酸性气回收管线碳铵结晶与堵塞问题分析及处理
刘旭霞1，刘致强2，董睿敏2，王冠钧2
（1.陕西省石油化工学校，陕西 西安710000; 2.陕西渭河煤化工集团有限责任公司，陕西渭南714000）
[摘 要] 对渭化集团三期400 kt/a甲醇项目低温甲醇洗系统酸性气回收管线碳铵结晶与堵塞的原因进行分析，提出降低克劳斯气中NH3、CO2和H2O含量，提高进H2S馏分冷交换器管程克劳斯气温度至0 ℃等前期控制措施。同时指出，对于已经出现碳铵结晶与堵塞的酸性气回收管线，投用H2S馏分冷交换器旁路适用于紧急或特殊情况；降低H2S馏分氨冷器负荷，使进H2S馏分冷交换器管程的克劳斯气温度升至5～10 ℃或更高并保持一段时间则适应于一般情况。
[关键词] 低温甲醇洗系统；酸性气回收管线；克劳斯气；碳铵结晶；原因分析；前期控制措施；后期处理措施
[中图分类号] TQ 223.12+1 [文献标志码] B [文章编号] 1004-9932（2017）04-0044-03
1 概 况
陕西渭河煤化工集团有限责任公司（简称渭化集团）三期400 kt/a甲醇项目主要包括气化、净化和合成等单元，其中，净化单元采用大连理工大学的低温甲醇洗专利技术，设计负荷191 043.3 m3/h（干基），操作弹性范围为50%～110%。
在煤浆加压气化制备粗合成气的过程中，原料煤中的硫、氮元素通过部分氧化还原反应生成H2S、COS和NH3等物质，其中，COS经耐硫变换催化剂的作用几乎全部转化成H2S，最终使变换气中的H2S含量达到0.1%（体积分数，下同）；由于气化炉燃烧室导压管保护氮的投用，进一步增加了NH3在出燃烧室粗煤气中的含量，虽然粗合成气经气化炉激冷室、碳洗塔、工艺气冷凝液和洗氨塔等的充分洗涤、吸收，但仍有痕量NH3伴随变换气进入低温甲醇洗系统，并随H2S富集于H2S浓缩塔下塔，形成富H2S甲醇溶液[1]。作为净化单元的核心设备，甲醇再生塔可实现富H2S甲醇溶液的热再生，使再生后的H2S气体主要以克劳斯气的形式被送至下游硫回收装置，受限于变换气组分及低温甲醇洗系统的运行工况，气相中除H2S气体以外还存在大量的CO2、NH3和H2O等，为确保克劳斯气的H2S浓度，在系统满负荷运行时，克劳斯气的流量仅达760 m3/h。
实际生产过程中，酸性气回收管线容易出现碳铵结晶现象，碳铵结晶现象发展到一定程度时，将堵塞H2S馏分冷交换器管程及整条酸性气回收管线。以下对酸性气回收管线碳铵结晶与堵塞问题的原因及其控制、处理措施作一简要介绍。
2 酸性气回收系统工艺流程简介
低温甲醇洗酸性气回收系统主要包括甲醇洗涤塔、H2S浓缩塔、甲醇再生塔、酸性气浓缩及回收管线，此外，还配备有甲醇再生塔回流冷却器、回流液罐、H2S馏分氨冷器、H2S馏分冷交换器和酸性气分离器等附属设备，以对酸性气中的甲醇蒸气实现两级降温、冷凝与回收。低温甲醇洗酸性气回收系统工艺流程见图1。
装置正常运行时，变换气携带H2S（含量0.1%）进入甲醇洗涤塔，经循环甲醇逆向洗涤、吸收使H2S几乎全部转移至液相，随后在H2S浓缩塔中对其进行浓缩，最后经甲醇再生塔热汽提，并在酸性气浓缩管线的作用下，以克劳斯气（H2S含量在25%以上）的形式进入硫回收装置，制备出高品质的副产品——硫磺。
图1 低温甲醇洗酸性气回收系统工艺流程简图
更多内容详见《中氮肥》2017年第4期