張凱

摘 要：低溫甲醇洗滌工藝廣泛應(yīng)用于煤化工企業(yè)，是煤化工生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)。它利用CO、H2S等酸性氣體在低溫甲醇中進(jìn)行高溶解度和選擇性的脫硫脫碳。但低溫甲醇洗系統(tǒng)在脫硫脫碳過程中不可避免地會出現(xiàn)氨的積累。如果系統(tǒng)中的氨含量過高，將對系統(tǒng)的運行產(chǎn)生不利影響。反之，如果氨含量過低，則會加劇設(shè)備和管道的腐蝕。因此，有必要嚴(yán)格控制低溫甲醇洗滌系統(tǒng)中的氨含量。本文介紹了氨對低溫甲醇洗的影響及控制，希望在實際的發(fā)展過程中能夠為相關(guān)人員提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞：低溫甲醇洗;影響;控制

1. 換向氣中氨的來源及變化趨勢

低溫甲醇洗系統(tǒng)中的氨由上游換檔裝置的換檔氣引入，換檔氣中的氨由氣化裝置的氣化爐中氮氣和氫氣反應(yīng)產(chǎn)生。在整個過程中，換向氣中的氨通過換向裝置氨洗滌塔的水洗吸收去除，不凝性氣通過汽提塔的蒸汽加熱提取，送到硫回收裝置的制硫爐進(jìn)行氨的燃燒分解。但由于各種原因，在低溫?fù)Q氣甲醇洗滌系統(tǒng)中仍引入微量氨。在低溫甲醇洗裝置中，氨被低溫甲醇吸收后，循環(huán)到有甲醇的熱區(qū)。雖然在熱再生塔中會以氣相形式蒸發(fā)，但一部分氨經(jīng)過冷水機組冷卻后，會與甲醇蒸汽在熱再生塔回流槽中冷凝，返回?zé)嵩偕?。同時，另一部分氨將被冷水機組冷卻后與甲醇一起返回硫化氫濃縮塔，也作為熱再生塔的物質(zhì)來源。在這部分，氨的損失是非常小的。長期來看，氨會在低溫甲醇洗系統(tǒng)中積累。

2. 氨對低溫甲醇洗裝置的影響

2.1氨對低溫甲醇洗裝置的負(fù)面影響

熱再生塔頂部低溫區(qū)形成銨鹽結(jié)晶，嚴(yán)重堵塞管道。低溫甲醇洗系統(tǒng)中的氨與甲醇連續(xù)循環(huán)，在甲醇熱再生塔中以氣體形式蒸發(fā)。在熱再生塔頂氣相中，甲醇蒸汽、CO、H2S和少量氨是主要成分。為了回收這部分甲醇，在塔頂設(shè)置冷水機進(jìn)行制冷，制冷溫度可達(dá)-40℃。在熱再生塔冷段，由于熱再生塔塔頂?shù)乃嵝詺怏w中CO和H2S濃度較高，很容易與氨反應(yīng)生成碳酸氫銨和硫酸銨。長期積累，會產(chǎn)生大量的銨鹽結(jié)晶，堵塞冷水機組管束、酸氣濃度線和相關(guān)儀器的誘導(dǎo)壓力管。此時熱再生塔頂部與氣相邊界處閥門之間的壓差增大，影響甲醇再生的運行，有些儀器的檢測可能會失真。

2.2影響貧甲醇的吸收效果，增加能源消耗

低溫甲醇洗滌系統(tǒng)的主要功能是利用低溫甲醇對變換氣進(jìn)行脫硫脫碳。影響貧甲醇對CO和H2S吸附能力的最重要因素之一是貧甲醇的pH值和貧度。一般來說，貧甲醇的pH值在7-8之間，低溫甲醇對硫、二氧化碳等酸性氣體有較好的吸附效果。如果氨含量過高或過低，低溫甲醇的吸收能力就會減弱。另外，如果氨含量過高，會增加稀甲醇的粘度，造成甲醇起泡，也會影響稀甲醇的吸收效果。因此，在相同的要求和條件下，為了滿足合成氣的指標(biāo)要求（總硫含量小于0.1ppm，CO含量控制在.5%-3.0%），將增加貧甲醇循環(huán)量，從而增加能源消耗，包括電力消耗，循環(huán)水和制冷劑負(fù)荷等。

2.3影響合成氣純度

送至下游的合成氣的一個重要指標(biāo)是總硫含量不超過0.1ppm，否則會造成下游甲醇合成裝置催化劑中毒。低溫甲醇洗滌系統(tǒng)中的氨與熱區(qū)H2S反應(yīng)生成硫酸銨。硫酸銨再循環(huán)到甲醇洗滌塔頂部，與甲醇一起分解生成H2S。嚴(yán)重情況下，合成氣中硫含量超標(biāo)。關(guān)于硫酸銨的分解機理尚無定論。我認(rèn)為這是由于熱再生塔區(qū)高濃度H2S和氨發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生了硫化銨。隨著硫化銨循環(huán)到甲醇洗滌塔，由于H2S的濃度很低，幾乎為零，隨著貧甲醇與工藝氣的接觸干擾，硫化銨更容易分解成H2S。一般來說，貧甲醇中的氨含量不超過100mg/L，不會對系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。

