低温甲醇洗净化气和尾气中总硫超标的原因及解决措施

2017-02-20郝文浩白延佳陕西未来能源化工有限公司陕西榆林719000

化工管理 2017年4期

关键词：闪蒸溶解度尾气

郝文浩白延佳(陕西未来能源化工有限公司, 陕西榆林 719000)

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本文介绍了低温甲醇洗工艺原理及工艺流程，分析了净化气和尾气中总硫超标的原因及解决措施。

低温甲醇洗原理;工艺流程;常见问题

1 低温甲醇洗原理及工艺流程

1.1 低温甲醇洗工艺基本原理

低温甲醇洗是一种脱除酸性气体组分的物理洗涤工艺，采用低温甲醇做溶剂，利用甲醇高稳定性和低温下甲醇对CO2及H2S/COS的良好溶解性来洗涤脱除工艺气中的酸性气体，低温下H2S、COS及CO2在甲醇中的溶解度比CO及H2至少要大100倍，比CH4大50倍，低温下H2S的溶解度比CO2大6倍。这样就有可能选择性地从变换气中分别吸收CO2、 H2S和COS，从而达到净化气体的目的。

-40℃(233K)时各种气体在甲醇中的相对溶解度

低温甲醇洗的物理吸收过程遵循亨利定律，亨利定律的内容为：在恒温和平衡条件下，一种气体在溶液中的溶解度和该气体的平衡压力成正比。

其数学表达式为：P=KX

式中：K为亨利常数；X为平衡时气体在溶液中的摩尔分数；

P为该气体的平衡压力。

由亨利定律可知，气体的分压越大，其溶液中溶解度也就越大，所以，增加气体的压力有利于气体的吸收，降低气体的压力有利于气体的解吸。实验表明当溶质和溶剂一定时，在一定温度下k为定值，而且甲醇溶液的溶解度随温度的下降而显著增加，故吸收过程要求在尽可能低的温度下进行。一般低温甲醇洗的操作温度为-50℃左右。

1.2 低温甲醇洗工艺流程

低温甲醇洗的脱硫脱塔是在洗涤塔内分段实现的，一般洗涤塔分四段，最下段主要用来脱除变换气中的H2S、COS等含硫酸性气体，剩余的三段主要用来脱除CO2，由于低温甲醇吸收H2S、COS 及CO2酸性气体过程是升温的，为确保系统甲醇的低温，在洗涤塔设置换热器来给甲醇降温，确保系统甲醇在低温吸收H2S、COS 及CO2酸性气体。

2 常见问题原因分析及解决措施

2.1 净化气中总硫超标原因及解决措施

①贫甲醇循环量过小。系统贫甲醇的循环量是控制净化气中总硫含量的主要因素。循环量过小造成甲醇吸收的H2S的量减少，气相中H2S不能完全洗涤干净，造成总硫超标现象，适当增加系统贫甲醇循环量，液气比增大，吸收推动力增大，原料气中H2S 较易脱除，循环量也不是越多越好，循环量过大会造成系统温度上升，净化气总硫含量也可能超标。②系统压力太低。因低温甲醇洗是一个物理吸收过程，高压低温有利于吸收，系统压力过低不利于吸收，造成净化气中总硫超标。当系统压力过低时，应及时通过出工段阀门的开度来调整系统压力，如果是前系统的原因，应及时联系前系统来提高压力，保证净化气中总硫指标合格。③系统冷量不够，进洗涤塔的甲醇温度高。低温有利于吸收，当系统冷量不够时，造成进洗涤塔的甲醇温度过高时，也会造成净化气中总硫超标。4.0MPa水煤浆气化时，一般贫甲醇进洗涤塔的甲醇温度不高于-45℃。当系统因冷量不足，进洗涤塔的甲醇温度高而导致净化气中总硫超标时，首先应及时降低贫甲醇循环量，来降低进洗涤塔的甲醇温度，其次是调整丙烯系统，适当的降低丙烯气相压力，提高丙烯换热器液位，增加丙烯量来增加系统冷量，降低进洗涤塔的甲醇温度；其次应该适当的增加气提氮气量来增强气提效果，进而降低系统贫甲醇温度；如果采取上述步骤后，进洗涤塔的甲醇吸收温度仍然高时，可以适当的降低CO2产品塔和H2S浓缩塔压力，来提高闪蒸效果进而降低系统贫甲醇温度。

2.2 尾气中的H2S/COS的含量高的原因及解决措施

①气提氮气过大。H2S浓缩塔气提氮气过大时，不仅把富甲醇中CO2气提出来，还能把富甲醇中的COS、H2S气提出来，从而导致尾气中总硫超标。此时应适当降低气提氮气量，来保证尾气中总硫指标。②进CO2产品塔的再洗甲醇流量小。CO2产品塔中下部的富甲醇是含硫的富甲醇，CO2产品塔闪蒸CO2时也闪蒸出COS、H2S，当进CO2产品塔的再洗甲醇流量偏小时，不足以洗涤闪蒸出来的COS、H2S时，造成尾气中的总硫超标。此时应适当的加大进CO2产品塔的再洗甲醇流量，来保证尾气中总硫指标。③富甲醇溶液温度高。富甲醇溶液温度高时，CO2产品塔闪蒸时带出大量COS、H2S，造成尾气总硫超标；H2S浓缩塔塔顶出来的尾气中也含有大量COS、H2S，造成尾气总硫超标。④变换气/尾气换热器内漏，因为变换气压力高于尾气压力，当换热器内漏时，变换气进入尾气中造成尾气中总硫超标。出现这种情况时，一般是系统及时做停车检修处理。