摘要：低温甲醇洗工艺是一种成熟的气体净化技术，由于低温甲醇洗主要工艺系统均在低温下运行，系统冷量回收室关注的重点，本文对其中低温甲醇洗过程出现的冷量损失状况进行探讨，提出改进冷量损失的措施。关键词：低温甲醇洗，冷量回收，措施

1 引言

利用低温甲醇洗进行煤制合成氨装置净化主要是通过甲醇在低温状况下对装置中的硫化氢以及二氧化碳气体进行消除的过程。甲醇吸收 CO2及 H2S是一个放热过程，释放的热量需要通过闪蒸气及附加的氨冰机提供冷量等来维持系统冷量平衡。其冷量来源包括循环水冷却、富甲醇低压闪蒸解析 CO2气体产生冷量和液氨（丙烯）降压闪蒸制冷等。

2 低温甲醇洗工艺

在煤制氨装置的低温甲醇洗过程中，将原来的 3.0 MPa和 40℃的转化单元转化器通过热交换器和转化气的深度冷却器逐层冷却，使温度达到约 7℃。然后将气体输送到用于气液分离的转化气体分离器中，并通过分离器有效地分离出饱和水。分离后，分离出的气体经过热交换器后，温度下降至 -27.3℃以下，然后进入 CO2和 H2S吸收塔进行分步洗涤。在此过程中，由于低温甲醇的高溶解度，气体中的 CO2和 H2S被充分吸收，随后的气体经过后续处理 [1]。

3 低温甲醇洗系统冷量的产生过程

在低温甲醇洗过程中，产生冷量的主要过程有以下四个：分别是进行低压闪蒸过程中 CO2 带来的冷量、低压闪蒸过程中低温尾气产生的冷量、低温净化过程中产生的冷量以及利用氨压缩机进行冷却产生的冷量。在这些过程中，经过两次热交换，气体温度在 -52℃变为 40℃，然后进行后续处理。 -63.9℃的低温闪蒸尾气经过冷量回收系统后，吸收剩余的冷量进入循环换热器 -冷量回收后 55.3℃ CO2的温度达到 4℃，另一个分离出的 CO2进入热再生塔通过低温甲醇洗。

4 低温甲醇洗系统冷量损失的原因

4.1 闪蒸尾气排放温度偏低

在最初的 H2S浓缩塔设备运行过程中，始终会出现结垢于压力差增加的现象，而在高负荷生产过程中会产生下塔出现“泛塔”现象，伴随着大量的甲醇在排气中的出现，这导致了系统运行过程的阻碍。在系统调整后，通过将浮阀塔盘更换为固阀塔盘的改造后，原来压差变大的现象得到缓解，同时排出的气体中的甲醇含量明显减少。但是改造以后排放的尾气增加，导致进入换热器以及冷却装支架进行冷量回收过程无法充分进行，导致尾气排放温度过低，实际的排放温度在 -30～-20℃之间，与设计的排放温度 25℃之间存在较大差距。虽然通过冷却器能够进行部分冷量的回收，但是仍然有非常大的比例冷量被尾气带走浪费，这在一定程度上对辅助氨冰机的运行负载造成超标，同时尾气的排放温度超过了所经过的管道设计承受的温度值，这对于系统的稳定性以及安全性造成了很大的隐患 [2]。

4.2 低温甲醇冷量未回收

原设备在进行 CO2分离的过程可以将气体分离以后的 -55.3℃的冷甲醇直接送入排污罐中进行处理，并通过系统排放的甲醇进行混合以后通过污甲醇泵泵送到热再生塔进行热量的回收，这就导致低温甲醇的冷量没有经过任何回收而直接送入了热再生塔中，对这部分的冷量造成了浪费。除此之外，通过对回收的 CO2气体进行化验以后的结果可以看出，气体中含有的甲醇含量过高，可以最大达到 2 000 mg/L的密度值，这说明原系统甲醇的损失现象严重。

4.3 深冷器设备泄漏

系统中变换气低温装置在运行过程中，由于系统设计过程中材料的选择和工艺过程中的焊接问题，存在许多潜在的故障，导致设备内部泄漏。当发生内漏时，设备内的高压转炉空气将由内向外到达设备外的氨侧，容易导致氨冷却器换热管表面形成结构性现象，使系统整体换热效率变差，甚至造成制冰机流道堵塞现象，导致系统超负荷运行，形成一定的安全隐患。

5 系统优化改造

5.1 增加绕管式换热器

针对原换热器运行过程中尾气排放大量冷能的问题，在后期进行了优化。更换了绕管式换热器。原 H2S浓缩塔排出的低温尾气采用分流处理，分流后的部分气体进入低温甲醇洗装置进行处理，形成冷能深度交换，系统与变换气低温冷却器并联，使系统能够满足瓦斯涌出温度高达 7℃的要求℃ .

改造后，原低温转化器的负荷降低了 60%以上，最终排气温度可由 -20℃提高到 -20℃℃到 10℃ ; 经过进一步的冷容量回收过程，在 4℃ ， 最终放电温度可达 16℃℃ ， 回收气总冷量约 1160kw，可节约氨冰蒸汽消耗 2.8t/h，降低氨冰总负荷 [3]。

5.2 增加低温甲醇泵

原系统中的 -55.3℃的甲醇没有经过冷量的回收工艺直接进行了热再生，这对于冷量形成了大量的损失，因此通过改造，增加了一台低温甲醇泵设备，通过将分离以后的冷甲醇进行增压处理，使甲醇进入下塔塔底，进行冷量回收，对冷量进行回收以后在将其送入热再生态进行热量的再生。

经过上述的系统改造以后，低温甲醇泵可以达到的流量为 1 t/h，通过冷量回收以后，排出的甲醇温度由原来的 -55℃提高为 90℃左右，通过冷量计算可以回收的总冷量为 1465 kW，这些冷量相当于使氨冰机节省了 0.78 t/h的蒸汽消耗。

5.3 更新换热器

由于系统中的变换气深冷器装置在运行过程中由于设计制造缺陷导致可能出现的内漏情况，通过优化设计以后更换了一台盘管材质为不锈钢的换热器，同时有上述增加的一台盘管式换热器，在系统低负载运行的时候，可以将变换气深冷器停运就可以满足系统冷量回收的需要。通过 -63.9℃的低温尾气以及 4℃的 CO2可以实现对氨冷器的制冷效果，从而可以实现部分设备停运检查工作。

通过上述的优化措施，低温甲醇洗系统形成的冷量可以实现最大化回收，排放的尾气温度得到提高，从而使得系统的安全隐患得到解决，为安全生产提供保障。

6 结论

本文对低温甲醇洗系统装置进行的一系列优化改造，解决了系统冷量回收率低的问题，改造过程中主要完成了利用增加绕管式换热器、增加低温甲醇泵、更新换热器等手段实现冷量的有效回收。通过优化，提高了循环甲醇质量，降低了循环甲醇量，回收了 CO2产品气，减少了碳排放，降低了系统消耗，为企业增加了效益。

参考文献

[1] 周亮 .低温甲醇洗冷量损失原因及处理 [J].化工管理， 2014（29）：68 – 68.

[2] 游伟，王耀，孔秋生，等 .煤制合成氨装置能耗分析与节能方向 [J].化肥设计，2014（2）：1–6.

[3]刘家琪.分离工程 [M].（第二版 ）.北京：化学工业出版社.2000.2.