降低低温甲醇洗二氧化碳排放气中CH4含量的优化操作

降低低温甲醇洗二氧化碳排放气中CH4含量的优化操作

包坚强

新疆广汇新能源有限公司，新疆 哈密 839303

摘要：由于甲烷是导致温室效应的主要气体之一，对人体有害且有毒，因此甲烷的排放越来越受到社会的关注。在这种环境下，工业上已经严格控制了低温甲醇法应用中二氧化碳排放气体中的甲烷含量。希望通过有效控制甲烷含量，保证该工艺的长期、绿色应用，在现代化生产中发挥更大的作用。

关键词：低温甲醇洗；二氧化碳排；优化操作；

引言

在低温甲醇洗装置运行过程中，系统压力、吸收温度、甲醇品质、操作调整等方面，均对系统运行效果造成一定效果。在氮肥生产装置中，要前后工序的组织协调，流程的优化配置，工艺指标的精益求精，不断总结和积累操作经验，才能实现装置的高效运行，实现装置运行效益最大化。

1低温甲醇洗工艺

低温甲醇洗工艺采用甲醇作为吸收剂，在低温环境中使用甲醇获得酸性气体的较大溶解度优势，并利用塔等设备对原料气体中酸性气体进行脱盐处理，实现酸性气体的吸收率技术应用具有选择性理想、净化程度高、脱硫、脱硫处理等优点，总体技术应用较为成熟，天然气脱硫、氢工业生产等领域应用广泛。尽管该工艺的资本成本相对较高，但其蒸汽消耗和溶剂价格优势与其他脱硫工艺相比并不相同。相对较高的脱硫净化将对甲醇生产产生积极影响。

2低温甲醇洗系统工艺流程

低温甲醇洗装置采用半贫液流程，原料气经过分离降温、分离水分后，进入洗涤塔，在洗涤塔经富含CO2的甲醇液洗涤，脱除H2S、COS和部分CO2等组分。在洗涤塔顶用贫甲醇液洗涤，同时在洗涤塔最上段下部送入部分经低压闪蒸解吸后的半贫液，将原料气中的CO2脱除至满足净化要求，净化气由塔顶引出，送后工序。甲醇经过解吸再生后循环利用。

3甲烷及降低甲烷含量必要性分析

甲烷是一种有机化合物，广泛分布在自然界中，是沼气和天然气(也称为气体)等气体的重要组成部分。2018年，研究人员直接证明甲烷是增加地球表面温室效应的主要因素。由于甲烷是一种主要的温室气体，对环境的污染更大，而且作为天然气的一个重要组成部分，大量的甲烷排放给企业造成直接经济损失，因此控制甲烷含量至关重要。

4降低低温甲醇洗CO2排放气中CH4含量方式方法

4.1超标原因

（1）系统压力不是导致净化气CO2含量超标的原因；正常运行过程中，甲醇洗系统压力控制≥3.2MPa，系统运行操作压力设计值为3.17MPa。为了提高吸收效果，降低净化气CO2含量，将甲醇洗系统压力控制在3.4MPa。（2）循环甲醇热再生温度不是导致净化气CO2含量超标的原因。循环甲醇吸收H2S、CO2后，热再生不彻底，造成甲醇吸收率降低，影响净化气吸收效果。为保证甲醇再生效果，将热再生塔压力控制在0.205～0.22MPa，热再生塔塔顶温度≥85℃，确保甲醇热再生效果。（3）入吸收塔贫甲醇温度升高，造成净化气洗涤塔热负荷增加，吸收效果降低，是造成净化气CO2含量超标的原因之一。（4）贫甲醇水含量超标，造成甲醇品质下降，影响吸收效果，是造成净化气CO2含量超标的原因。

4.2低温甲醇洗选材问题

低温甲醇洗工艺管道在有H2S和CO2存在的物流中，选材要求耐酸性介质腐蚀的材料。净化气中氢分压高，净化气管道应防止氢脆，材料选择应依照纳尔逊曲线执行。低温甲醇洗工艺分热区和冷区两部分，冷区的最低操作温度达-70℃以下，可选择耐低温性能好的低温钢或不锈钢，如A333Gr.6或0Cr18Ni9、00Cr19Ni10等材料。常规-20℃以上选用碳钢。热区材料以碳钢和耐腐蚀性的不锈钢为主。由于近几年环保要求提高，低温甲醇洗尾气要求全部洗涤，尾气水洗塔去甲醇水分离塔管线以前设计碳钢，运行几年腐蚀冲刷弯头处泄漏，近几年洗涤水管线全部更换位不锈钢，2021年产业升级甲醇水分离塔运行一年后发现水洗塔来的液体N4管口内伸部分对碳钢预焊件及塔壁腐蚀严重，中修期间对塔壁局部进行堆焊不锈钢，更换接触部分预焊件为不锈钢材质。

4.3降低甲醇水含量

甲醇水含量高，造成甲醇吸收效果差；在实际运行过程中，甲醇水含量最高至1.75%。分析甲醇水含量高的原因，主要是甲醇精馏系统运行，出现精馏塔回流比失调、再沸器堵塞。在操作过程中，由于盲目加大精馏塔进料量，为保证精馏温度，降低塔顶回流量，造成回流比失调，贫甲醇水分较高。对于此操作，控制精馏塔甲醇进料量在14Nm3/h左右，回流量2.5Nm3/h，控制精馏塔温度100℃，稳定精馏效果，降低甲醇含水量；同时，对再沸器进行在线清洗，提高换热效果，确保精馏温度。

4.4优化调整方式

由于它将受到具体操作过程中的技术条件和设备等因素的限制，因此只能对技术指标进行微小的调整。一方面，应保证压缩机工作稳定，通过跟踪压缩机出口温度报警值和入口压力等数据，保证压力和入口温度稳定，合理控制硫化氢塔某段的压力，控制合理范围内的压力同时，需通过控制再生塔的再生压力来控制贫化甲醇的温度，并适当调节运行压力，合理实现贫化甲醇的冷却操作；另一方面，需要提高硫化氢浓缩塔和二氧化碳蒸发塔的温度，控制压缩机出口温度，以确保有效的气体回收能显示出明显的上升趋势，但逐步降低灵活性存在问题与此同时，有必要根据二氧化碳和一氧化碳等物质在甲烷中的溶解度，增加硫化氢富集塔和二氧化碳闪蒸塔中的甲烷喷入量。由于物料泵中的再入液抽运量已达到满载状态，不能再增加，有必要在有限的环境中提高溶解气体中的有效气体浓度。此外，由于吸收泵的设计流量不同于现有技术条件的要求，该公司根据实际情况对技术进行了调整。由于公司的保密技术，这里没有详细说明在此过程中，可以通过减少二氧化碳吸收塔中半贫液态甲烷的流通量来实现减少二氧化碳吸收塔中甲烷吸收量的目标，从而进一步降低d塔闪光蒸汽中富含甲烷的液体的甲烷含量。

结束语

考虑到甲烷排放可能对环境和人类造成的不利影响，在采用低温甲醇洗工艺时，有必要加强对二氧化碳排放的甲烷含量的控制。应通过严格控制工艺指标和技术变革来减少甲烷的实际含量，并应通过不断提高技术人员的操作技能水平和优化工艺选择来不断优化含量减少的结果以确保含量。

参考文献

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