低溫甲醇洗凈煤氣總硫超標的問(wèn)題分析及解決

第41卷第14期廣州化工Vol 41 No 142013年7月Guangzhou Chemical IndustryJuly 2013低溫甲醇洗凈煤氣總硫超標的問(wèn)題分析及解決喬景紅(河南煤氣化公司義馬氣化廠(chǎng),河南義馬472300)摘要:針對低溫甲醇洗系統中凈煤氣中總硫超標的問(wèn)題,采用人、機、料、法、環(huán)的方法對低溫甲醇洗系統進(jìn)行分析分析出13個(gè)未端因素,對這13個(gè)未端因素進(jìn)行一一分析和確認,找出影響總硫超的3個(gè)主要原因,并對主要原因制定相應的措施,使凈煤氣中的總硫含量達到設計值以?xún)?解決了凈煤氣中總硫超標的問(wèn)題。關(guān)鍵詞:凈煤氣;總硫超標;解決中圖分類(lèi)號:TQ546.5文獻標識碼:B文章編號:1001-9677(2013)14-0184-03Analysis and Solving the Problem of Excessive Total Sulfur Content in Purified GasQIAO Jing -hongHenan Coal Gas Group Co., Ltd, Yima Gasification Plant, Henan Yima 472300, China)Abstract: For the problem of excessive total sulfur content in purified gas in low temperature methanol washingsystem, the detail analysis of the low temperature methanol washing system by using the method of man, machine, andmaterial was carried out. The 13 factors were found out and 3 major causes of total sulfur excess were obtained, and thecorresponding measures against it were proposed. Some advices about how to ensure that the total sulfur content in thesetting within were put forward. In this way, the problem of excessive total sulfur content was solved.Key words: purified gas; excessive total sulfur content; solveCO2,并濃縮H2S;K05塔是熱再生塔,主要將H2S濃縮塔的流程簡(jiǎn)介甲醇液經(jīng)過(guò)加熱使H2S再生出來(lái),再生后的精甲醇作為CO2吸我廠(chǎng)低溫甲醇洗裝置主要采用德國魯奇低溫甲醇洗的9塔收塔的吸收液,以保證凈煤氣指標達到設計值。工藝流程,主洗系統采用的是5塔流程,如圖1所示。2問(wèn)題現狀及調查分析去火炬2012年8月份開(kāi)始,凈煤氣中的總硫含量開(kāi)始超標,平均值甲醇貧液*最高達1.6mg/kg,連續5個(gè)月,凈煤氣中的總硫的合格率也由10%降到60%,凈煤氣中的總硫含量高,不僅不符合城市煤氣用氣標準,而且對甲醇合成裝置催化劑有毒害作用,加快催化劑老化,解決凈煤氣中總硫含量超標問(wèn)題,提高凈煤氣合格率,成為我們必須要解決的問(wèn)題。凈煤氣中總硫含量如圖2所示。一合格值平均值圖!低溫甲醇洗主洗系統工藝流程簡(jiǎn)圖Fig. 1 The main wash process flow diagram of RectisolK01(H2S吸收塔)塔和K02(CO2吸收塔)塔是將從氣化過(guò)圖2凈煤氣中總硫含量趨勢圖來(lái)的粗煤氣中的CO2、H2S、有機硫、HCN、石腦油、水以及Fig. 2 The trend graph of total sulfur content in purified gas排合彼氣中盒計手03mK2是C。3問(wèn)題原「凵中國煤化工閃蒸塔,是將吸收完CO2的甲醇經(jīng)過(guò)閃蒸再生釋放出CO2,得根據如上CNMHG法、環(huán)的方法對凈到貧甲醇吸收液;K04塔是H1S濃縮塔,該塔主要是閃蒸出煤氣中H2S進(jìn)行分析,即從人員、設備、物料、方法、環(huán)境這作者簡(jiǎn)介:喬景紅(1973-),女,工程師,本科,1997年畢業(yè)于青島化工學(xué)院化工工藝專(zhuān)業(yè),現從事煤制氣凈化工程技術(shù)工作。