高云艳

（陕西精益化工有限公司，陕西榆林 719000）

陕西精益化工有限公司煤焦油深加工多联产综合利用项目，其中的煤制氢项目主要产品为甲醇和氢气，氢气送往煤焦油加氢项目进行加氢反应，因此低温甲醇洗装置采用双塔洗涤共用一套再生装置的工艺流程。来自变换的制氢变换气和制甲醇变换气进入低温甲醇洗的两个洗涤塔，所得到的富氢气送往PSA 装置，合成气送往甲醇合成装置。

本文针对低温甲醇洗双塔洗涤工艺冷量损失做出了详细的分析，并提出相应的调整措施，及双塔洗涤的冷量分配的方法，为低温甲醇洗双塔洗涤工艺冷量的优化提供借鉴。

1 系统气相冷量分配概述

1.1 净化气冷量分配

洗涤塔Ⅰ（T1601）净化气（-50℃）与塔底富硫甲醇换热后，再与制氢变换气进行换热，换热后温度为26℃，制氢净化气冷量回收后，送往PSA 装置。洗涤塔Ⅱ（T1602）净化气（-50℃）与塔中部富碳甲醇换热后，再与制甲醇变换气进行换热，换热后温度为25℃，制甲醇净化气冷量回收后，送往甲醇合成装置。

1.2 尾气冷量分配

H2S 浓缩塔（T1603）尾气共分为2股，一股来自上塔闪蒸罐，气量约19928m3/h，温度-64℃；一股来自下塔顶部，气量约49741m3/h，温度-66℃。上塔尾气分别送往T1601/T1602塔的原料气冷却器（E1601/E1621），分配气量由现场尾气蝶阀控制；下塔尾气与洗涤塔Ⅱ（T1602）中部富碳甲醇换热后，再分别送往T1601/T1602塔的原料气冷却器（E1601/E1621），尾气冷量回收后，温度约27℃，汇合后送往尾气洗涤塔，流程如图1所示。

图1 气相冷量分配图

2 低温甲醇洗装置的冷量来源

丙烯蒸发制冷（E1603/E1604/E1605/E1622/E1623/E1624/E1613），这是主要的外来冷源。

富甲醇降压解析制冷，气提解析制冷（T1603）属于系统内部的冷源，也是冷量的主要来源，还有部分来源于循环冷却水（E1612，E1618）。

3 低温甲醇洗冷损原因分析及措施

根据文献[1-2]对低温甲醇洗系统全局分析得出，补入低温甲醇洗系统的冷量主要用于平衡带入系统的热量、平衡输入系统的泵功率以及平衡进出界区物料释放的热量三个方面，并且通过实际生产数据统计发现，用于平衡带入系统热量的冷量约占80.14%，用于平衡输入系统泵功率的冷量约占16.33%，用于平衡进出物料焓差的冷量约占3.53%。

3.1 系统的跑冷现象

塔、罐、换热器等由于保温材料的损坏造成的冷量损失；因为跑冒滴漏现象，造成低温甲醇持续排放地下槽造成的冷损。当发现系统跑冷现象严重时，应迅速排查跑冒滴漏原因，做相应处理。对因排查管线而破坏的保冷材料，应重新做保冷处理。

3.2 换热器工况异常，换热效率下降

由于设备泄漏导致循环水系统水质恶化，造成换热器内壁结垢（E1614，E1618），传热系数下降，造成冷损。针对这种情况，应利用高压水枪进行清洗，如果效果不明显，可以采用化学清洗。

3.3 冷泵加压造成的冷损

冷泵（P1601、P1602、P1603、P1609）加压做功，造成低温甲醇溶液的温升带来的冷量损失。这部分冷量损失是不可以避免的，需通过外来冷量进行平衡。

3.4 尾气放空造成的冷损

T1603塔释放出的尾气在经过一系列换热回收冷量后，到达尾气吸收塔T1606的温度控制在28℃左右，如果尾气分配不合理，到达尾气洗涤塔温度偏度，这部分的冷量随着尾气排放到大气中，造成冷量损失。解决此问题，通过调节尾气蝶阀，合理分配尾气冷量。

3.5 CO2解析效果差造成冷量损失

CO2解析制冷是低温甲醇洗的主要冷源，冷区解析量的大小直接影响到冷量平衡。为提高CO2解析效果，除了尽可能降低闪蒸压力外，要保证适当的气提氮气量。如果气提氮量过大，将导致过多H2S 被气提出，造成尾气不合格，同时导致冷量从尾气系统排出，造成冷量的损失和氮气的浪费。解决此问题的方法是尽可能降低T1603塔的闪蒸压力。

如果气提氮气量过小，CO2不能充分解析出来，系统的冷量不足，同时也会将过多的CO2带入到甲醇热再生系统中，使热再生塔T1604的负荷加大，增加热量向系统的输入，其解析热是靠热再生塔的再沸器供给的，这部分解析热是不能通过换热器抵偿的，此部分的冷损要靠系统外的冷量补偿，加大丙烯制冷装置的负荷，增大能耗，所以尽可能不要造成CO2负荷后移的现象。解决此问题的方法是保证适当的气提氮气量，提供足够的解析推动力。

