昝宝龙，杨亮亮，宋予伟，贾鹏飞，陈晨，张亚楠，韩俊杰
（河南晋控天庆煤化工有限责任公司，河南 沁阳454500）
［摘 要］河南晋控天庆煤化工有限责任公司一期低温甲醇洗系统（下游为氨合成系统）与二期低温甲醇洗系统（下游为甲烷化系统）生产工艺基本相同、操作指标大同小异，2套低温甲醇洗系统共用1套再生单元。近年来，一期、二期低温甲醇洗系统运行中多次出现循环甲醇中氨含量高、净化气总硫超标、CO2产品气总硫超标、碳钢设备腐蚀等问题。分析与探讨症结所在，采取了一系列有针对性的优化改进措施后，保证了低温甲醇洗系统的安全稳定运行。并提出低温甲醇洗系统设计之初宜设置预洗单元、增设贫/富甲醇过滤器、优化甲醇洗涤塔脱硫段设计、含杂质物料选择走换热设备管程、低温换热设备优先选用不锈钢材质等优化改进建议。
［关键词］低温甲醇洗：净化气；CO2产品气；硫含量超标；设备腐蚀；处理措施；优化改进建议
［中图分类号］TQ113.26+4 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）03-0024-04
0 引 言
河南晋控天庆煤化工有限责任公司（简称晋控天庆）一期300 kt/a合成氨、520 kt/a尿素项目于2015年1月18日打通合成氨装置流程，产出合格液氨；二期设计产能3×108 m3/a的工业燃气（LNG）项目于2016年8月1日投产。一期、二期项目主要生产工艺为鲁奇碎煤加压气化（6台气化炉六开无备，原设计为五开一备）、绝热变换（2套变换系统）、低温甲醇洗［设2套低温甲醇洗系统，一期为赛鼎工程低温甲醇洗工艺（后来大连理工对其进行了优化），二期为大连理工低温甲醇洗工艺，分别对应一期氨合成系统、二期甲烷化系统，2套低温甲醇洗系统共用1套再生单元］、杭州中泰液氮洗、卡萨利低压氨合成及戴维甲烷化（生产SNG）工艺等。一期、二期项目投产以来，总体运行情况较好，均在投产1 a内实现了达标达产。
晋控天庆一期低温甲醇洗系统中设置有H2S脱硫塔、CO2吸收塔、CO2闪蒸塔、H2S浓缩塔、热再生塔以及预洗单元；二期低温甲醇洗系统与一期低温甲醇洗系统生产工艺基本相同、操作指标大同小异，只是脱硫脱碳采用1台一体式洗涤塔——H2S/CO2吸收塔（简称甲醇洗涤塔）。预洗单元的主要作用是脱除低温甲醇洗系统进口变换气中携带的石脑油、氨、氢氰酸、不饱和碳氢化合物等高沸点杂质；CO2吸收塔设置有2台甲醇氨冷器，甲醇进脱硫塔之前设置有1台氨冷器。一期低温甲醇洗系统出口净化气指标为CO2含量＜20×10-6、总硫＜0.1×10-6，二期低温甲醇洗系统出口净化气指标为CO2含量＜3%、总硫＜0.1×10-6。近年来，实际生产中，一期、二期低温甲醇洗系统多次出现循环甲醇中氨含量高、净化气总硫超标、CO2产品气总硫超标、碳钢设备腐蚀等现象，直接影响了低温甲醇洗系统的安全、稳定、长周期运行。为此，分析与探讨症结所在，采取了一系列有针对性的优化改进措施，解决了影响系统运行的棘手问题。以下对有关情况作一介绍。
1 净化气与CO2产品气硫含量超标问题及处理
粗煤气中硫的存在形态主要有H2S、羰基硫、硫醇、硫醚、噻吩等，甲醇吸收H2S的速度及H2S的溶解度大于羰基硫，且这两种硫化物相较于其他硫化物更易吸收与再生；变换气所含硫醇中含量多的是甲硫醇。这些硫化物的存在都会导致净化气与CO2产品气硫含量超标，实际生产中晋控天庆通过在低温甲醇洗系统采取相应的措施，最终保证了净化气与CO2产品气硫含量不再超标。现以几个典型案例为例进行阐述。
1.1 贫甲醇中氨含量超标致净化气总硫超标
1.1.1 问题描述
受后系统影响（污水处理量过大，洗氨塔洗氨水未能正常排出），一期变换系统洗氨塔未能正常投运致变换气中氨含量远高于业内平均水平，氨随变换气进入一期低温甲醇洗系统并在系统中累积，由于一期、二期低温甲醇洗系统共用1套再生单元，由此影响了一期、二期低温甲醇洗系统的净化效果。氨分子属极性分子，甲醇也属极性分子，据相似相容原理，氨极易溶于甲醇，并且不容易从甲醇中分离出来，最终在甲醇中富集；而氨与H2S反应能生成铵盐类物质，随甲醇循环并在CO2吸收塔塔顶部分被气相夹带，部分硫化物进入净化气中，导致净化气总硫超标。2019年3月15日、3月18日、4月10日、5月1日、5月18日、5月20日、5月22日、5月23日，进入一期、二期低温甲醇洗系统贫甲醇中氨含量分别约为102.3 mg/L、109.3 mg/L、111.6 mg/L、109.6 mg/L、114.8 mg/L、99.3 mg/L、121.3 mg/L、131.4 mg/L。可以看到，贫甲醇中氨含量远超设计值20 mg/L。
1.1.2 优化措施
针对贫甲醇中氨含量高的问题，2019年6月初，一期、二期低温甲醇洗系统再生单元均增设排氨管线，热再生塔回流槽中氨含量较高的甲醇通过回流甲醇泵出口新配DN25管线向外连续排放50～100 L/h，送至污水处理系统，如此持续一段时间后，
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