一種防止低溫甲醇洗熱再生系統腐蝕的方法與流程
2023-07-26 15:26:21 3
本發明涉及到低溫甲醇洗裝置，具體指一種防止低溫甲醇洗熱再生系統腐蝕的方法。
背景技術：
低溫甲醇洗工藝被廣泛應用在合成氨、合成甲醇和其他羰基合成、煤氣、工業制氫和天然氣脫硫等氣體淨化中，該工藝利用甲醇在低溫下對CO2、H2S等酸性氣溶解度大的特性，吸收原料氣中的酸性氣體，低溫甲醇經減壓、氣提、加熱解吸後可循環使用，最終實現淨化合成氣、再生甲醇的目的。
低溫甲醇洗裝置熱再生系統主要以碳鋼材料為主，目前已投產運行的煤化工裝置中，多套低溫甲醇洗裝置出現了熱再生系統的甲醇/水分離塔再沸器及塔釜出現腐蝕洩露，腐蝕洩露的出現影響了裝置的穩定運行，嚴重時導致整個裝置停車，影響生產及經濟效益，並且甲醇屬於有毒可燃介質，洩露會導致人員中毒、火災等安全事故。根據發生腐蝕情況的低溫甲醇洗裝置現場數據分析顯示，甲醇/水分離塔塔釜溶液pH值在3～5之間，且發現氰根離子(-CN)存在。
常用的抑制腐蝕措施有兩種：第一種是更換材質，即將低等級材料(碳鋼)換成高等級材料(不鏽鋼)；第二種是加入防腐抑制劑，通過抑制劑減緩或防止腐蝕。更換更高等級的材質，必將使得裝置投資大大增加，不太經濟；防腐抑制劑的選擇和加入，需要結合腐蝕發生的情況及操作條件綜合確定，難度大。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的現狀提供一種不需要更換設備材質也不需要額外添加抑制劑的防止低溫甲醇洗熱再生系統腐蝕的方法。
本發明解決上述技術問題所採用的技術方案為：該防止低溫甲醇洗熱再生系統腐蝕的方法，其特徵在於包括下述步驟：
來自上遊裝置的35～40℃、5.5～5.8MPa(A)粗合成氣進入輸送管道內，經設置在所述輸送管道上的HCN檢測儀實時檢測其中的HCN含量後進入原料冷卻器Ⅰ，與淨化氣換熱冷卻至4～5℃；然後進入水分離罐進行氣液分離，工藝凝液由罐底排出界區，水分離罐頂部的粗合成氣與來自中壓閃蒸罐的循環氣混合後噴入來自熱再生塔的第一股防凍甲醇後進入原料冷卻器Ⅱ，依次與來自洗滌塔頂部的淨化氣和H2S濃縮塔的尾氣換熱冷卻至17～18℃後，進入合成氣HCN洗滌器；
所述粗合成氣與所述第一股防凍甲醇的比例為150～200Nm3/h：1kg/h；
從洗滌塔上部的CO2洗滌段Ⅰ的底部抽出的富CO2甲醇作為洗滌甲醇噴入到所述合成氣HCN洗滌器內，所述洗滌甲醇的用量由所述HCN含量檢測儀檢測HCN含量和合成氣流量計算後確定，所述洗滌甲醇與粗合成氣中HCN含量的質量流量比例為500～700:1；之後洗滌甲醇與粗合成氣一起進入洗滌塔底部；
在洗滌塔底部進行富HCN甲醇分離；在洗滌塔底部的HCN甲醇分離段Ⅲ的頂部設有除沫器，以除去粗合成氣中夾帶的甲醇液滴，合成氣通過升氣管依次進入洗滌塔中部的H2S洗滌段Ⅱ、CO2洗滌段Ⅰ，脫除粗合成氣中的H2S、CO2，在洗滌塔的頂部出口得到淨化氣；
洗滌塔中CO2洗滌段Ⅰ、H2S洗滌段Ⅱ產生的富CO2甲醇、富H2S甲醇被抽出分別送至中壓閃蒸塔回收粗合成氣後，分別送入H2S濃縮塔的上部和中部，經氮氣氣提出的尾氣由H2S濃縮塔頂部排出，送至所述原料冷卻器Ⅱ；富H2S甲醇從塔底部排出進入熱再生塔再生；
再生後的貧甲醇從熱再生塔底部排出後分為兩股；其中第一股作為防凍甲醇與所述水分離罐的出口粗合成氣混合，第二股送至所述洗滌塔的上部作為洗滌甲醇用；熱再生塔排出的富H2S酸性氣送去下遊；
所述洗滌塔底部排出的富HCN甲醇與熱再生塔底部抽出的回流甲醇在甲醇換熱器內換熱至42～44℃後，進入CO2閃蒸罐減壓至0.45～0.5MPa(A)；得到的閃蒸氣體送入H2S濃縮塔下部；
在H2S濃縮塔內，H2、CO、H2S、CO2等氣體被自上而下流動的甲醇再吸收；CO2閃蒸罐底部的甲醇水溶液減壓至0.3～0.35MPa(A)後由底部管道排出；
