低温甲醇洗净煤气总硫超标的问题分析及解决

第41卷第14期广州化工Vol 41 No 142013年7月Guangzhou Chemical IndustryJuly 2013低温甲醇洗净煤气总硫超标的问题分析及解决乔景红(河南煤气化公司义马气化厂,河南义马472300)摘要:针对低温甲醇洗系统中净煤气中总硫超标的问题,采用人、机、料、法、环的方法对低温甲醇洗系统进行分析分析出13个未端因素,对这13个未端因素进行一一分析和确认,找出影响总硫超的3个主要原因,并对主要原因制定相应的措施,使净煤气中的总硫含量达到设计值以内,解决了净煤气中总硫超标的问题。关键词:净煤气;总硫超标;解决中图分类号:TQ546.5文献标识码:B文章编号:1001-9677(2013)14-0184-03Analysis and Solving the Problem of Excessive Total Sulfur Content in Purified GasQIAO Jing -hongHenan Coal Gas Group Co., Ltd, Yima Gasification Plant, Henan Yima 472300, China)Abstract: For the problem of excessive total sulfur content in purified gas in low temperature methanol washingsystem, the detail analysis of the low temperature methanol washing system by using the method of man, machine, andmaterial was carried out. The 13 factors were found out and 3 major causes of total sulfur excess were obtained, and thecorresponding measures against it were proposed. Some advices about how to ensure that the total sulfur content in thesetting within were put forward. In this way, the problem of excessive total sulfur content was solved.Key words: purified gas; excessive total sulfur content; solveCO2,并浓缩H2S;K05塔是热再生塔,主要将H2S浓缩塔的流程简介甲醇液经过加热使H2S再生出来,再生后的精甲醇作为CO2吸我厂低温甲醇洗装置主要采用德国鲁奇低温甲醇洗的9塔收塔的吸收液,以保证净煤气指标达到设计值。工艺流程,主洗系统采用的是5塔流程,如图1所示。2问题现状及调查分析去火炬2012年8月份开始,净煤气中的总硫含量开始超标,平均值甲醇贫液*最高达1.6mg/kg,连续5个月,净煤气中的总硫的合格率也由10%降到60%,净煤气中的总硫含量高,不仅不符合城市煤气用气标准,而且对甲醇合成装置催化剂有毒害作用,加快催化剂老化,解决净煤气中总硫含量超标问题,提高净煤气合格率,成为我们必须要解决的问题。净煤气中总硫含量如图2所示。一合格值平均值图!低温甲醇洗主洗系统工艺流程简图Fig. 1 The main wash process flow diagram of RectisolK01(H2S吸收塔)塔和K02(CO2吸收塔)塔是将从气化过图2净煤气中总硫含量趋势图来的粗煤气中的CO2、H2S、有机硫、HCN、石脑油、水以及Fig. 2 The trend graph of total sulfur content in purified gas排合彼气中盒计手03mK2是C。3问题原「凵中国煤化工闪蒸塔,是将吸收完CO2的甲醇经过闪蒸再生释放出CO2,得根据如上CNMHG法、环的方法对净到贫甲醇吸收液;K04塔是H1S浓缩塔,该塔主要是闪蒸出煤气中H2S进行分析,即从人员、设备、物料、方法、环境这作者简介:乔景红(1973-),女,工程师,本科,1997年毕业于青岛化工学院化工工艺专业,现从事煤制气净化工程技术工作。