赵海昭，钮青玲，张培培，吴喜梅
（河南晋开化工投资控股集团有限责任公司，河南 开封475002）
［摘 要］河南晋开化工投资控股集团有限责任公司二分公司2×600 kt/a合成氨装置低温甲醇洗系统有约2×66 000 m3/h的尾气排放，尾气的持续排放不仅影响周边大气环境和员工作业环境，还因与空分车间之间的距离太近影响到分子筛系统的正常运行。为此，首先通过简单的配管对低温甲醇洗系统排放尾气实施了治理(尾气引至尿素造粒塔顶放空)，之后又实施了将尾气引入热风炉系统燃烧的再利用方案，从热风炉系统的运行情况来看，其取代磨煤加压输送单元循环气（燃烧后的空气和超低压氮气）后并没有出现任何异常工况，只是热风炉系统消纳不完低温甲醇洗系统的全部尾气；今后，将采用尾气引入热风炉系统燃烧+尾气引入锅炉代替一次风的组合方式（目前正在进行相关的准备工作）对低温甲醇洗系统尾气进行再利用，实施后，不仅可有效改善环境、回收部分能量，还会对系统运行产生多方面的有利影响。
［关键词］低温甲醇洗系统；尾气排放；影响；尾气治理；二次利用；改造方案；有利影响；效益分析
［中图分类号］TQ113.26+4.3 ［文献标志码］B ［文章编号］ 1004-9932（2020）03-0023-04
0 引 言
河南晋开化工投资控股集团有限责任公司（简称河南晋开）二分公司的总氨项目包括两期600 kt/a合成氨装置（共1 200 kt/a）及配套工程（一期合成氨装置与二期合成氨装置工艺完全相同），其中，净化系统粗煤气净化采用的是大连理工大学开发的低温甲醇洗工艺，此工艺在国内建设有多套装置，工艺技术成熟，能有效地分离粗煤气中的各气体组分，且能保证各气体组分的纯度。河南晋开二分公司单套低温甲醇洗系统（一、二期合成氨装置各有1套，共2套）的设计处理能力为324 000 m3/h（干基），同时产生约189 000 m3/h的净化气（主要以N2和H2为主）、85 000 m3/h的CO2产品气以及4 960 m3/h的酸性气（H2S体积含量≥25%），低温甲醇洗系统操作弹性范围大（40%～110%），设计年运行时间300 d，单套低温甲醇洗系统有约66 000 m3/h的尾气排放。目前国家对化工企业三废排放持续加强监管，环保指标要求日趋严苛，以前化工企业中看似正常的尾气排放也纳入监管范围之内，如何将废气变成可利用的有效气体已成为许多化工企业的头等大事。
1 低温甲醇洗系统的工作原理及任务
低温甲醇洗是以拉乌尔定律和亨利定律为基础的，依据低温状态下甲醇对H2S和CO2等酸性气溶解度大、而对H2和CO溶解度小的特性，选择性地脱除变换气中的H2S和CO2等酸性气，从而达到净化变换气的目的。吸收酸性气后的甲醇经减压加热再生释放出CO2、H2S，甲醇循环利用。
变换系统来的变换气中除含有氨合成所需的H2、N2外，还含有CO、CO2、H2S、HCN、HCl和羰基化合物等对氨合成催化剂有害的物质，低温甲醇洗系统的任务就是将变换气中的H2S和CO2含量脱除到要求的指标，并同时脱除变换气中的HCN、HCl和羰基化合物等。
河南晋开二分公司2套低温甲醇洗系统的具体任务为：① 为氨合成系统提供合格的原料气；② 为尿素装置提供合格的原料CO2气；③ 为WSA硫回收系统提供酸性气；④ 运行过程中，低温甲醇洗系统要排放废气和废水，其中含有H2S、甲醇等有毒有害物质，须加强生产控制，确保排放尾气中（COS+H2S）含量≤10×10-6、甲醇含量≤190 mg/m3，以满足环保要求。
2 低温甲醇洗系统尾气来源
低温甲醇洗系统的尾气主要来源于系统中的CO2气提塔：变换气在经过富H2S吸收塔以及CO2吸收塔后，分别进入中压闪蒸塔的下部和上部，经闪蒸降压后再进入CO2气提塔的下部和上部，CO2气提塔中通入气提N2，利用气提N2气提出甲醇中溶解的气体，同时释放冷量，出塔气中大部分组分为CO2和气提Ｎ2，其余为甲醇和微量含硫气体。CO2气提塔是整个低温甲醇洗系统温度的最低点，因而出塔气（即尾气）中含有大量的冷量，出塔气经过换热器换热回收冷量后进入尾气洗涤塔，用脱盐水洗涤回收尾气中微量的甲醇后，尾气高点放空。
3 低温甲醇洗系统尾气排放带来的影响
3.1 对人及环境的影响
低温甲醇洗系统排放废气在经过尾气洗涤塔后依然还会残存10×10-6左右的甲醇和微量H2S，由于当初设计时尾气洗涤塔距离操作室太近（约50 m），加之尾气排放量大，扩散距离不够，因此尾气排放后操作室周围仍然能够闻到H2S和甲醇的味道，对人及生产环境而言，形成安全隐患及不良影响，环保压力很大。
3.2 对系统运行的影响
低温甲醇洗系统排放尾气中绝大部分组分为CO2，由于与空分车间相距太近（约200 m），尾气排放后高浓度的CO2不能及时扩散，导致空分装置空压机会吸入高浓度的CO2，前期没有装CO2含量检测仪之前，无论空分装置负荷高低，分子筛后的CO2分析仪总会超量程，导致系统多次减负荷，且冷箱主液位的碳氢化合物含量高报警（碳氢化合物含量上限值100×10-6），严重时系统停车，冷箱排液复热，导致系统不能稳定运行。确定设备无异常后，经过技术分析，怀疑是空气中的CO2浓度高，于是在空压机进口加装了CO2含量检测仪，检测发现空压机进口CO2含量远超设计值（设计值为600×10-6），最高时达检测仪量程的上限，用手动分析仪测得空压机进口CO2含量甚至高达3 000×10-6，由此确定了分子筛运行异常的原因。
4 低温甲醇洗系统排放尾气治理及再利用
低温甲醇洗系统排放尾气对环境和系统运行等方面存在的影响，使得改造尾气放空点和再利用尾气成为迫在眉睫的任务，河南晋开二分公司前前后后拿出了3套改造方案。
4.1 方案一——将尾气引至尿素造粒塔顶放空
更多内容详见《中氮肥》2020年第3期