甲醇脱硫方案设计应注意的问题.docVIP

甲醇脱硫方案设计应注意问题 刘卫平 任毕龙 （山东红日阿康化工股份有限公司 山东临沂市 276021） 摘 要： 介绍了在设计以煤为原料的甲醇装置时，应根据甲醇生产工艺的特点及工艺指标的要求，适时的调整不同工段的能力以及相关的配置，使整个脱硫系统的匹配达到最优，从而降低的装置投资和运行费用，优化系统指标。 关键词：水煤气，脱硫，变换后脱硫，变换，全低变，湿法脱硫，硫回收，循环水 我国是一个煤炭资源丰富，石油资源相对贫乏的国家，随着我国经济的快速发展和国际石油价格的持续上涨，我国以煤为原料的能源工业发展迅速，特别是近几年以来，随着汽油价格的上涨，以煤为原料的甲醇装置在我国发展迅猛，装置的规模也越来越大，从几万吨到几十万吨都有。 我国前期的甲醇装置以联醇为主，随着市场需求的不断扩大，以单醇为路线的甲醇装置也不断增加，而相应的甲醇装置的设计也在不断的完善和成熟，下面根据本人在甲醇装置建设过程中了解的情况，谈一谈以煤为原料甲醇脱硫装置在设计中应注意的几个问题。 一 缩小水煤气脱硫，加大变换后脱硫 目前单醇路线的甲醇生产装置，水煤气脱硫和变换后脱硫由于气体中硫含量较高，基本采用湿法脱硫，变换工艺基本采用全气量通过部分变换的全低变工艺，变换催化剂采用耐硫变换催化剂。这种催化剂要求气体中硫含量不低于某一数值，根据不同催化剂厂家的要求，这个数值在80-150mg/Nm3之间。催化剂在使用之前要进行升温硫化，使用过程中如果气体中硫含量偏低，则容易造成催化剂的返硫化，影响催化剂使用效果和变换操作指标。 对于脱硫而言，主要目的是脱去气体中的硫，防止硫含量偏高对合成催化剂产生影响，因此要求脱硫后气体中硫含量越低越好，但如果水煤气脱硫后气体中硫含量太低势必会造成变换催化剂的返硫化现象，两者在设计要求上存在一定矛盾，因此，基于以上情况，笔者建议变换前的水煤气脱硫能力在设计上适当降低，甚至取消（关于取消水煤气脱硫方案，笔者曾在另一篇论文中单独论述），并且在水煤气脱硫塔的进出口增加一条短路复线，更好的调节脱硫后气体中的硫含量。而变换后的脱硫，应增大脱硫能力。对于加大变换后的脱硫，虽然投资要增加一些，但降低了精脱硫的负荷，延长了精脱硫剂的使用寿命，同样保证了合成催化剂的使用要求，总的说来还是利大于弊的。 以10万吨/年甲醇装置为例，由于目前该装置在建或建成的较多，许多装置水煤气脱硫工段配套的脱硫塔设备直径超过4.5米，甚至由于原料煤中硫含量较高，在水煤气脱硫工段设置两级脱硫，虽然脱硫效果较好，但对于下一工段变换而言，脱硫效果好使气体中硫含量偏低，反而影响变换催化剂的使用条件；同时脱硫塔设计较大，为保证喷淋密度，相应配套循环泵流量增大，使运行费用增加。如果缩小水煤气脱硫能力，加大变换后脱硫效果甚至在变换工段设置两级脱硫，不仅满足变换要求，到达脱硫效果，还可以根据原料煤的硫含量，调节变换后脱硫的设备强度，达到降低运行费用，满足工艺指标，使装置连续稳定运行。 二 水煤气脱硫和变换后脱硫分开 对于甲醇和合成氨装置，前面的粗脱硫基本采用湿法脱硫，而湿法脱硫主要是水煤气脱硫和变换后的气体脱硫，这两处脱硫基本采用同一种脱硫方式。在以前的设计中，由于这两处脱硫采用同一种脱硫方式，所以有部分厂家脱硫所需的设备共用一套，即常脱和变脱托共用一个贫液槽、富液槽和喷射再生槽。这种设计的优点主要有以下两点： 1 节约投资和占地，这是非常明显的一点，设备共用，减少设备数量，相应设备方面投资减少，占地也相应减少。 2 设备数量减少，相应维护强度降低，便于管理。 但这种设计通过实际应用，主要有以下缺点： 1 在脱硫过程中存在气液之间的传热和传质过程，由于气体中存在灰尘和焦油等杂质，因此，脱硫过程也是个气体的净化过程。 但造气来的水煤气含灰尘等杂质较多，气体较脏，而变换后脱硫的水煤气经过脱硫和变换后，气体较干净，杂质较少。这两种气体的洁净度不同造成水煤气脱硫富液和变换后脱硫富液洁净度不同，水煤气脱硫富液较脏，这两股液体在再生槽内混合，使脱硫液的再生难以调节，影响再生效果。 2 操作压力不同。水煤气脱硫操作压力较低，一般为30千帕左右，压力较低，相应脱硫液再生时，操作温度以能达到最优的再生温度为准，而变换压力一般为8公斤或20公斤，变换后有压力的气体进入变脱塔以后，由于气体压力较高，在脱硫过程中的脱硫液溶解能力增加，部分气体特别是二氧化碳溶解在脱硫液中，为使脱硫液更好再生循环利用，脱硫液的再生过程温度应高出水煤气脱硫的再生温度2-3℃。但如果两股富液进入同一再生槽中，由于互相影响，给操作带来困难。 3 对于脱硫液的再生而言，它要求进入再生槽内的脱硫富液在满足喷射器要求情况下流量和压力尽量稳定，液面波动较小，从而便于脱硫液的再生和硫泡沫的浮选。如果常脱和变脱公用一个再生槽，则