低温甲醇洗脱硫脱碳工艺原始开车过程中H2S超标的处理

河南化工46HENAN CHEMICAL INDUSTRY010年第27卷·生产与实践·低温甲醇洗脱硫脱碳工艺原始开车过程中H2S超标的处理訾文礼,王美丽,刘新波(河南开祥化工有限公司,河南义马472300)摘要:低温甲醇洗脱硫工艺原始开车过程中,H2S指标难于控制,分析其原因并給予了合理对策。关键词:低温甲醇洗;脱硫工艺;H2S超标中图分类号:TQ23.11文献标识码:B文章编号:1003-3467(2010)07-0046-04河南开祥化工制甲醇装置采用4.0 MPa shell粉煤气化制气、耐硫低温变换、3.4MPa低温甲醇泆洗1低温甲醇洗工艺的特点脱硫脱碳、鲁奇加压合成工艺,甲醇生产规模为760低温甲醇洗涤法脱除气体中的酸性气体属于湿Ud。由于出炉粗合成气中CO含量(干基)高达法脱硫,它可以选择性地脱除H2S和CO2,是当前合60%以上,而后续制甲醇工艺要求合成反应中HC成气深度脱硫的较先进的技术广泛用于甲醇合成、为2.05-2.15,气体成分远低于上述比例需要通合成氨等生产中。该方法的主要优点是能量消耗过变换工序使过量的一氧化碳变为氢气和二氧化低,脱除酸性气体的效率高而且选择性好。它的缺碳低温甲醇洗工序洗涤脱除HS和多余的CO2合点主要是:工艺流程长,甲醇的毒性大,设备制造和格净化气作为合成气压缩的原料气,高纯度的CO2管道安装都应严格要求做到无泄漏。由于需要在低解吸气作为煤气化装置惰性气代替氮气以节约运行温和较高压力下操作,因此对设备的材质要求较高。成本吸收了H2S和CO2的富甲醇减压解吸再生后循环利用。2工艺流程(见图1E18图1工艺流程图收稿日期:2010-01-18作者简介:訾文礼(1978-),男助理工程师从事化工生产管理工作电话:136239800第4期(上)訾文礼等:低温甲醇洗脱硫脱碳工艺原始开车过程中H2S超标的处理2.1气体的吸收C5,C4的一小部分甲醇液经换热后进入C5顶。C5来自变换工号的变换气,预冷分离后进入甲醇塔底设有再沸器E15,也可直接将蒸汽加入C5。洗涤塔CI底部,在下塔与来自上塔的富CO2甲醇溶液接触以除去原料气中的H2S、COS等组分;被H2S超标的原因及处理措施脱除掉H2S的原料气进入Cl上塔,与贫甲醇逆流本系统自2008年6月份原始试车以来,净化气接触除去CO2,出C1塔顶的净化气经E复热后被中H2S含量一度超标严重,技术人员逐一探索摸送往合成气压缩工号索出一套原始开车中解决H2S超标的对策。以下由贫甲醇泵P4送出的贫甲醇液经甲醇贫液水展开详细的剖析:冷器E8、甲醇贫液冷却器ⅡE9甲醇贫液冷却器Ⅳ3.1甲醇(吸收剂)问题E8,冷至-54.79℃后进入Cl顶部吸收原料气中的3.1.1再生甲醇纯度问题CO2。吸收CO2后的甲醇溶液由于溶解热的释放,开车过程中对贫甲醇进行分析,其H2S含量为温度升高,经两次引出冷却后继续返回塔内吸收128×106,水含量为4%,严重超出工艺指标CO2组分。措施:贫甲醇再生主要集中在热再生塔。在塔2.2溶液的减压再生顶稳定在0.22MPa的压力下,通过塔底再沸器加减出C上塔底部的富Co2甲醇液,一部分进人蒸汽,维持热再生塔底温度在99-101℃,控制C4下塔脫除原料气中的H2S另一部分经冷却后进入底甲醇中HS含量<20×106。结合工艺包的设闪蒸槽Ⅴ3;出C下塔底部的富H2S甲醇溶液冷却计单位大连理工大学教授的意见,在TS不超情况下后进人闪蒸槽V2。V2、V3的甲醇液直接进入CO2可以适量减少LS加入量。P6回流泵采购时的能力解吸塔C2进行CO2闪蒸解吸,混合后的闪蒸气压应为设计能力的145%,鉴于此情况开祥化工甲醇缩回收利用。从C3中部经P1抽出一股甲醇液,经区又购买了一台回流泵。E8、E6被加热后进入V7进行气液分离,出V7的气问题:低温甲醇洗工艺在原始开车过程中出现体直接进入C2底,而液体经P泵加压和E7复热过系统水含量高,C5水分离塔操作不好的现象。后,也进入C2底。从C2中部和底部出来的甲醇进vⅥ1变换气分离器底部液相中含有大量CO2气体,入C6上下段这两股甲醇在C6中闪蒸出的气体回进入C5水分离塔内不利于塔压的稳定,从而造成收冷量后,进入解吸气压缩机K2压缩至0.3MPa,系统水含量超标。经降温后进入C2底。措施:在F16进料加热器后人C5前安装一闪以上四部分共五股物流在C2内进行解吸,出蒸分离器,闪蒸分离后的气体进入C3硫化氢浓缩的CO2气经E复热后送出界区。