第41卷第14期喬景紅:低溫甲醇洗凈煤氣總硫超標的問(wèn)題分析及解決五個(gè)方面進(jìn)行分析,人和法由于目前操作人員都為5年以上的工藝氣中的硫吸收不掉,使凈煤氣中的總硫超;該因素是引起老主操,技術(shù)水平及操作規程的執行,應該沒(méi)有問(wèn)題,可排除凈煤氣中總硫超的主要原因在外,從機、料、環(huán)這三面進(jìn)行分析,如表1所示。(2)在最高負荷時(shí),K01塔的操作壓差在60kPa,還沒(méi)達到設計值70kPa,不是Kl塔的原因3。表1凈煤氣中H2S含量超標原因分析(3)如果預洗段的甲醇帶入主洗段,甲醇中將會(huì )有油出Table 1 Cause Analysis of excessive hydrogen sulfide in purified四s現,通過(guò)取甲醇兌人一定比例的脫鹽水看,甲醇中并沒(méi)有油分名稱(chēng)原因引起原因的因素離出來(lái),所以KO1塔板漏不是引起凈煤氣中總硫超的原因。貧富液換熱器W12貧富液換熱器W12(4)按操作規程,車(chē)間下發(fā)甲醇循環(huán)量和粗煤氣負荷匹配換熱效果不好未定期清洗表,并讓操作工嚴格執行,所以不是循環(huán)不匹配引起凈煤氣中01塔精餾效果差總硫超的原因。設備從K01塔排放出去塔長(cháng)時(shí)間未清洗(5)提高熱再生塔的塔底溫度,使塔底溫度大于99℃,分析壓差高,影響吸收3硫化氫未達到設計指標出K06塔底精甲醇的含硫量,為40mg/L,不影響總硫的吸收。K0l塔預洗段的K0l塔預洗段與(6)系統中甲醇水含量都小于2%,所以甲醇中的水含量甲醇帶入主洗段主洗段的塔板內漏不影響甲醇對粗煤氣中的總硫的吸收,所以甲醇中的水含量不是引起凈煤氣中總硫超的主要原因。甲醇的循環(huán)量不匹配CF021、CFO4l、CF061(7)粗煤氣中含塵量偏高,造成低溫甲醇洗裝置的換熱器未按設計值匹配和再釜器堵塞,影響換熱效果,使甲醇溫度升髙,再生能力下去K02塔吸收的精甲醇的降;粉塵和焦油的帶入,改變塔的精餾狀況,使預洗系統操作精度不夠,含硫量高K05塔的再生效果較差彈性小,負荷加不起來(lái),甲醇置換量小;因此是引起總硫超的個(gè)主要原因。系統甲醇中水含量較高預洗量小或出K09塔的甲醇中的水含量高(8)氨高溫下在K05塔易生成硫化銨,但硫化銨在低溫的系統粉塵、煤塵及雜質(zhì)含量高媒質(zhì)成份的改變,使粗煤氣條件下分解生成氨和硫化氫,所以從K5去K02塔的精甲醇在中帶有大量的粉塵和焦油K02塔的低溫下,硫化銨分解釋放出氨和硫化氫,引起凈煤氣物料甲醇中氨含量高粗煤氣中的氨含量較高(2中的硫超。分析W4處排放氣中的氨含量小于15mg/L,系統甲醇氨含量不是影響因素21。系統中氧含量高氣體氮中氧含量高及粗煤氣中氧含量高{21(9)系統中的氧的存在,使含硫物質(zhì)氧化,甲醇顏色變黃,有硫單質(zhì)析出,且氧含量高,可以氧化設備,生成羰基P7泵到P06泵入口污甲醇串入精甲醇鐵,堵塞設備,使設備換熱效果差,引起總硫超,經(jīng)分析氣體W12內漏W17內漏氮由原先的純氮改成污氮,氧含量在4%~5%之間,氧的存在53CP006壓差表內漏是引起凈煤氣中總硫超的一個(gè)主要原因2。粗煤氣串人凈煤氣53CR012壓差表內漏(10)經(jīng)排查和分析,污甲醇沒(méi)有串入精甲醇,設備不漏WoI內漏、W03內漏所以該項不是引起凈煤氣中總硫超的主要原因。負荷波動(dòng)頻繁循環(huán)量難以匹配(11)通過(guò)對壓差表的隔離,以及W01、W03進(jìn)出口凈煤環(huán)境超出精餾塔吸粗煤氣中的硫含量太高及收氣的分析,設備及壓差表不漏該項不是引起凈煤氣中總硫超的H2S的設計能力原因。(12)粗煤氣一直比較穩定,負荷波動(dòng)不大,此項也不是引起凈煤氣中總硫超的原因4要因確定(13)粗煤氣中的總硫小于設計值0.5%,所以該項不是主要原因。對于以上原因進(jìn)行逐一排查分析如下:根據以上原因分析,主要原因為:1、7、9項。(1)經(jīng)調查,貧富液換熱器W12已兩年沒(méi)清洗,換熱效果差,使出W2的精甲醇的溫度較高,大部分冷量損失,導致5制定對策1表2針對要因制定對策表Table 2 Countermeasures for related reasons主要原因對策目標措施經(jīng)調查,貧高液換熱哭器W2已兩年沒(méi)清洗,換熱效果差,影響濃縮塔的列入機會(huì )檢修停一套進(jìn)行清活較低時(shí)檢修后,出換熱氣中的精甲醇的溫度降低,接近設計值,有利于對換熱器打壓、清洗總硫吸收,導致排放氣中的總硫超工藝中的總硫的吸收系統粉塵、煤塵及雜質(zhì)含量高期大相氣噴浙的水洗親低換熱的城VL中國煤化工粗媒氣洗滌量略大清洗的次數;清洗再沸器統負荷,增大甲甽CNMHG每月一清系統中氧含量高降低粗煤氣及氣體氮中的氧使進(jìn)入低溫甲醇洗系統的氧含量將氣體氮由污氮改成99%的純含量<0.5氮廣州化工013年7月6對策實(shí)施降低,甲醇的顏色也明顯變淡。