郑福林，王 旭
（宁夏和宁化学有限公司，宁夏 灵武750409）
［摘要］宁夏和宁化学有限公司一期项目（醇氨联产装置）主产品产能为440 kt/a合成氨、700 kt/a尿素、300 kt/a甲醇，主生产工艺为多元料浆气化、耐硫变换、大连佳纯低温甲醇洗（七塔流程）、鲁奇低压甲醇合成、杭州中泰液氮洗、凯洛格低压氨合成、氨汽提法尿素生产工艺。2023年9月24日，低温甲醇洗系统CO2产品气硫含量严重超标，导致尿素装置紧急停车3 d，造成较大的经济损失。分析与探讨低温甲醇洗系统CO2产品气硫含量超标的原因及其对尿素装置运行的影响，尿素装置制定了增设在线监测仪、控制系统氧含量、制定应急处置措施、明确应急停车预案等应对措施，低温甲醇洗系统制定了控制贫甲醇水/硫含量、无硫甲醇回流液量、冷量分配等优化调整措施，并强调需提高操作人员业务素质及对CO2产品气指标的重视程度，以确保尿素装置安、稳、长、满、优运行。
［关键词］醇氨联产装置；低温甲醇洗系统；CO2产品气硫含量超标；尿素装置停车；应对措施；优化调整措施
［中图分类号］TQ441.41 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2025）03-0015-04
0 引 言
宁夏和宁化学有限公司（简称宁夏和宁，原宁夏捷美丰友化工有限公司）一期项目（醇氨联产装置）主产品产能为440 kt/a合成氨、700 kt/a尿素、300 kt/a甲醇，副产品为12 kt/a硫酸铵、7 000 t/a硫磺。本醇氨联产装置主要由多元料浆气化（3台气化炉，两开一备）、耐硫变换、大连佳纯低温甲醇洗、鲁奇低压甲醇合成、杭州中泰液氮洗、凯洛格低压氨合成、氨汽提法尿素装置及公用工程系统组成。其中，低温甲醇洗系统的主要任务是脱除原料气（全变换气与部分变换气）中的H2S、CO2，得到的净化气送后系统作为甲醇、液氨生产的原料气，CO2产品气作为尿素装置的原料气，洗涤甲醇经N2气提塔和热再生塔再生合格后循环利用；尿素装置采用斯纳姆氨汽提工艺，尿素合成反应温度188 ℃、压力15.4 MPa，合成液（尿素溶液）经一系列加工产出合格的中颗粒尿素产品。
自醇氨联产装置投产以来，低温甲醇洗系统CO2产品气硫含量超标共有2次典型案例：第一次发生在2017年12月，热再生塔进料加热器内漏导致含硫甲醇窜至贫甲醇中，贫甲醇“积硫”致CO2产品气硫含量超标，因持续时间较短、超标程度较轻，处理较及时，基本上未对尿素装置的运行造成较大冲击，通过更换泄漏设备解决了问题；第二次发生在2023年9月24日，低温甲醇洗系统CO2产品气硫含量严重超标，致尿素装置紧急停车3 d，造成较大经济损失。为此，分析与探讨低温甲醇洗系统CO2产品气硫含量超标对尿素装置运行的影响及其调控方法很有必要。
1 低温甲醇洗系统流程简述
宁夏和宁低温甲醇洗系统采用大连佳纯气体净化技术开发有限公司开发的七塔[包含全变换气H2S/CO2洗涤塔Ⅰ、部分变换气H2S/CO2洗涤塔Ⅱ、CO2解吸塔、N2气提塔（N2气提塔宁夏和宁习称H2S浓缩塔）、热再生塔、甲醇水分离塔、尾气水洗塔，2台洗涤塔共用1套再生单元]流程。变换系统来的压力5.31 MPa、温度30 ℃的变换气Ⅰ（全变换气）、变换气Ⅱ（部分变换气）分别进入洗涤塔Ⅰ、洗涤塔Ⅱ。