11.低温甲醇洗装置尾气甲醇超标原因分析及改造

2 0 0 8年 6月 第 3 l 卷第 3 期 兹 舷 L a r g e S c a l e Ni t r o g e n o u s F e r t i l i z e r J u n 2 o o 8 V o 1 3 1 No 3 低 温 甲醇洗装置尾气 甲醇超标原 因分析及改造 江利 民任军平许若超 ( 中国石油化工股份有限公司巴陵分公司， 湖南岳阳， 4 1 4 0 0 3 ) 摘要分析低温甲醇洗装置尾气中甲醇超标的原因， 提出解决尾气夹带甲醇的技术改造方案， 介绍技术 改造后取得的效果。 关键词低温甲醇洗尾气甲醇超标技改 中国石油化工股份有限公 司巴陵分公司“ 煤 代油” 工程低温 甲醇洗装置采用六塔流程 ， 设计处 理变换气 2 5 3 8 2 2 m 3 h ， 其 中二 氧化 碳体 积 含量 4 0 0 1 ， 贫 甲醇循环 流量 4 3 3 2 0 8 k g h 。该装置 的 特点是尾气流量大， 1 0 0 负荷下设计尾气流量 7 4 8 2 5 m 3 h ， 其 中二氧化碳体积含量 7 5 2 2 。尾 气来 自二氧化碳再吸收塔下塔， 该塔同其它类型 的低温甲醇洗装置相比， 负荷较大， 因此对工艺设 计及现场操作提 出了较高的要求。装置 自试生产 以来， 尾气一直严重夹带 甲醇 ， 6 0 负荷下尾气夹 带 甲醇超过 4 0 0 t d ， 8 0 负荷下尾气夹带 甲醇最 高超过 1 6 0 t d ， 装置无法正常运行 ， 大量 甲醇直接 从尾气口喷出， 在装置区形成了一股甲醇雨， 给周 围环境造成了污染， 对直接作业人员的人身安全 和身体健康构成了严重威胁。2 0 0 7 年 4月 1 8 E t 装置停车过程 中大量 甲醇从尾气管线 中喷 出， 造 成了重大火灾。同时 ， 大量 的冷 甲醇从 系统带出 后 ， 破坏了系统物料和冷量的平衡 ， 并造成出 口尾 气严重超温 ， 尾气最低温度达到了 一2 6 o 【 = ， 危及到 设备 的安全运行。 1 尾气 中夹带 甲醇原因分析 1 - 1 基本流程 尾气在二氧化碳再吸收塔下塔形成， 该塔分 上下两部分 ， 上塔分低压闪蒸段 和二氧化碳再生 段 ， 下塔分主要再吸收段和下部再吸收段 ， 上塔 的 主要作用是生产 C o 2 产 品， 下塔的主要作用是形 成尾气、 浓缩硫化氢及回收冷量。上塔操作压力 0 0 7 M P a ， 下塔 出 口压力 为常压。低压 闪蒸段 入 口介质为富 C o 2甲醇 ， 富 c o 2甲醇闪蒸后经虹 吸 管进入下塔顶部作为尾气的洗涤介质 ， 以控制尾 气中的硫化物含量 ； 二氧化碳再生段介质上部 为 富 c o 2 甲醇， 下部为富 H 2 s甲醇， 两者闪蒸后混合 经虹吸管进入下塔主要再吸收段， 还有一股富 H 2 S甲醇直接进入下塔主要再吸收段 。主要再吸 收段的富 H 2 S甲醇 回收冷量 后送入下部再 吸收 段， 在此被低压氮气气提并通过酸性气体的再吸 收， 其中H 2 s 得到了进一步浓缩， 形成的富 H 2 s甲 醇送热再生系统 。 1 2 工艺调优 针对尾气严重夹带 甲醇的原因 ， 首先从 工艺 调整上查找原因。在确保净化气、 二氧化碳产品 品质及尾气排放合格的情况下， 系统调整基本围 绕降低尾气总量和降低二氧化碳再吸收塔低压闪 蒸段富甲醇流量进而降低二氧化碳再吸收塔尾气 洗涤甲醇流量来进行， 通过减少主甲醇循环流量、 降低气提氮气流量、 优化系统冷量分配等措施来 优化系统控制。通 过调整 ， 相关工艺指标均达到 了设计值 ， 但尾气 中甲醇含量依然严重超标 ， 工艺 调整未能达到满意 的效果 ， 认为工艺操作不存在 问题 。 1 3 塔内设计分析 二氧化碳再吸收塔上塔为填料和浮阀塔板组 成的混合塔， 其中二氧化碳再生段有塔盘 3 0层， 收稿 日 期 ： 2 0 0 7 1 1 - 0 5 ； 收到修改稿 日 期： 2 0 0 8 - 0 6 - 1 1 。 作者简介： 江利民， 男， 1 9 6 5年出生， 1 9 8 8 年毕业于湘潭大学 化学工程专业 。现为 中国石油化 工股份有 限公 司巴陵分公 司化 肥事业部 副经理 。