王海亮，王旭，张宇
（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有1套醇氨联产装置，宁夏九泓化工科技有限公司拟建300 kt/a丁辛醇项目，宁夏和宁将为其提供丁辛醇合成气（相应地需压减甲醇产能）。为此，于2024年5月23日09:00—18:00进行低温甲醇洗系统在当前状态（设备及工艺路线不作改造）下可否满足外供丁辛醇合成气要求的优化测试——将部分变换气H2S/CO2洗涤塔Ⅱ净化气中CO2含量由2%～5%降至500 mg/m3以下4 h。测试结果表明，洗涤塔Ⅱ净化气负荷增至73 000 m3/h时低温甲醇洗系统运行稳定且监测数据均合格，能够安全稳定运行。并通过测试认识到净化气中CO2含量的波动对甲醇合成系统的影响较大，需根据甲醇合成催化剂的寿命期适时调控甲醇合成原料气中的CO2含量（届时拟引入低温甲醇洗系统部分CO2产品气进行调配），以保证甲醇合成系统的安、稳、长、满、优运行。
［关键词］醇氨联产装置；丁辛醇合成气；低温甲醇洗系统；优化测试；净化气CO2含量；甲醇合成系统；运行影响；调控措施
［中图分类号］TQ223.12+1 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2025）01-0038-04
0 引 言
宁夏和宁化学有限公司（原宁夏捷美丰友化工有限公司，简称宁夏和宁）一期项目（醇氨联产装置）以煤为原料，主产品产能为440 kt/a合成氨、700 kt/a尿素、300 kt/a甲醇，副产品产能为12 kt/a硫酸铵、7 000 t/a硫磺。项目于2009年7月开工建设，2014年7月4日打通全系统流程产出合格尿素。宁夏和宁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、低温甲醇洗、鲁奇低压甲醇合成、液氮洗、凯洛格低压氨合成、NH3汽提法尿素装置及公用工程系统组成。其中，低温甲醇洗系统采用大连佳纯七塔[包含全变换气H2S/CO2洗涤塔Ⅰ（净化气经液氮洗系统脱除CO2、CO、CH4送氨合成系统）、部分变换气H2S/CO2洗涤塔Ⅱ（净化气送甲醇合成系统）、CO2解吸塔、N2气提塔、热再生塔、甲醇水分离塔、尾气水洗塔，2台洗涤塔共用再生单元]流程。本装置运行工况分为工况一（合成氨产能最大化）或工况二（甲醇产能最大化），现阶段按工况一运行，即在保证合成氨产能最大化的前提下，剩余的工艺气生产甲醇。甲醇合成系统采用鲁奇低压甲醇合成工艺，低温甲醇洗系统洗涤塔Ⅱ出口净化气[设计温度30 ℃、压力5.09 MPa（A）、流量为71 000 m3/h（标态，下同），设计组分为H2 67%、CO 29%、CO2 2%～5%、（N2+CH4+Ar+O2）0.9%、总硫≤0.15 mg/m3]经甲醇合成气压缩机增压后，在鲁奇管壳式甲醇合成塔内铜基甲醇合成催化剂的作用下产出粗甲醇，经三塔精馏产出精甲醇。工况一下，粗甲醇产量37 t/h、精甲醇产量31 t/h，甲醇合成汽包副产3.0 MPa中压蒸汽34 t/h，精馏三塔及甲醇回收塔消耗0.5 MPa/1.1 MPa低压蒸汽总计39 t/h。