第41卷第14期乔景红:低温甲醇洗净煤气总硫超标的问题分析及解决五个方面进行分析,人和法由于目前操作人员都为5年以上的工艺气中的硫吸收不掉,使净煤气中的总硫超;该因素是引起老主操,技术水平及操作规程的执行,应该没有问题,可排除净煤气中总硫超的主要原因在外,从机、料、环这三面进行分析,如表1所示。(2)在最高负荷时,K01塔的操作压差在60kPa,还没达到设计值70kPa,不是Kl塔的原因3。表1净煤气中H2S含量超标原因分析(3)如果预洗段的甲醇带入主洗段,甲醇中将会有油出Table 1 Cause Analysis of excessive hydrogen sulfide in purified四s现,通过取甲醇兑人一定比例的脱盐水看,甲醇中并没有油分名称原因引起原因的因素离出来,所以KO1塔板漏不是引起净煤气中总硫超的原因。贫富液换热器W12贫富液换热器W12(4)按操作规程,车间下发甲醇循环量和粗煤气负荷匹配换热效果不好未定期清洗表,并让操作工严格执行,所以不是循环不匹配引起净煤气中01塔精馏效果差总硫超的原因。设备从K01塔排放出去塔长时间未清洗(5)提高热再生塔的塔底温度,使塔底温度大于99℃,分析压差高,影响吸收3硫化氢未达到设计指标出K06塔底精甲醇的含硫量,为40mg/L,不影响总硫的吸收。K0l塔预洗段的K0l塔预洗段与(6)系统中甲醇水含量都小于2%,所以甲醇中的水含量甲醇带入主洗段主洗段的塔板内漏不影响甲醇对粗煤气中的总硫的吸收,所以甲醇中的水含量不是引起净煤气中总硫超的主要原因。甲醇的循环量不匹配CF021、CFO4l、CF061(7)粗煤气中含尘量偏高,造成低温甲醇洗装置的换热器未按设计值匹配和再釜器堵塞,影响换热效果,使甲醇温度升髙,再生能力下去K02塔吸收的精甲醇的降;粉尘和焦油的带入,改变塔的精馏状况,使预洗系统操作精度不够,含硫量高K05塔的再生效果较差弹性小,负荷加不起来,甲醇置换量小;因此是引起总硫超的个主要原因。系统甲醇中水含量较高预洗量小或出K09塔的甲醇中的水含量高(8)氨高温下在K05塔易生成硫化铵,但硫化铵在低温的系统粉尘、煤尘及杂质含量高媒质成份的改变,使粗煤气条件下分解生成氨和硫化氢,所以从K5去K02塔的精甲醇在中带有大量的粉尘和焦油K02塔的低温下,硫化铵分解释放出氨和硫化氢,引起净煤气物料甲醇中氨含量高粗煤气中的氨含量较高(2中的硫超。分析W4处排放气中的氨含量小于15mg/L,系统甲醇氨含量不是影响因素21。系统中氧含量高气体氮中氧含量高及粗煤气中氧含量高{21(9)系统中的氧的存在,使含硫物质氧化,甲醇颜色变黄,有硫单质析出,且氧含量高,可以氧化设备,生成羰基P7泵到P06泵入口污甲醇串入精甲醇铁,堵塞设备,使设备换热效果差,引起总硫超,经分析气体W12内漏W17内漏氮由原先的纯氮改成污氮,氧含量在4%~5%之间,氧的存在53CP006压差表内漏是引起净煤气中总硫超的一个主要原因2。粗煤气串人净煤气53CR012压差表内漏(10)经排查和分析,污甲醇没有串入精甲醇,设备不漏WoI内漏、W03内漏所以该项不是引起净煤气中总硫超的主要原因。负荷波动频繁循环量难以匹配(11)通过对压差表的隔离,以及W01、W03进出口净煤环境超出精馏塔吸粗煤气中的硫含量太高及收气的分析,设备及压差表不漏该项不是引起净煤气中总硫超的H2S的设计能力原因。(12)粗煤气一直比较稳定,负荷波动不大,此项也不是引起净煤气中总硫超的原因4要因确定(13)粗煤气中的总硫小于设计值0.5%,所以该项不是主要原因。对于以上原因进行逐一排查分析如下:根据以上原因分析,主要原因为:1、7、9项。(1)经调查,贫富液换热器W12已两年没清洗,换热效果差,使出W2的精甲醇的温度较高,大部分冷量损失,导致5制定对策1表2针对要因制定对策表Table 2 Countermeasures for related reasons主要原因对策目标措施经调查,贫高液换热哭器W2已两年没清洗,换热效果差,影响浓缩塔的列入机会检修停一套进行清活较低时检修后,出换热气中的精甲醇的温度降低,接近设计值,有利于对换热器打压、清洗总硫吸收,导致排放气中的总硫超工艺中的总硫的吸收系统粉尘、煤尘及杂质含量高期大相气喷浙的水洗亲低换热的城VL中国煤化工粗媒气洗涤量略大清洗的次数;清洗再沸器统负荷,增大甲甽CNMHG每月一清系统中氧含量高降低粗煤气及气体氮中的氧使进入低温甲醇洗系统的氧含量将气体氮由污氮改成99%的纯含量<0.5氮广州化工013年7月6对策实施降低,甲醇的颜色也明显变淡。