张福亭1，刘 洋2，王晓晴2
（1.伊犁新天煤化工有限责任公司，新疆 伊宁835000；2.奎屯锦疆化工有限公司，新疆 奎屯833200）
［摘 要］国内某煤制合成氨/尿素项目之合成氨装置低温甲醇洗系统采用大连理工低温甲醇洗工艺，自原始开车以来，低温甲醇洗系统运行一直很稳定，但近期却出现了合成氨装置大检修开车后加至满负荷时低温甲醇洗系统CO2产品气中H2S含量超标的现象，对尿素装置的运行造成了较大影响。经综合分析，确认问题的根源在于原料煤中硫含量增高、变换气温度上涨、气提氮气用量增大等方面，采取相应的处理/调整措施后，低温甲醇洗系统CO2产品气中H2S含量降至指标范围以内，之后再未出现过此种现象，助力了合成氨/尿素装置的安全稳定运行。
［关键词］低温甲醇洗系统；CO2产品气；H2S含量超标；原因分析；原料煤中硫含量；变换气温度；气提氮气用量；处理/调整措施
［中图分类号］TQ113.26+4 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2023）04-0016-05
0 引 言
国内某煤制合成氨/尿素项目之合成氨装置低温甲醇洗系统采用大连理工低温甲醇洗工艺，通过高压低温吸收、中压闪蒸、低压解吸、氮气气提、加热再生对变换气中的CO、CO2、H2S、COS、H2O进行洗涤脱除，得到净化度较高的净化气和CO2产品气、酸性气---要求低温甲醇洗系统出口净化气中CO2含量＜10×10-6、CH3OH含量＜10×10-6、H2S含量＜1×10-6，以满足后续液氮洗系统的进气要求；要求低温甲醇洗系统CO2产品气中的CO2含量≥98.5%、H2S含量≤1×10-6、CH3OH含量≤170×10-6、（H2+CO）含量≤1.2%，以满足尿素装置的生产所需；要求低温甲醇洗系统出口酸性气中的H2S含量≥25%，以满足硫回收系统的生产需求。该合成氨装置自原始开车以来，其低温甲醇洗系统运行一直很稳定，但近期大检修开车后系统加至满负荷时却出现了CO2产品气中H2S含量超标的现象，对尿素装置的运行造成了较大影响。通过对低温甲醇洗系统CO2产品气中H2S含量超标原因进行深入分析，并采取相应的处理/调整措施后，CO2产品气中H2S含量降至指标范围以内。以下对有关情况作一简介。
1 低温甲醇洗系统工艺流程概述
变换气进入低温甲醇洗系统，与经循环气压缩机加压后的中压闪蒸罐闪蒸气混合，混合气体进入原料气冷却器冷却后，进入甲醇洗涤塔下塔（甲醇洗涤塔分为上塔和下塔两部分，共4段，上塔3段、下塔1段），原料气在甲醇洗涤塔下塔被自上而下的甲醇溶液洗涤，其中的H2S和COS等硫化物被洗涤吸收，之后气体进入上塔进一步脱除CO2。由于H2S和COS等硫化物在甲醇中的溶解度比CO2高，且原料气中H2S和COS等硫化物的含量比CO2含量低得多，因此仅用出上塔底部吸收了CO2的无硫富甲醇作为下塔的洗涤液，此无硫富甲醇溶液吸收了硫化物后从下塔底部排出，依次经CO2/富甲醇换热器、洗涤塔底富甲醇换热器、含硫甲醇氨冷器换热后，减压至1.65 MPa进入含硫甲醇中压闪蒸罐进行闪蒸分离，闪蒸出的气体进入循环气压缩机，闪蒸后的甲醇则进入CO2解吸塔中部，之后进入H2S浓缩塔上塔。出甲醇洗涤塔上塔的另一部分无硫富甲醇，依次经过合成气/富甲醇换热器、洗涤塔底富甲醇换热器、无硫甲醇氨冷器换热后，减压至1.65 MPa进入无硫甲醇中压闪蒸罐进行闪蒸分离，闪蒸出的气体进入循环气压缩机，闪蒸后的甲醇则进入CO2解吸塔上塔，之后进入H2S浓缩塔上塔。出H2S浓缩塔上塔的甲醇，经甲醇泵加压后依次流经贫甲醇冷却器、洗涤塔段间冷却器复热，之后进入低压甲醇闪蒸罐进行闪蒸分离，闪蒸出的气体直接进入CO2解吸塔下塔，分离出的液相则经洗涤塔底富甲醇换热器换热后也进入CO2解吸塔下塔。出CO2解吸塔下塔的甲醇进入H2S浓缩塔下塔，在H2S浓缩塔下塔经低压氮气气提后，进入贫甲醇冷却器、热再生塔进料加热器换热，之后进入热再生塔加热气提再生，再生后的甲醇经换热器冷却后送至甲醇洗涤塔，再生过程产生的酸性气则经换热器冷却分离后送至硫回收系统。上述流程中，甲醇洗涤塔顶部产生的气体为净化气，CO2解吸塔顶部产生的气体为CO2产品气，H2S浓缩塔产生的气体为CO2尾气，热再生塔产生的气体为酸性气。
2 CO2产品气中H2S含量超标事件及其影响
更多内容详见《中氮肥》2023年第4期