3.6 丙烯制冷能力下降

丙烯制冷装置是低温甲醇洗外来冷量的主要来源，由于公司循环冷却水水质一直不是很理想，经常造成丙烯水冷器换热效果差，导致丙烯气不能冷凝，造成丙烯压缩机的一段入口温度和二段出口压力增大。特别是在炎热的夏季，在投用喷淋水的情况下仍然不能满足工艺需求，导致丙烯制冷能力下降。遇到这种情况的处理方法是检修高压冲洗水冷凝器列管，除去管程沉积的杂质，提高传热系数，增大换热效率。高压查漏并堵死已漏列管。

3.7 循环甲醇中气阻

在甲醇循环过程中，由于气阻造成甲醇循环不畅，甲醇循环有困难，这种情况主要出现在管线形成倒U 弯的地方，常见的现象就是温度倒挂。解决方法是分多次从换热器顶端排气，直至温度调过来。

3.8 循环甲醇用量

如果循环甲醇量过高，虽然有利于吸收，但是也会带来不利的因素。首先当系统负荷一定时，系统所具备的冷量基本一定，甲醇循环量高，单位体积甲醇得到的冷量就少，温度就会升高。另外循环量大，由于换热器换热效率的问题，使冷量损失增大。针对这种情况，在日常操作中，在保证净化气净化度的要求下，尽可能降低甲醇循环量。

系统负荷一定时，甲醇循环量增大，降低了CO2在甲醇中的饱和度，使得CO2在T1603塔解析量减少，大量CO2气体被带入到T1604塔，造成CO2负荷后移，增大热量向系统的输入，造成冷量损失。但是甲醇循环量过小，虽增大了CO2在甲醇液中的饱和度，但严重时会造成T1601/T1602塔顶气体中的CO2超标，甚至总硫超标。解决方法是投用半贫甲醇泵，在泵性能允许的情况下，尽可能增加半贫甲醇量，达到减少贫甲醇循环量的目的，同时投用半贫甲醇也可以降低系统能耗。

3.9 贫甲醇的质量

贫甲醇的纯度和水含量，直接影响到吸收能力。为了达到净化气净化度的要求，就会加大循环量或是降低贫甲醇温度，导致能耗增加。甲醇循环量的增加不仅会带来因CO2负荷后移造成的冷损，还有因换热器效率及冷泵功耗增大带来的冷损，而且水含量增加，也会带来设备的腐蚀。针对这种情况，日常操作中，不仅要保证T1604塔再生甲醇的再生度，使贫甲醇中的硫含量及氨含量在指标范围内，还要严格控制T1605塔的温度在合适的范围内，塔自上而下形成一定的温度梯度，既要保证甲醇蒸汽中水含量低，又要保证排放的废水合格。可以通过加大回流降低甲醇蒸汽中的水含量。

此外，贫甲醇不仅要严格控制纯度和水含量，还必须加强过滤，因为腐蚀产物会沉积在换热器上，造成换热效率下降，冷量损失。所以腐蚀产物也是造成冷量损失不可忽视的因素。解决方法是可以在原有的基础上增加过滤器，比如在热再生塔底贫甲醇出口处添加甲醇过滤器，除去腐蚀产物。

3.10 热再生塔压力

在设备、工艺条件允许的情况下，尽可能降低甲醇热再生塔再生压力，由于操作压力降低使得甲醇沸点降低，从而减少塔底再沸器低压蒸汽的投入量，减少系统热量的输入，降低冷量损失。

3.11 H2S浓缩

在保证克劳斯气体浓度的情况下，尽量减少酸气返回T1603塔，因为酸性气体返回T1603的量越多，需要系统补充的冷量越多。一般在原料煤硫含量较低时，才会采用此方法保证克劳斯气体中的H2S 浓度。

3.12 检修时空气的影响

这是一个比较容易忽视的因素，甲醇溶液中有水和溶解的硫化氢，如果塔壁上附着着氢气，氧气都会加剧系统的腐蚀。空气长时间作用于塔壁，造成塔壁上致密的FeS 膜转变为疏松的氧化铁膜，当重新开车后，随着酸性气体的进入，疏松的Fe2O3膜与之反应脱落，而且这种腐蚀产物颗粒非常小，且腐蚀产物是造成冷量损失不可忽视的因素。处理方法是在检修前应严格对系统进行工艺处理，不能因为缩短时间，减少系统水循环后用氮气对系统的干燥时间。

4 结束语

经过分析可知，在现有设备、工艺条件限制下，有些冷量损失是不可避免的，比如冷泵加压做功、尾气放空、因循环水质恶化造成的换热器的换热效率下降等因素，但是也有一些冷量损失可以避免，如循环甲醇量的控制，贫甲醇的质量等。所以为保证低温甲醇洗系统长周期、低能耗稳定的运行，在日常操作中应该重点监测甲醇的循环量、贫甲醇的纯度及水含量、气提氮气的量、半贫甲醇循环比例以及加强丙烯制冷装置的操作等。