换热器也不再堵塞,换热效率也提高。针对这几项采取了如下措施通过以上这些对策的实施,净煤气中的总硫得到了明显的(1)2012年11月20日根据生产负荷,对W12换热器进行降低,效果如图3。清洗,打压试漏,清洗后,效果见表3。表3贫富液换热器清洗前后温度对照表0.3→合格值一平均值able 3 Temperature contrast of before and aftercleaning the Rich and poor fluid heat exchanger世贫富液换热贫富液换热贫富液换热贫富液换热时间器管程进口器管程出口器壳程出口器壳程进口温度/℃温度/℃温度/℃温度/℃图3净煤气中总硫含量趋势图Fig 3 The trend graph of total sulfur content in purified gas平均值(清洗前)-50.2平均值(清洗后)-49.498.68结论换热器清洗后,经贫富液换热器的壳程的温度平均降了本文根据低温甲醇洗工艺流程,通过采用人、机、料15℃,换热效果明显增加,冷量损失减少,并且吸收剂的温度、环的分析方法,找到了净煤气中的H2S含量超标问题的原降低,有利于甲醇对粗煤气中总硫的吸收,避免硫化物带入净因所在,并根据原因制定出相应的对策,如清洗W12、清洗过煤气中12滤器、再沸器及降低进入系统中的氧含量等,解决了净煤气中(2)针对系统粉尘、煤尘及杂质含量高的问题,车产联系的H2S含量超标问题,不仅生产出了合格的城市煤气,也提高生产部加大粗煤气的洗涤量,并由净化监控,发现粗煤气的水甲醇合成装置催化剂使用寿命。洗涤量低于设计值,及时联系总调,协调气化增加水洗涤量,对于预洗过滤器和再沸器的清洗,车间建立过滤器和再沸器清参考文献洗台帐,通过这一系列措施的实施,脱硫塔的预洗量由原先的[1邢文英QC小组活动指南M北京:中国杜会出版社,2005630.8m3/h增加到1.5m3/h。预洗量的加大,甲醇置换量增加(3)将K03塔和K4塔的气体氮由污氮改成9.9%的纯[2]付长亮张爱民现代煤化工生产技术[M].北京:化学工业出版社,2009:157-169氮,使进入低温甲醇洗系统的氧也由4%降到0.4%,氧含量的(3]陈敏恒,化工原理(第三版:下册)M].北京:化学工业出版社,2006:1-98(上接第173页)次弯曲应力P和二次弯曲应力Q,MEM+BEND为P+P+符,结论合理。Q,单位均为MPa。应力线性化结果如表1。(2)对于危险截面的应力线性化,得到沿路径均匀分布的根据JB4732-1995的规定,PL许用极限为15倍的许用薄膜应力和线性化分布的弯曲应力,弯曲应力在截面两侧达到应力强度,P1+P+Q为3倍许用应力强度3。由于对于局部最大,中心基本为0。应力分布情况正确结构应力的分析和评定,应力分类和应力评定方法应符合(3)最大P值164.8MPa出现在接管上,小于许用极限JB4732的规定,材料的设计应力强度按GB02对应材料的许175.5MPa;同时P+P+Q最大值294.IMPa出现在筒体处,用应力确定。由于路径1和路径4为筒体上的路径,用于筒小于许用极限351MPa。证明结构满足分析设计的强度要求体局部应力的分析;而路径2和路径3则用于接管局部应力的(4)结果显示,路径2和3的应力值大于路径1和4的数分析。对于筒体而言,P1最大为51.9MPa小于许用极限值,表明设备危险区域位于接管上。路径2的数值有大于路径180MPa,P1+P+Q最大为2021MPa小于许用极限3MPa。3的数值,表明接管上轴力方向与弯矩方向作用效果同向时最接管上P1最大为1648MPa小于许用极限1755MPa,P+P为危险。+Q最大为2941MPa小于许用极限351MPa。因此结构满足强度要求。参考文献[]余伟伟高炳军 ANSYS在机械和化工设备中的应用[M].北京:中3结论国水利水电出版社,2007:3-5[2]李世玉压(1)在接管与筒体连接的不连续区域,应力强度极值为(3]钢制压力H中国煤化工址,20014-146995[S].1995:15-18590.73MPa,此值远远高于远离不连续区域时的应力强度。这[4]压力容器CNMHG说明由于结构的不连续导致局部应力集中,且应力集中最严重的部位出现在了筒体和接管外侧的焊缝连接处,与工程经验相