宁夏九泓化工科技有限公司（简称宁夏九泓，成立于2023年10月26日）拟建一期300 kt/a丁辛醇项目（选址毗邻宁夏和宁），以丙烯（依托宁东能源化工园区煤制烯烃企业的丙烯资源）、合成气（主要成分为H2、CO）为原料，在催化剂作用下低压羰基合成混合丁醛，再经精制、缩合、加氢、精馏得到丁醇和辛醇。鉴于近年来国内甲醇产能严重过剩、甲醇市场价格长期低迷，而合成氨及尿素市场行情相对较好，宁夏和宁拟通过维持合成氨产能、压减甲醇产能的方式用直接管输为宁夏九泓提供生产丁辛醇所需的合成气（来自宁夏和宁低温甲醇洗系统的净化气）。为此，进行了低温甲醇洗系统在当前状态（设备及工艺路线不作改造）下可否满足外供丁辛醇合成气要求的测试，2024年5月23日09:00—18:00测试过程中会将洗涤塔Ⅱ净化气成分调至与丁辛醇合成气一致，即会将净化气中CO2含量降至500 mg/m3以下4 h；而CO2在甲醇合成过程中作为反应物参与反应生成甲醇，其含量的高低对甲醇合成系统的运行影响很大，且适量的CO2对于保护甲醇合成催化剂及发挥系统效能尤为重要，本测试过程中会造成甲醇合成系统温度、压力、产量等大幅波动，如何控制甲醇合成气中CO2含量极为重要。需分析与探讨甲醇合成气中CO2含量对甲醇合成系统运行的影响及其调控措施，选择甲醇合成气中CO2最佳含量与操作条件，确保甲醇合成系统的安、稳、长、满、优运行。
1 低温甲醇洗系统优化测试总方案
为推进甲醇合成新鲜气高附加值利用，欲将CO2含量2%～5%的甲醇合成新鲜气在低温甲醇洗系统洗涤塔Ⅱ洗涤至CO2含量500 mg/m3以下，以满足洗涤塔Ⅱ净化气外送制丁辛醇（低温甲醇洗系统外送丁辛醇合成气管线上设有截止阀、中压氮气吹扫/充压管线、流量计、气动调节阀、界区紧急切断阀、止逆阀、导淋等）的要求；而深度脱碳后的洗涤塔Ⅱ净化气在进甲醇合成系统脱硫槽前，引入低温甲醇洗系统部分CO2产品气（CO2产品气用于生产尿素，此补充CO2产品气拟从尿素装置离心式CO2压缩机三段段间冷却器出口引出），以控制甲醇合成新鲜气中的CO2含量在2%～5%，满足甲醇合成系统正常运行所需。现阶段需测试低温甲醇洗系统当前状态（设备及工艺路线不作改造）下产品气（洗涤塔Ⅱ净化气）是否满足外送制丁辛醇的条件以及低温甲醇洗系统能否安全稳定运行（经分析，此举对全变换气H2S/CO2洗涤塔Ⅰ与下游液氮洗、氨合成系统及低温甲醇洗系统再生单元的影响较小，暂不予探讨），各工艺气流量与压力及成分见表1。
1.1 优化测试详细方案
1）对低温甲醇洗系统整体优化，在确保洗涤塔Ⅰ净化气指标合格的前提下，适度降低洗涤塔Ⅰ的洗涤甲醇量，平衡系统冷量，相应增加洗涤塔Ⅱ的洗涤甲醇量，以利保证丁辛醇合成原料气指标合格。
2）调整低温甲醇洗系统再生单元的CO2负荷分配，具体操作如下：对闪蒸槽含硫甲醇同时进CO2解吸塔与N2气提塔的流量进行调整，开大含硫甲醇进CO2解吸塔流量控制阀，富含CO2的含硫甲醇在CO2解吸塔内解吸，CO2解吸塔负荷增加；因含硫甲醇进CO2解吸塔流量增加，闪蒸槽液位下降，闪蒸槽液位控制阀自动关小，其含硫甲醇进入N2气提塔流量下降，N2气提塔内CO2解吸量降低，N2气提塔内负荷降低——以防系统优化测试期间因控制洗涤塔Ⅱ净化气中CO2含量而使再生单元CO2含量增加、N2气提塔尾气放空阀全开而压力不受控制。
4）减少原料气进洗涤塔Ⅱ的气量，在洗涤塔Ⅱ洗涤甲醇量不变的情况下，使洗涤塔Ⅱ净化气CO2含量由2%～5%降至500 mg/m3以下，待低温甲醇洗系统运行平稳后，对重点监测数据（指标）进行取样分析。
更多内容详见《中氮肥》2025年第1期