和向文
（云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司，云南 开远661600）
［摘 要］云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司400 kt/a合成氨装置鲁奇低温甲醇洗系统（八塔流程）建设投用时间较早，后来又进行了多次扩能改造，系统流程复杂（改为了九塔流程）且存在较多的短板问题，近年来运行中主要存在水洗塔排放气异味较大问题。分析认为，其原因主要有变换气气质差、脱硫塔预洗段/主洗段吸收效率不高、排放气水洗塔达不到设计洗涤效果。为此，采取了降低各工艺气的H2S含量、改善循环甲醇质量、控制排放气中的甲醇含量、实施排放气VOC治理等一系列优化改造，排放气中H2S含量由30×10-6降至3×10-6以下、甲醇含量由300×10-6降至50×10-6以下，硫醇/硫醚含量由1×10-6降至约0.11×10-6，排放气烟囱周边异味明显改善，排放气治理取得了明显成效。同时就低温甲醇洗系统排放气治理等给出了后续优化改进建议。
［关键词］低温甲醇洗系统；排放气异味；污染因子确定；原因分析；工艺优化；塔内件改造；活性炭脱硫槽；VOC治理
［中图分类号］TQ113.26+4 ［文献标志码］B ［文章编号］ 1004-9932（2024）01-0030-04
0 引 言
云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司（简称云南解化）400 kt/a合成氨装置（二期合成氨装置；一期合成氨装置已于2008年停产）以褐煤为原料，气化系统采用鲁奇纯氧气化工艺，粗煤气经耐油耐硫变换、鲁奇低温甲醇洗（九塔流程）、液氮洗制取部分氨合成气［除此以外目前还另有三路氨合成气：液氮洗系统富甲烷气经505A“双一段”甲烷转化、中低温变换、热钾碱脱碳、甲烷化系统制取氨合成气；低温甲醇洗系统脱碳塔净化气送PSA提氢系统，PSA提氢系统尾气经505B换热式甲烷转化、中低温变换、热钾碱脱碳、甲烷化系统制氨合成气；200 kt/a甲醇装置合成系统弛放气经膜分离系统提氢后的尾气送505C换热式甲烷转化、中低温变换、MDEA脱碳、甲烷化系统制氨合成气］；其中，低温甲醇洗系统原设计处理变换气量64 500 m3/h（标态，下同）。1998年底，二期合成氨装置进入全面试车阶段，经过几年来一系列的优化，2003年初合成氨装置实现满负荷生产；2005年，鉴于低温甲醇洗系统贫甲醇流程中的机泵、再吸收塔、热再生塔仍有明显的设计富余量，且有高效塔盘开始运用，云南解化对二期合成氨装置进行原料气路线扩能改造，对低温甲醇洗系统再吸收塔、热再生塔、水洗塔之内件进行改造——使用ADV导向浮阀，新增1台H2S吸收塔，并将原脱硫塔改造为脱碳塔，对应增设1台CO2膨胀闪蒸塔，改造后，脱碳塔净化气送至变压吸附（PSA）提氢系统（分离出的氢气直接送氨合成气压缩机入口），低温甲醇洗系统处理变换气量提升至115 000 m3/h。目前二期合成氨装置产能达400 kt/a。
近年来，环保要求日益提高，云南解化低温甲醇洗系统的环保问题突显，主要是水洗塔排放气有异味，尤其是在气压较低的天气条件下，生产装置周边有较明显异味。为此，进行了一系列的优化改造，水洗塔排放气异味得到有效控制。以下对有关情况作一介绍。
1 低温甲醇洗系统工艺流程简述
云南解化低温甲醇洗系统原设计为鲁奇八塔流程，包括脱硫塔（K501）、脱碳塔（K502）、CO2膨胀闪蒸塔（K503）、H2S再吸收塔（K504）、热再生塔（K505）、排放气水洗塔（K506）、共沸塔（K507）、甲醇水分离塔（K508）。2006年，低温甲醇洗系统进行扩能改造，新增一系列煤气冷却系统、1台脱硫塔［K500，原脱硫塔（K501）改为CO2吸收塔］、1台CO2膨胀闪蒸塔（K503R）、1台氨蒸发器、2组主洗甲醇泵（P522/P523），并优化改造H2S再吸收塔（K504）、热再生塔（K505）、排放气水洗塔（K506）塔内件。低温甲醇洗系统扩能改造后，变换气处理量由70 000 m3/h提升至115 000 m3/h，CO2排放气量由26 000 m3/h提升至42 000 m3/h。
改造后低温甲醇洗系统工艺流程为，变换气（压力2.05 MPa、温度40 ℃）经煤气冷却系统冷却后温度降至-36 ℃，进入脱硫塔（K500）/脱碳塔（K502）脱硫脱碳，净化气送液氮洗系统，脱硫脱碳后富含酸性气的甲醇则分别进入H2S再吸收塔（K504）、CO2膨胀闪蒸塔（K503），最后经热再生塔（K505）完全再生；脱碳塔（K501/K502）底部的甲醇溶液进入CO2膨胀闪蒸塔（K503/K503R）进行三级减压闪蒸出CO2，脱硫塔（K500）富含CO2、H2S的甲醇进入H2S再吸收塔（K504）闪蒸出CO2，闪蒸出来的CO2气进入不同的换热器复热，复热后CO2气在排放气水洗塔（K506）前混合，经K506洗涤气体中携带的微量甲醇后经65 m高烟囱直排大气。
2 问题的提出及排放气污染因子确定
随着国家大力推进生态文明建设和环境保护工作，云南解化低温甲醇洗系统的环保问题突显，主要问题集中在水洗塔（K506）排放气的异味影响周边空气质量，特别是在气压较低的气候条件下厂区周边会有较明显异味，为此，云南解化成立专项攻关小组治理排放气异味。
K506排放气污染因子确定如下：① 排放气H2S含量在（30～50）×10-6，还有少量的羟基硫、CS2以及微量的甲硫醇、甲硫醚，其中部分甲硫醇、甲硫醚为恶臭性气体；② 排放气水洗后甲醇含量在（200～300）×10-6左右；③ 排放气中含有大量的VOC组分，含量在10 000×10-6。针对这三类污染物，需基于系统流程进行工艺分析，查找污染物含量高的原因。
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