联 系电话 ： o 7 3 o 一8 5 3 7 6 9 9 。 维普资讯 镅 2 0 0 8 年 第3 l 卷 塔径 2 3 0 0 眦 、 ， 塔盘为双溢流形式 ， 采用 M V型小 浮 阀； 下 塔 为 浮 阀 塔 ， 共 有 塔 盘 8 7层 ， 塔 径 3 8 0 0 tu r n ， 下塔塔盘有双溢流和四溢 流两种形式 ， 采用 M V型小 浮阀， 尾气 出口设计有百 叶窗式除 沫器。从设计参数看 ， 下塔第 8 7层塔盘上表面距 离气相出口管线 中心距离 9 0 0 tu r n ， 距离气相 出口 除沫器下沿较近。经过核算 1 0 0 负荷 时塔盘上 清液层高度在 1 0 0 2 5 0 m m左右， 加上泡沫层高 度 ， 实际操作中泡沫层已十分接近气相 出口的下 沿 ， 存在严重气液夹带现象 ， 并有可能 甲醇直接从 除沫器带出。 1 4 塔的压差分析 塔的压差是判断塔 的操作是否稳定的重要参 数 ， 针对尾气严重夹带 甲醇的现象 ， 生产中十分注 重塔的压差在不同负荷条件下的变化情况。从二 氧化碳再吸收塔主要再吸收段和下部再吸收段循 环泵入 口压力及塔 的压差来判断 ， 实际运行过程 中塔的压差 比设计值要高 ， 但 即使在超过 8 0 的 负荷条件下， 塔的操作依然稳定， 塔内物料温度、 压力稳定， 没有压降急剧变化的现象， 塔的压差控 制在水力计算 所允许的范围内， 据此可以判断塔 盘部分没有发生液泛 而带液 ， 塔 盘操作正常。分 析塔的压差升高的主要原因是尾气中夹带 了大量 的甲醇 ， 造成出 口阻力增加。由于甲醇的比热容 大于 、 c 0 2 ， 尾气中大量甲醇夹带也是尾气超温 的主要原因。 因此 ， 大量甲醇从尾气带出的主要原因是二 氧化碳再吸收塔主要再吸收段第 8 7 塔盘上表面 离尾气 出口除沫器太近， 高速流动的气体携带过 多的甲醇来不及破沫沉降 ， 并超过了气相 出E l 除 沫器的除沫能力所致。 2 技术改造方案 经过严格计算后认为二氧化碳再吸收塔下塔 减掉一块理论板， 下塔的运行和尾气中硫化物含 量仍然能达到设计要求 ， 这样就允许拿掉二氧化 碳再吸收塔下塔的部分塔盘 ， 确保有足够分离空 间使尾气中的甲醇得以充分分离。 根据以上分析， 确定改造的基本思路： 去掉部 分塔 盘 以增大气液 分离空间， 提高除沫器效果。 按照施工容易并尽可能降低改造费用， 改造后运 行费用及维 修费用 低 ， 操作简单 ， 尽量在塔 内改 造 ， 不破坏系统物料和冷量平衡的改造原则 ， 确定 了改造方案 ： 考虑到塔 盘的设计结构和塔 盘的 板间距 ， 去掉 8 4 8 7 共 4层塔 盘； 将 8 7 塔 盘上 6根尾气洗 涤甲醇降液管分 别通过 8 7 至 8 4 塔盘 的横梁引到 8 3 塔盘上 ； 在 8 6 塔盘的 横梁上新增丝网除沫器； 尾气 出口原有除沫器 保 留； 尾气出口冷端新增气液分离罐 ， 安装丝网 除沫器以保证分离效果， 被分离的甲醇经低压蒸 汽加热至常温 ， 自流至污甲醇罐 ， 经原有污甲醇泵 送热再生系统。 3 方案实施 3 1 塔内物料的置换 塔的置换不用脱盐水清洗 ， 而用低压氮气 置 换干净， 以最大限度减少检修期 间设备 的腐蚀。 系统停车后延长 了甲醇的循环再生时间 ， 使再生 后甲醇中的硫化氢含量小于 0 3 L ， 水分质量 分数为 0 2 0 ， 停止循环时将 甲醇回温到 1 0 以 上； 开各排放点将系统甲醇彻底排放干净， 边排边 用低压氮气吹出甲醇； 用低压氮气大气量吹扫并 置换二氧化碳再吸收塔下塔 ， 置换时间约 2 4 h ； 将 二氧化碳再吸收塔下塔用盲板彻底 隔离 ， 以防止 物料进入塔 内， 同时盲板外端要加垫子 ， 以防止空 气进入其他设备和管线中而发生腐蚀。 3 2 塔 内施工 塔内施工前打开二氧化碳再吸收塔下塔的顶 部人孔， 用低压氮气继续置换下塔， 空分停车后改 用气化装置储罐中的液氮闪蒸氮气进行置换， 置 换时间约 l O h 。在塔 内取样 分析 可燃气体 、 硫化 氢及 甲醇 ， 均未检 出， 用低压氮气置换达到了预期 的效果。 塔 内改造采用氮气保护环境下施工作业 ， 因 此对施工的相关人员提出了严格的安全要求。