出,各水冷器pH值变1.52.1正常980002.8有化有所差异。2010年6月10日,发现循环冷却水3.15950000.70严重水质pH值下降,同时甲醇洗系统水含量上升,对各4.15900001.753.5严重台水冷器回水pH值进行测定,发现53W013回水50875003.143严重pH值5.06过低,隔离检修53W013发现其一根列由表1可以看出,随着甲醇洗吸收部分甲醇水管泄漏。2010年8月10日,用同样的方法检查出含量的上升,甲醇对CO2的吸收能力下降很快,明53W009回水两根列管泄漏。结合生产实际和表2显的表现就是,净煤气中总硫、CO2超标,塔盘持液的数据可以得出以下结论:当某水冷器出口水pH严重,系统不得不减负荷运行。从近几年来的生产值与其它水冷器出口水pH值差距在1~22时,就运行数据表明,低温甲醇洗吸收部分的甲醇水含量可以确定该台水冷器有泄漏;pH值差距在0.25左控制在0.5%-1.5%比较适合于生产的稳定运行。右时,说明水冷器无泄漏。当然,由于甲醇洗工艺复2.1.3问题解决杂,在实际生产中,还应具体问题,具体分析。对于2.1.3.1系统干燥不彻底的解决办法热再生塔再沸器53W016的泄漏,隔离蒸汽分析冷对于系统开车前氮气干燥置换的问题,必须严凝液中甲醇即可判断。格按操作规程进行。即氮气干燥时,必须定时对排当然,彻底解决水冷器和再沸器的泄漏,更换其放口的氮气露点进行测定,当露点≤-30℃时,再芯子是最有效。2010年12月,将上述换热器10·碳对系统干燥2h为合格。钢换热管用304不锈钢波纹管取代,收到了很好的2.1.3.2甲醇水精馏塔工况不稳定的解决办法效果。影响甲醇水精馏塔工况不稳定的因素是多方面2.2低温甲醇洗堵塞问题的,生产中应根据实际情况,逐一分析解决。工艺方近几巾的部分设备堵塞造面,应从进料温度、进料组成、进料位置以及回流量成多次停向生产的安稳运等因素进行分析解决。设备方面,主要考虑精馏塔行CNMHG提馏段塔盘是否被有机聚合物堵塞,影响塔内介质2.2.1原因分析的传热传质。结合低温甲醇洗的工艺特点和实际运行状况分河南化工2012年10月第29卷第9、10期(下)HENAN CHEMICAL INDUSTRY31析,低温甲醇洗的堵塞主要有以下原因。的滤网,使其尽快处于备用状态。为减少运行泵因2.2.1.1甲醇系统内设备腐蚀物或煤气带入杂质其滤网堵塞不慎停车,通过对每台泵的运行周期进由于粗煤气成分复杂,石脑油含量高,很多杂质行统计,根据运行周期有计划地对泵进行滤网清洗,会带至甲醇洗系统,导致系统内的甲醇泵滤网堵塞。即可有效避免泵滤网堵塞而造成系统停车。另外引起泵滤网堵塞的一个重要原因还有甲醇根据林德公司提出的加入碱性化合物如碱性溶洗系统中设备腐蚀产物。据林德公司1981年提出液、氨或胺,碳钢设备的腐蚀可以得到完全抑制,或低温甲醇洗净化系统中易出现腐蚀的部位,主要是者可以减少到可以忽略的程度。这样就有可能把高在气体通路中换热器处。腐蚀的出现,主要是由于合金钢部件用普通钢代替,大大节省投资费用。因生成羧基铁,特别是Fe(CO)3;和含硫的羧基铁。此,结合工艺分析,在53-K05Ⅲ内适当加入NaOH后者是生成Fe(CO)3的中间产物,而H2S的存在会并控制其浓度在0.005~0.2mo/L,甲醇洗系统泵明显地加速CO与Fe的反应。羧基铁的生成对生滤网易堵塞和53-W09/W13换热器列管易泄漏的产是不利的,这不仅是由于羧基铁的生成会直接引问题即得到有效解决。起设备部件的腐蚀,而且在甲醇热再生时出现的羧2.2.3.2解决53-K09甲醇水塔堵塞的办法基产物分解,形成固态沉淀,包括元素硫与硫化铁,解决53-K09甲醇水塔的堵塞,生产中必须确沉积在甲醇系统的管线及设备中引起堵塞。保NaOH碱液连续加入,同时根据塔釜温度和再沸2.2.1.2有机聚合物的形成器的蒸汽用量来判断53-W21换热器列管的堵塞由甲醇洗的工艺流程可知,煤气中的大量杂质情况。当堵塞严重时,将会表现出塔釜温度低,蒸汽由预洗再生系统分离处理。在甲醇水精馏塔中,由用量大。此时,就必须对运行的53-W21换热器进于精馏温度达125℃,容易使甲醇水中的有机聚合行隔离,清洗其列管53-K09甲醇水塔塔盘堵塞物聚合附着在塔盘上而堵塞塔盘。只要利用每年一次的大检修停车机会,拆出塔盘对2.2.2堵塞问题对低温甲醇洗的影响其进行清理、冲洗即可2.2.2.1甲醇系统内设备腐蚀物或煤气带入的杂2.2.3.3解决塔盘和换热器堵塞的办法质造成的影响生产运行过程中,随粗煤气带入的杂质和设备甲醇系统内设备腐蚀物或随煤气带人的杂质,腐蚀残留物积累于系统设备管道中,影响甲醇泵运首先会导致系统内甲醇泵滤网堵塞,若不及时发现行,降低了换热器换热效率和塔板效率。此时对甲并清洗虑网,将导致甲醇泵不打液,严重影响甲醇洗醇洗系统设备、管道进行碱洗、水洗,就能清除系统系统的安全稳定运行。其次还会造成系统内塔及换中积累的杂质,满足生产高负荷稳定运行。碱洗目热器传质传热效率下降。的是除去系统设备塔盘和换热器内的残留物。水洗2.2.2有机聚合物堵塞的影响的目的是清洗干净系统内的残留碱液近几年来的生产运行表明,有机聚合物堵塞主要发生在53-K09甲醇水精馏塔。当有机聚合物3结语堵塞53-K09甲醇水精馏塔塔盘时,甲醇水精馏塔随着生产技术的进步,对低温甲醇洗净化技术的操作不稳定塔顶馏出物水含量超标,长时间持研究的不断深入,该技术应用也越加成熟,我厂也是续,将使甲醇洗系统甲醇水含量上升,甲醇的吸收能经过近10多年的摸索总结和改造,才使生产得到稳力下降,最终系统不得不减负荷运行。定运行。而因为粗煤气制取工艺和煤种的差异低温2.2.3问题解决甲醇洗运行中遇到的问题也有所有不同,因此要彻2.2.3.1解决甲醇泵滤网堵塞的办法底解决生产中暴露的各种问题,必须本着科学的态针对甲醇泵滤网堵塞的问题操作过程中必须度和方法,结合实际工艺运行状况不断分析、总结,严密监视运行泵的进出日压力变化。当其进、出日才能使装置达压力下降时,必须立即切换至备泵运行,清洗堵塞泵中国煤化工CNMHG