向底部管道中加入鹼性溶液，中和至pH值為7～8後，送入甲醇/水分離塔進行甲醇和水的分離；在甲醇/水分離塔的頂部分離出的甲醇蒸汽送往所述熱再生塔，塔底廢水的回收熱量後排出界區。
作為改進，還可以在所述底部管道上設有pH檢測儀；
所述鹼液加入量通過鹼液泵控制；
所述pH檢測儀、鹼液泵和所述HCN檢測儀均連接DSC控制系統。
所述鹼液優選採用為濃度7～8wt％的NaOH溶液。
與現有技術相比，本發明所提供的防止低溫甲醇洗熱再生系統腐蝕的方法通過工藝來洗滌出粗合成氣中的HCN，不需要更換設備材質，且避免了設備腐蝕問題；同時也避免了使用抑制劑所導致的複雜操作，在不更換熱再生系統設備材質的條件下解決熱再生系統的腐蝕問題，保障了裝置的安全穩定運行。
附圖說明
圖1為本發明實施例示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
如圖1所示，以處理能力100000Nm3/h(以H2+CO計)的低溫甲醇洗裝置為例來說明本發明防止低溫甲醇洗熱再生系統腐蝕的方法，具體包括下述步驟：
來自上遊裝置的40℃、5.5MPa的合成氣100000Nm3/h(主要組成(mol)：H2O:0.22％、H2：46.61％、CO：20.37％、CO2：32.12％、H2S:0.23％、HCN:0.002％、其它：0.45％)經HCN檢測儀1實時檢測HCN含量為約2.4kg/h後進入原料冷卻器Ⅰ2，與淨化氣換熱冷卻至5℃，然後進入水分離罐3進行氣液分離，工藝凝液由罐底排出界區，水分離罐頂部的合成氣與來自中壓閃蒸罐7的循環氣混合後噴入流量為600kg/h的第一股防凍甲醇後進入原料冷卻器Ⅱ4，與來自洗滌塔6頂部的淨化氣和H2S濃縮塔8的尾氣換熱冷卻至約-18℃，之後流經HCN洗滌器5，來自洗滌塔6上部的CO2洗滌段Ⅰ的富CO2洗滌甲醇經由噴霧器噴入HCN洗滌器5內。
DSC控制系統根據HCN檢測儀1所傳遞的數據通過流量閥19控制洗滌甲醇的流量為1300kg/h；洗滌流量由合成氣流量及HCN檢測儀檢測的實時含量串級控制，洗滌脫除HCN之後的粗合成氣連同富HCN甲醇一起進入洗滌塔6的底部。
洗滌塔6底部為含HCN甲醇分離段Ⅲ，該部分主要用於分離收集含有HCN的富甲醇，含HCN甲醇分離段Ⅲ的頂部設有絲網除沫器，以除去粗合成氣夾帶的甲醇液滴，粗合成氣通過洗滌塔6各段的集液槽升氣管20依次進入洗滌塔6上部的H2S洗滌段Ⅱ、CO2洗滌段Ⅰ，脫除掉H2S、CO2後得到所需的淨化氣。
洗滌塔6上部CO2洗滌段Ⅰ、H2S洗滌段Ⅱ產生的富CO2甲醇、富H2S甲醇在經中壓閃蒸塔7回收部分有效氣後，分別送入H2S濃縮塔8的上部和中部，經氮氣氣提出的尾氣由H2S濃縮塔8上部排出，富含H2S甲醇經塔底部進入熱再生塔9，再生後的貧甲醇由塔底部分為兩股，第二股送至洗滌塔6的上部作為洗滌甲醇用，第一股作為防凍甲醇與水分離罐3的出口合成氣混合。富H2S酸性氣由再生塔頂部9送至硫回收裝置。
洗滌塔6底部的富HCN甲醇與熱再生塔9下部的回流甲醇液換熱至約42℃，進入CO2閃蒸罐12減壓至0.5MPa，富含CO2、H2、CO的閃蒸氣體由閃蒸罐頂部送入H2S濃縮塔8下部，其中H2、CO、H2S、CO2等氣體被與上而下的甲醇逆流解除被甲醇再吸收。
CO2閃蒸罐12底部的甲醇水溶液減壓至0.32MPa，經pH值調節管線15注入濃度8wt％的NaOH溶液80kg/h，中和甲醇水溶液中的HCN等酸性組分，控制pH值為7，送入甲醇/水分離塔10進行甲醇和水的分離，甲醇蒸汽由甲醇/水分離塔10的塔頂送往熱再生塔9，塔底廢水回收熱量後排出界區。
NaOH溶液的注入量由甲醇/水分離塔塔釜內的甲醇/水溶液pH值來確定，此值可由設置在塔底管道17上的pH檢測儀14實時監控，pH值檢測儀與鹼液泵13均連接DSC控制系統，DSC控制系統根據pH值檢測儀檢測到的pH值來控制鹼液泵13的流量。