洗涤塔Ⅰ脱除变换气Ⅰ中的酸性气后（净化气CO2含量＜19 mg/m3、H2S含量＜0.15 mg/m3）送往液氮洗系统精制（脱除微量CO2、CH3OH、CO、CH4）并配中压氮气后送至氨合成系统生产液氨；洗涤塔Ⅱ脱除变换气Ⅱ中的酸性气（净化气CO2含量约3.2%、总硫＜0.15 mg/m3）后送往甲醇合成系统生产粗甲醇。贫甲醇洗涤酸性气后（形成富甲醇）先进入CO2解吸塔解吸提纯CO2，CO2解吸塔顶CO2产品气送至尿素装置作为原料气；出CO2解吸塔的富甲醇再进入N2气提塔继续脱除甲醇中的CO2，脱除的CO2经过尾气水洗塔洗涤后由高点排放至大气，之后脱除了大部分CO2后的富甲醇进入热再生塔脱除少量CO2和H2S，热再生塔塔顶酸性气（H2S浓度32%）送克劳斯硫回收系统副产硫磺，再生后的贫甲醇进入贫甲醇储槽，由贫甲醇泵加压后送至洗涤塔Ⅰ、洗涤塔Ⅱ顶部作为洗涤液循环利用。甲醇水分离塔主要分离回收来自原料气分离罐的喷淋甲醇与尾气水洗塔来的底水，加入1.0 MPa蒸汽将甲醇提纯后送热再生塔，以减少洗涤甲醇消耗；甲醇水分离塔塔釜废水全部送气化系统澄清槽回收利用（澄清槽灰水溢流至灰水槽，大部分灰水送至气化除氧槽除氧后回收利用，少部分灰水用作气化渣池与锁斗冲洗水罐补水，其余灰水作为气化废水送至污水处理系统处理）。
2 CO2产品气硫含量超标现象
宁夏和宁低温甲醇洗系统因CO2解吸塔裙座设计偏低，导致塔高不够，其中段甲醇静压偏低，当CO2解吸塔压力控制低于0.190 MPa时，其中段甲醇偶尔会出现过液不畅的现象。2023年9月24日07：50，CO2解吸塔中段甲醇再次出现过液不畅，当班主控人员立即关小CO2解吸塔放空阀提高其操作压力至0.24 MPa，当CO2解吸塔中段甲醇正常过液后，因未及时控制富甲醇流量，导致大量甲醇进入N2气提塔下塔；当日08：05，因N2气提塔下塔液位过高联锁气提氮气中断，为防止气提氮气长时间中断致系统停车，启动2台富H2S甲醇泵降低N2气提塔下塔液位，而N2气提塔甲醇中的CO2因气提氮中断未在N2气提塔完全解吸释放，导致大量含CO2和H2S的甲醇直接进入热再生塔，由于CO2、H2S沸点较低，在热再生塔中受热分解致使热再生塔压力快速上涨；当日08：39，当班操作人员为防止热再生塔超压，将热再生塔加热蒸汽用量由18 255 kg/h减至14 841 kg/h，蒸汽减量后热再生塔效率降低，未再生合格的含硫甲醇直接进入贫甲醇储槽，被“污染”的贫甲醇经贫甲醇泵加压进入洗涤塔Ⅰ和洗涤塔Ⅱ作为洗涤液，吸收CO2后一部分甲醇进入洗涤塔脱硫段脱除原料气中的H2S、COS，一部分甲醇进入无硫甲醇闪蒸槽回收H2、CO后进入CO2解吸塔和N2气提塔顶部作为CO2产品气和尾气的洗涤液。因贫甲醇被含硫甲醇污染导致合成氨生产线与甲醇生产线的净化气、CO2产品气硫含量严重超标。当日09：10，CO2解吸塔提压后中段液位正常过液；当日09：24，N2气提塔下塔液位恢复正常，N2气提塔联锁复位，投用气提氮气；当日09：30，当班人员增大热再生塔蒸汽用量；当日10：30，手动分析CO2产品气硫含量为150 mg/m3，远超尿素装置要求的CO2产品气硫含量＜2 mg/m3控制指标；当日10：35，尿素装置紧急停车（停车3 d）。CO2产品气硫含量超标开始至合格典型质检分析数据见表1（注：TS代表有机硫与无机硫之和，宁夏和宁质检出样单一般只出总硫含量）。
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