闪蒸气回收项目在甲醇装置上的应用

王 辉 王 磊 徐士科

(新能凤凰〔滕州〕能源有限公司

山东滕州277527)

新能凤凰(滕州)能源有限公司以对置式四喷嘴水煤浆加压气化生产的水煤气为原料，经变换、低温甲醇洗制得合格的净化气体，然后送入甲醇合成系统生产甲醇。甲醇合成分为2套系统，并联运行，单套系统年生产能力为360 kt，甲醇年生产能力合计为720 kt。

甲醇合成采用低压甲醇合成工艺，合成压力5.3 MPa、温度220～260 ℃。合成气在甲醇合成塔催化剂的作用下生成甲醇，再经水冷器冷却后，在甲醇分离器中进行气液分离，粗甲醇进入甲醇膨胀槽，气体进行循环合成。甲醇膨胀槽内压力控制在0.4 MPa，通过降低压力使溶解在粗甲醇中的气体闪蒸出来，闪蒸气送往燃料气管网，粗甲醇送至精馏工段。

1 原设计情况及改造目的

传统的甲醇合成工艺着重研究新型甲醇合成催化剂和合成反应器，很少将着眼点放在甲醇生产过程的节能和降耗上。由于原设计甲醇膨胀槽出来的闪蒸气处于工艺末端，而非主要工艺环节，闪蒸气中甲醇夹带损耗一直被忽视，因此，甲醇项目的初始设计非常少有针对闪蒸气采用回收工艺，大多是直接送至火炬燃烧。原设计是甲醇膨胀槽的闪蒸气送往燃料气管网，但由于投产时燃料气管网尚未投运，闪蒸气改送往火炬放空气总管燃烧后放空，会造成闪蒸气中的甲醇损失。

2014年，对部分已进行闪蒸气回收投运的企业进行详细考察后，决定对1套甲醇系统的闪蒸气中甲醇进行回收。改造后，可将闪蒸气中的甲醇几乎全部回收。此次技改只是在原工艺闪蒸气管道后增加1台甲醇吸收塔，对闪蒸气中的甲醇进行回收，以达到节能增效的目的。改造后需达到的主要技术指标：①经回收塔后闪蒸气中甲醇体积分数≤0.05%；②回收甲醇质量分数≥60%；③设备总阻力≤0.03 MPa。

2 闪蒸气甲醇吸收工艺原理

闪蒸气中甲醇含量高低与闪蒸压力密切相关，压力越高，闪蒸气中雾状甲醇和气态甲醇含量越低。在压力为5.0 MPa、温度为35 ℃工况下，闪蒸气中雾状甲醇和气态甲醇含量在1.0%～1.3%(体积分数，下同)；在压力为0.5 MPa、温度为35 ℃工况下，气态甲醇在气相中的含量约为6.5%；在压力为0.2 MPa、温度为35 ℃工况下，气态甲醇在气相中的含量约为14.0%。

传统的机械式分离器包括超滤式分离器在内统称为惯性分离器，只能分离液态甲醇，不能分离雾状甲醇，更不能分离气态甲醇。要想彻底分离雾状甲醇和气态甲醇只能采用吸收法，最好的吸收剂是水，利用甲醇和水可任意比例互溶的特性，用水吸收雾状甲醇和气态甲醇，使其变成甲醇水溶液，以达到回收甲醇的目的。

3 闪蒸气回收工艺流程

由甲醇分离器分离出的粗甲醇进入甲醇膨胀槽进行减压闪蒸，用以除去粗甲醇中的大部分气体，然后进入粗甲醇储罐。甲醇膨胀槽压力控制在0.4 MPa，闪蒸气(0.4 MPa，40 ℃)从底部进入甲醇吸收塔，脱盐水(0.6 MPa，20 ℃)从甲醇吸收塔塔顶加入，在甲醇吸收塔内闪蒸气与脱盐水进行逆向接触，洗涤后的气体送往燃料气管网，作为燃料气送往硫回收工段；从甲醇吸收塔塔底出来的含甲醇液体经液位自调阀进入甲醇膨胀槽后管线，然后随粗甲醇进入甲醇精馏系统。

4 甲醇吸收塔的性能和优点

甲醇吸收塔的性能和优点：①可彻底回收闪蒸气中的甲醇，经济效益显著；②该装置主要工作单元分为高效吸收单元和高效除雾单元，高效吸收单元用极少量的水吸收闪蒸气中甲醇后，得到质量分数40%以上的甲醇水溶液，而高效除雾单元可保证不带水、不带醇；③操作稳定、简单，一次调节好后，无需专人再操作；④设备设计合理，可长周期运行15年以上，检修只需蒸汽热洗即可；⑤设备中下部是高效复合塔板，板效率≥85%；⑥加水量小，水不打循环一次性加入，连加连排。

5 闪蒸气回收项目运行情况

2014年11月5日，闪蒸气回收项目施工完成；随后进行了气密试验和水冲洗、吹扫工作，气体置换合格后，回收塔底部建立液位；11月7日，投入运行；11月11日，开始进行了部分数据的收集。据统计，回收甲醇量为42.58 kg/h，按年运行8 000 h、甲醇2 300元/t计，年回收甲醇收益约78万元。通过本次技改后，将闪蒸气中的甲醇几乎全部回收，经济效益明显。增加甲醇回收塔只是在原工艺闪蒸气管道后另加单独小设备，对原工艺无任何影响，运行成本较低，投资约25万元，短期即可收回投资，经济效益十分显著。

6 结语

本项目实施后，甲醇回收率较高，但洗涤液浓度比设计值偏低，基本可以判定是洗涤水加入量过大的原因，今后可适当减少洗涤水加入量，以观察运行的效果。在冬季，甲醇合成水冷器的循环水温度较低，水冷器运行效果较好；而在夏季，粗甲醇温度很难达到现在的运行情况，温度越高，甲醇的饱和蒸气压越高，气相中的甲醇含量也会上升，因此，夏季甲醇回收塔的运行效益也会比现在还要好一些。根据运行的效益情况，计划2016年实施第2套合成装置闪蒸气甲醇回收项目。

2015- 04- 29)