进 塔检查及施工人员一律佩戴 长管面具及安全带 ， 每人每次作业时间不超过 2 0 m i n ， 每次安排 2 名 人员进塔作业 ； 有消防和气防人员全程监护 ， 监护 人员佩戴空气呼吸器或长管面具， 以防止被从人 孔吹出的氮气窒息； 有专用的升降平台提供紧急 服务 ； 停止作业时施工单位将人孔封闭 ， 以防空气 进入塔内。 先将 8 7 至 8 4 塔盘拿 出， 塔盘拿 出后用水 冲洗。改造施工前在 8 3 塔盘上铺一层石棉布， 以防止作业过程中的杂物掉入塔 内并起到阻火作 用。降液管应焊接牢 固， 以防止生产时发生震动。 维普资讯 第 3期 江利民等 低温甲醇洗装置尾气甲醇超标原因分析及改造 1 5 1 塔内焊接完成后将石棉布及杂物清除， 并用面团 清理塔盘上的杂物。降液管施工完成后， 在 8 6 塔盘的横梁上安装丝 网除沫器 ， 控制好 降液管线 通过丝网除沫器 的间隙 ， 以免发生气体短路而降 低丝网除沫器的效率 。 3 3 塔外改造 在尾气出 口的冷端新增气液分 离罐 ， 分离罐 安装丝网除沫器 ， 分离罐设置现场液位计和电传 液位计 ， 分离罐液位 由调节阀 自动控 制。系统改 造后流程如图 1 。 离罐 图 1 二氧化碳再吸收塔流程 塔内粗线为新增除沫器， 虚线表示塔板已拿掉， 塔 外设备为新增尾气分离罐。 4 效果检查 经过上述技术改造后 ， 装置于 2 0 0 7年 l 0月 1 0日恢复生产 ， 投产后各 甲醇泵过滤 网未发生堵 塞现象 ， 说 明系统不进水置换和在氮气环境下检 修对加强系统保护和减少腐蚀大有好处。塔的压 差 、 尾气中甲醇含量 、 冰机负荷 同改造前相 比均有 较大下降 ， 系统冷量损失减少 ， 尾气出口温度达到 了正常指标 ， 系统操作更加灵活。系统改造后装 置运行至今 ， 最大 负荷 8 3 ， 新增尾气 甲醇分离 罐中仍没有液位 ， 说明甲醇在塔内已得到了充分 的分离， 达到了物料尽量不出塔的改造思路 。系 统改造前后相关参数对 比见表 1 。 表 1 系统改造前后相关参数对比 注 ： 系统平均负荷为 8 0 时的数据对 比。 通过改造 ， 现场环境明显改善 ， 甲醇消耗明显 降低 ， 具有可观的经济效益 。 5结 语 装置运行表明， 通过技术改造， 使尾气中的甲 醇含量降到了设计值 ， 改造取得了圆满成功 ， 项 目 具有环保和经济双重效益。同时该改造方案实施 容易 ， 风险小 ， 对系统影响小 ， 可在存在 同样 问题 的低温甲醇洗装置上推广应用 。 R AS oNS FoR M哐THANoL EXCEEDD G S TA RD I N RECT【 S OL I L GAS AND TECHM CAL REVA 1 【 l J i a n g Li mi n ， Re n J u n p i n g a n d Xu Ru o c h a o ( B a l i n g B r a n c h C o ，S I N O P E C，Y u e y a ng ， 4 1 4 0 0 3 ) Ab s t r a c t 1 f 1 l i s p a p e r a n a l y z e d t h e r e a s o n s f o r me thano l e x c e e d i n g the s t a n d a r d i n Re c t i s o l t a i l g a s ，p r o p o s e d t e c h n i c al r e v a m p i n g s c h e d u l e t o a v o i d t ail g as e n t r a i n i n g me thano l ，an d p resen t s the res u l t s a f t e r the r e v am p Ke y wo r d s ： Re c t i s o l ，t a i l g as ，me than o l e x c e e d i n g s t a n d a r d，t e c hn i c al rev am p 金业集团 1 2 0 0 k t a甲醇项 目开工 2 0 0 8年 5月 1 0日， 山西金业集团首期 3 0 0 k t a甲