2.4會增加系統(tǒng)的甲醇損失

低溫甲醇洗滌系統(tǒng)在正常運行過程中，不可避免的會伴隨氣相組分失去部分甲醇。當(dāng)氨含量過高時，需采取一些措施增加甲醇損失。.氨水對低溫甲醇洗裝置的積極影響低溫甲醇洗系統(tǒng)中氨含量越低越好。在低溫甲醇洗滌系統(tǒng)中，存在大量的酸性氣體。另外，如果低溫甲醇洗滌系統(tǒng)的pH值較低，設(shè)備腐蝕產(chǎn)生的雜質(zhì)會影響某些換熱器的換熱效果，導(dǎo)致系統(tǒng)制冷量失衡，運行波動。因此，控制系統(tǒng)適當(dāng)?shù)陌焙亢蚿H值，既有利于設(shè)備的防腐，又有利于系統(tǒng)的正常運行。

3. 低溫甲醇洗系統(tǒng)中氨含量的判斷

低溫甲醇洗滌系統(tǒng)中判斷氨含量最直接的方法是對貧甲醇的氨含量和pH值進(jìn)行取樣分析。一般來說，貧甲醇中的氨含量不超過100mg/L，pH=8-9。另外，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)氨含量積累過多時，甲醇熱再生塔區(qū)域的壓差會增大，操作壓力會增大，酸氣濃度管線的流量會減小。在正常情況下，熱再生塔頂部與酸氣電池限界區(qū)閥門之間的壓差約為0KPa，在銨鹽堵塞的情況下可達(dá)到45kpa甚至更高。這些參數(shù)可以幫助我們判斷。

4. 低溫甲醇洗系統(tǒng)氨含量的調(diào)整方法

通過調(diào)節(jié)上游換氣來調(diào)節(jié)進(jìn)入甲醇洗系統(tǒng)的氨上游換擋裝置設(shè)有氨洗滌器。在低溫甲醇洗的上游用氨水洗滌去除氨。因此，可以通過調(diào)節(jié)氨洗水的溫度來調(diào)節(jié)氨洗效果。

通過調(diào)整低溫甲醇洗裝置來調(diào)整系統(tǒng)中的氨含量。氨排放甲醇熱再生塔氣相酸氣工藝設(shè)有氨排放管道。當(dāng)系統(tǒng)pH高或熱再生塔之間的壓力差和酸氣電池限制增加，可以認(rèn)為系統(tǒng)的氨含量很高，和系統(tǒng)中的氨排放的酸性氣彈或下游單位治療通過氨排放管道。

酸性氣體再加熱。當(dāng)酸氣管道或酸氣濃度管道堵塞時，可降低冷水機組負(fù)荷，對酸氣進(jìn)行再加熱。當(dāng)酸性氣體冷卻后的溫度10℃以上，碳酸氫銨逐漸分解，之間的壓力差和熱再生塔的頂部和閥門在酸性氣體邊界地區(qū)減少顯然，酸氣濃度線的流量逐漸開始上升。排水氨在熱再生過程中與酸性氣體以氣相形式上升到塔頂，經(jīng)過頂冷器冷凝。在塔頂回流槽中，液相中氨的含量也很高。因此，我們也可以通過排出這部分液相來減少低溫甲醇洗系統(tǒng)中氨的積累。甲醇替代也可將含有氨的部分甲醇送出，同時加入新鮮甲醇，達(dá)到氨還原的目的。我們不得不說的是，無論是氨排放、再加熱、液體排放還是甲醇更換操作，都會在很大程度上造成甲醇損失，而且還可能對下游設(shè)備的工況產(chǎn)生一定的影響。

目前，換向氨洗滌塔的洗滌水量控制在4.5Nm3/h左右。氨濃縮區(qū)再生塔回流液槽排出一部分氨含量高的甲醇，合格的精制甲醇同時送入系統(tǒng)。目前仍采用前期污水處理技術(shù)改造方案，但經(jīng)過長期的統(tǒng)計計算，此處甲醇排放量基本占低溫甲醇洗滌甲醇消耗量的60%。為了進(jìn)一步降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，下一步是將含氨管道直接排放到雜醇油中直接輸送。由于對雜醇油質(zhì)量的影響，現(xiàn)改用氣化灰水，低溫甲醇洗滌裝置的運行成本將進(jìn)一步降低。機組啟停時，氣割過程中要保持壓力穩(wěn)定。在啟動和關(guān)閉的過程中，氮的打開灌裝閥在系統(tǒng)的每個部分應(yīng)該合理地調(diào)整，只要能保證系統(tǒng)壓力和甲醇循環(huán)可以維護(hù)，以減少甲醇過度排放所造成的損失。轉(zhuǎn)換管道已更改為備用管道。嚴(yán)格控制的發(fā)生各種各樣的運行，減少，滴和泄漏在低溫甲醇洗網(wǎng)站，收集的問題不能及時處理，首先收集成甲醇收集罐、泵直到甲醇水離開了塔，然后凈化回收。甲醇定期從再生塔回流液槽的氨排放管道排出，氨濃縮區(qū)再生塔回流液槽排出一部分氨含量高的甲醇。目前采用前期污水處理技術(shù)改造方案進(jìn)行改造，含氨管道直接排放為雜燃油直接輸送。

5. 結(jié)束語

低溫甲醇洗滌系統(tǒng)中氨的含量對系統(tǒng)的運行有很大的影響。需要將其控制在一定適宜的范圍內(nèi)，才能對工藝系統(tǒng)的控制、設(shè)備維護(hù)和能耗起到積極的作用，從而獲得最佳的效益。

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