換熱器也不再堵塞,換熱效率也提高。針對這幾項采取了如下措施通過(guò)以上這些對策的實(shí)施,凈煤氣中的總硫得到了明顯的(1)2012年11月20日根據生產(chǎn)負荷,對W12換熱器進(jìn)行降低,效果如圖3。清洗,打壓試漏,清洗后,效果見(jiàn)表3。表3貧富液換熱器清洗前后溫度對照表0.3→合格值一平均值able 3 Temperature contrast of before and aftercleaning the Rich and poor fluid heat exchanger世貧富液換熱貧富液換熱貧富液換熱貧富液換熱時(shí)間器管程進(jìn)口器管程出口器殼程出口器殼程進(jìn)口溫度/℃溫度/℃溫度/℃溫度/℃圖3凈煤氣中總硫含量趨勢圖Fig 3 The trend graph of total sulfur content in purified gas平均值(清洗前)-50.2平均值(清洗后)-49.498.68結論換熱器清洗后,經(jīng)貧富液換熱器的殼程的溫度平均降了本文根據低溫甲醇洗工藝流程,通過(guò)采用人、機、料15℃,換熱效果明顯增加,冷量損失減少,并且吸收劑的溫度、環(huán)的分析方法,找到了凈煤氣中的H2S含量超標問(wèn)題的原降低,有利于甲醇對粗煤氣中總硫的吸收,避免硫化物帶入凈因所在,并根據原因制定出相應的對策,如清洗W12、清洗過(guò)煤氣中12濾器、再沸器及降低進(jìn)入系統中的氧含量等,解決了凈煤氣中(2)針對系統粉塵、煤塵及雜質(zhì)含量高的問(wèn)題,車(chē)產(chǎn)聯(lián)系的H2S含量超標問(wèn)題,不僅生產(chǎn)出了合格的城市煤氣,也提高生產(chǎn)部加大粗煤氣的洗滌量,并由凈化監控,發(fā)現粗煤氣的水甲醇合成裝置催化劑使用壽命。洗滌量低于設計值,及時(shí)聯(lián)系總調,協(xié)調氣化增加水洗滌量,對于預洗過(guò)濾器和再沸器的清洗,車(chē)間建立過(guò)濾器和再沸器清參考文獻洗臺帳,通過(guò)這一系列措施的實(shí)施,脫硫塔的預洗量由原先的[1邢文英QC小組活動(dòng)指南M北京:中國杜會(huì )出版社,2005630.8m3/h增加到1.5m3/h。預洗量的加大,甲醇置換量增加(3)將K03塔和K4塔的氣體氮由污氮改成9.9%的純[2]付長(cháng)亮張愛(ài)民現代煤化工生產(chǎn)技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009:157-169氮,使進(jìn)入低溫甲醇洗系統的氧也由4%降到0.4%,氧含量的(3]陳敏恒,化工原理(第三版:下冊)M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006:1-98(上接第173頁(yè))次彎曲應力P和二次彎曲應力Q,MEM+BEND為P+P+符,結論合理。Q,單位均為MPa。應力線(xiàn)性化結果如表1。(2)對于危險截面的應力線(xiàn)性化,得到沿路徑均勻分布的根據JB4732-1995的規定,PL許用極限為15倍的許用薄膜應力和線(xiàn)性化分布的彎曲應力,彎曲應力在截面兩側達到應力強度,P1+P+Q為3倍許用應力強度3。由于對于局部最大,中心基本為0。應力分布情況正確結構應力的分析和評定,應力分類(lèi)和應力評定方法應符合(3)最大P值164.8MPa出現在接管上,小于許用極限JB4732的規定,材料的設計應力強度按GB02對應材料的許175.5MPa;同時(shí)P+P+Q最大值294.IMPa出現在筒體處,用應力確定。由于路徑1和路徑4為筒體上的路徑,用于筒小于許用極限351MPa。證明結構滿(mǎn)足分析設計的強度要求體局部應力的分析;而路徑2和路徑3則用于接管局部應力的(4)結果顯示,路徑2和3的應力值大于路徑1和4的數分析。對于筒體而言,P1最大為51.9MPa小于許用極限值,表明設備危險區域位于接管上。路徑2的數值有大于路徑180MPa,P1+P+Q最大為2021MPa小于許用極限3MPa。3的數值,表明接管上軸力方向與彎矩方向作用效果同向時(shí)最接管上P1最大為1648MPa小于許用極限1755MPa,P+P為危險。+Q最大為2941MPa小于許用極限351MPa。因此結構滿(mǎn)足強度要求。參考文獻[]余偉偉高炳軍 ANSYS在機械和化工設備中的應用[M].北京:中3結論國水利水電出版社,2007:3-5[2]李世玉壓(1)在接管與筒體連接的不連續區域,應力強度極值為(3]鋼制壓力H中國煤化工址,20014-146995[S].1995:15-18590.73MPa,此值遠遠高于遠離不連續區域時(shí)的應力強度。這[4]壓力容器CNMHG說(shuō)明由于結構的不連續導致局部應力集中,且應力集中最嚴重的部位出現在了筒體和接管外側的焊縫連接處,與工程經(jīng)驗相