塔底部,液相再人C5,闪蒸分离器的压力控制在0.72.3溶液的汽提再生MPa。我厂通过C5适当配入直补蒸汽,有效提高了2S的浓缩在C3中完成,进入C3进行解吸的精馏塔内的温度梯度,现在系统水含量均<2%,能物料主要有:C6上下段出囗甲醇经P、P8泵加压后够满足生产需要。进入C3。来自C2上段底部不含硫的甲醇液进入3.1.2甲醇中存在颗粒物C3顶部作回流液。问题:低温甲醇洗工艺对系统颗粒物的过滤很为了使出C3送往甲醇再生塔C4的甲醇液中重要,由于系统是原始开车,设备、管道内存在硫化H2S得到充分的浓缩,将进C3各物料中CO2解吸亚铁羰基铁等颗粒物,以及从煤气化带来的煤粉和出来,向C3底部通入冷却的汽提氮。出C3顶的尾变换工段带来的触媒粉等,系统曾出现过黑甲醇现气经E回收冷量后出界区。象。在这期间净化气TS超标,P4、P、P等泵入口2.4溶液的热再生过滤器清洗出颗粒物,S2过滤器堵塞及封头泄漏等出C3的经浓缩的甲醇液通过加压、过滤、加热情况反复出现。将系统中S2/Sl两台过滤器连续投后进入C4进行热再生,热源通过甲醇再沸器El1用1个月后,甲醇的色度有明显好转,但由于过滤器提供。塔顶蒸汽经冷却、分离加压后回流至塔内。滤芯是一次性的,更换周期频繁,成本太高,本厂采出C4底的贫甲醇经加压、过滤、冷却后进入V4用主、旁路都投的原则,细小颗粒物依然存在。来自V1的甲醇/水混合物经E16加热后进入措施:Sl更换为50μm滤芯;S2先更换滤芯为河南南化工HENAN CHEMICAL INDUSTRY2010年第27卷200μm,确认系统干净后再更换为25μm。在Ⅴ1设计为6000Nm3/h,明显低于设计指标,导致CO2液体入C5前、C4再生塔底纯净甲醇入V4前加装在C3中解吸的量少,在C4中解吸的量多,影响了25~50μm的管道过滤器。H2S在C4中的解吸,未解吸完的H2S随塔釜甲醇表1滤芯改造前后对比带入V4中,从而H2S含量超标。項日S滤芯S滤芯管道过滤器悬浮物措施:在停车过程中,将煤气化磨煤用的0.43umV液体入C前C4底液体入V4前mg/LMPa氮气改为空分产的30kPa的低压氮气,从而保改造前无无152证了汽提氮气的用量。改造后502525~503.3吸收压力、温度问题3.1.3系统串液问题原始开车以来,曾出现过净化CⅠ喷淋温度问題:甲醇地下槽收集的废液来自系统中各个达-54℃,再生甲醇纯度达99%以上现象,由于煤导淋,其水含量和H2S含量偏高如果在输入C5的气化煤粉输送动力较低造成系统压力低系统压力过程中由于阀门内漏或没关严可能进入了W4,会最高时为2.6MPa,影响了甲醇的吸收能力,造成使循环甲醇品质恶化。H2S含量一度超标,说明温度压力是影响H2S超标措施:现场没有使用的导淋全用盲板盲死,排除的一个问题。串液的可能。措施:随着系统负荷的提高,提量和提压同时进3.2汽提问题行,开车过程中系统压力快速升至2.8MPa以上,解由于低压氮气比较紧张,开车过程中甲醇浓缩决了困扰低温甲醇洗已久的总硫超标问题(详见表塔汽提氮气量一直维持在2000Nm3h左右,正常2)。表2温度压力对吸收的影响运行贫甲醇温度净化气压力粗煤气气量净化气气量贫甲酹流量再生甲醇水含量再生甲醇总硫4塔底温度总硫时间℃ MPa Nm/ h Nm/h Nm/h09.5.755.63.18936757229009.5.1755.183.05943785148.7309.5.2884998253.31.809.7.52.839609.7.175100.10.0109.7.2754.l2.88948048174l1.213.409.8.681238261.509.8.1155.298142270.60.87.140.0309,9.2053.8958348222265.899.290.0809.10.597280263.409,10.262.8293261246.3注:净化气流量计计算参数是在设计温度、压力下标定的,实际表2中净化气压力未达到设计值,因此流量偏大。3.4设备问题3.6反硫化问题主要是塔盘是否吹翻或设计不合理,如果各塔变换触媒可能存在反硫化问题,在开车时对人、液相进出口都有明显的温度梯度,可以排除塔盘问出变换工段的工艺气做分析,未发现总硫增大现象,题;另外,El如果内漏,低温甲醇洗进出口气相走可排除反硫化的可能。近路,气体就不可能合格,正常生产时通过进出口取37进出界区气量问题样分析,可判定设备内漏问题。由于低温甲醇洗出界区净煤气直接和压缩机相3.5导压管串气问题连,因此压缩机入口压力的控制对H2S含量影响较甲醇洗涤塔分为四段,从各段气相共引出5根大。原始开车时,低温甲醇洗入界区煤气74500导压管,如果是进出口串气,就会导致H2S超标。Nm3/h,由于压缩机转速太高防喘振回路开得过我公司对各根部阀进行了双阀改造,经现场关闭各小,致使抽气量过大,出界区净煤气气量达到80000根部阀,叮排除串气问题。Nm3/h,进界区的CO2和H2S还未来得及吸收就被第4期(上)訾文礼等:低温甲醇洗脱硫脱碳工艺原始开车过程中H2S超标的处理抽出,是H2S超标的重要因素。设备等,保证冷、热相时刻流通换热,避免此类似现措施:压缩根据负荷适当降低转速,调整回路,象再次发生进出界区气量比例与设计值相当时,H2S会很快合格。经验:当净化气/变换气>0.85时,合成气压缩5存在的其他问题机入口吸入气量太大,变换气在C1中停留时间太51c4底再生甲醇HS分析超标而净化气中TS短容易出现净化气中硫含量超标。当净化气变换不超标气<0.6时,合成气压缩机入口压力太高,净化气不在很多厂家分析中均出现C4底部出来再生甲利于输出,在C1中停留时间太长,净化气中的CO2醇中H2S含量在10×106-20×10时,净化气中被甲醇完全吸收,不利于提高产量。TS不超标的现象。存在几种情况:①分析出现的针对以上探讨的方方面面影响H2S超标的因Ts不是H1s,可能是硫的其它形式;②甲醇中H2S素较多,原始开车装置应该综合考虑逐一落实,应分析方法没有规范化的国家标准。大连理工的张教该能顺利将H2S控制在指标之内。授根据状态方程K的关系,经计算与经验数据得操作中的注意事项知,C4塔底甲醇中H2S与净化气中H2S的对应关系为10:4.1循环的稳定5.2辅助解吸塔上段P8泵时常存在气蚀现象般情况下,系统压力、液位波动发生在接气和208年9月28日低温甲醇洗C6上下段液位加减负荷时。特别是接气后,系统甲醇在吸收时溶均显示高报现场P和P8进出口压力均低于正常解了酸性气体,体积有一定的增加,表现出液位升值,泵不打量。经检查,为气蚀。高,同时解吸后体积减小,液位有所下降。再加上分析原因为:C6裙座基础设计高度稍偏低、我些自调阀跟踪慢,导致液位严重波动。中控人员要对CO2用量要求大、C6压力低、甲醇中CO2过饱快速浏览画面发现液位不正常及时调节现场人员和造成的。解决措施为:在CO2量足够前提下可以要加强泉的巡检发现问题赶快与中控联系。当出适当提高C6压力提高P8泵人口静压头。现泵气蚀时,赶快通过泵出口压力表根部阀排气,如5.3C6塔顶管线改造果仍不行马上启备用泵,稳住液位,一般接气后需要6(辅助解吸塔)塔顶设计气相直接经El7换1-2h才能把系统稳定下来。热后至K2,K2一旦跳车,C6塔顶压力无法控制,后4.2加减负荷的调节增设塔顶安全阀和大旁路放空管线,有效地稳定了加负荷时,首先要加大甲醇循环量,TS吸收段C6压力。流量要比正常多出20m3/h,目的是防止在加负荷54无旁路自控阀失灵时硫含量超标,等系统稳定后,可以根据分析结果稍自动调节阀在原始开车过程中,多次发生失灵减循环量。减负荷时,巧S吸收段流量调节要慢,根情况。为此对现场人员进行无旁路自调阀手动调节据分析结果稍减循环量。方式的培训并配备调节工具,并及时联系仪表人员4.3氨压机真空度进行维修。中控人员在保证净化成分与系统稳定下氨压机真空度即气氨总管压力,应在-0.02小幅度调节控制好平衡MPa以下,各氨冷器液位控制在45%~50%,各氨6结束语冷器换热温差不能<5℃。4.4冷热流体换热器操作注意事项开祥化工原始开车过程中,由于H2S超标,工200年04月19日,气化炉跳车后,LV15269艺调整时造成净化气放空合成催化剂损坏等。经(C5204进料自调)跟踪慢,中控人员操作时没有注了1年多的开车经历,我公司已经摸索出一套处意泵出口15269全关,有5mim左右,E0壳程热理H2S超标的对策。系统调整稳定后实际消耗为甲醇量不变,但管程冷甲醇不流通,后来泵出口阀打54kg/h;且冬季开停车不用考虑防冻问题气体的开时导致冷、热相激,设备封头泄漏,净化系统循环净化度很高净化气中总硫含量可脱至0.1×10°中断。建议操作时务必注意冷、热相的阀门、管道、以下,CO2可脱至10x10以下。