林德低温甲醇洗工艺在煤制气中的应用

煤炭加工与综合利用No.12,2014COAL PROCESSING COMPREHENSIVE UTILIZATION林德低温甲醇洗工艺在煤制气中的应用王西明,张宏伟(浙江浙能技术研究院有限公司,浙江杭州310003)摘要:介绍低温甲醇洗工艺特点,以新天煤化工20亿m/a煤制天然气项目净化工艺方案选择为例,分析了林德工艺的优势及运行中可能存在的问题关键词:低温甲醇洗;酸性气;气体净化;技术经济对比中图分类号:TQ546文献标识码:A文章编号:1005-8397(2014)12-0017-04据相关资料,我国2015年和2020年对天然1低温甲醇洗技术气的需求分别达到1700亿m3和2000亿m,相目前在煤化工领域应用最广泛的酸性气脱应地,天然气缺口分别为60亿m3和1000亿m3。除工艺为低温甲醇洗工艺( Rectisol)。低温甲醇化石燃料燃烧引起了越来越严重的酸雨和重金属洗是一种物理吸收法,以工业甲醇为吸收剂。该污染等环境问题,我国大规模煤炭的利用已经造方法利用甲醇在低温条件下选择性脱除气体中的成了严重的环境问题。因此,发展煤制天然气不H2S、CO2、COS酸性气组分和各种有机硫化物、仅具有保障我国能源安全的重要性,也是大气污NH3、CH2、HCN、烃类、石脑油等,洗涤后合染治理的需求,是煤炭清洁利用的主要途径1n成气能达到很高的净化度,气体的总硫可脱至01μLL,CO2脱至小于20u几。自1954年在南非收稿日期:201411-03Sasol公司建立第一套工业化的低温甲醇洗示范作者简介:王西明(1983—),男,山东聊城人,2014年毕装置以来,目前国内外已有百十多套低温甲醇洗业于华东理工大学化学工艺专业,工学硕士,浙江浙能技术研究院有限公司助理工程师净化装置投入生产运行4结语[3]甘建平,浅析我国煤化工产业发展规划的科学制定U陕西煤炭,2014(1):68煤化工企业的投资建设和发展,占用大量的]甘建平.结构调整——我国煤化工产业发展的新途径团煤资源,从企业自身或社会发展来看,都是需要慎化工,2013(12):8-11.重考虑的事情。煤化工企业要结合自身的基础,[5]李东周.煤化工技术发展“新攻略门化工管理,2014(3):在初期做好产品规划,选择恰当的煤气化技术59-61.并抓好项目建设及运行后的技术创新,及企业的6]戴厚量煤气化技术发展的现状和进展石油炼制与化工,资源综合利用问题,以确保企业及行业的健康、长久发展。武祥东。现代新型煤化工工程建设项目管理模式探讨门中国工程科学,2012(2):5458参考文献[8]门秀杰.煤化工生产过程多联产技术研究进展[节能技术2014(1):48-50.[]张勇.国内大型能源企业发展现代煤化工产业的机遇分析[9]曹玉忠,煤化工生产中能源循环梯级利用和“三废”处理的[化工进展,2014(4):855860探索与实践门现代化工,2014(1):122-125[2]阮晓东.新型煤化工带动煤炭产业转型持久战[新经济导刊,2013(12):505618煤炭加工与综合利用2014年第12期低温甲醇洗工艺具有如下特点:林德低温甲醇洗工艺流程简介:来自变换冷第一,可以同时脱除HS、COS、CO2,以却的原料气经洗氨塔脱除微量氨,经绕管式换热及其他的HCN、NH3等杂质,而 Selecol更易精器降温后进入主洗涤塔,在洗涤塔内依次经过预脱H2S,但对CO2脱除效果不佳, Fluor工艺主洗、脱硫、脱碳被六级冷却的冷甲醇进行洗涤;要是脱除CO2满足工艺要求的工艺气经换热回收冷量后送出界第二,甲醇溶剂吸收H2S、Cos、CO2的能区;富硫、富CO2的甲醇洗涤液通过中压闪蒸回力远强于诸如NMP(Puso)或水这类溶剂,例收有效气成分后,依次经过CO2产品塔闪蒸出的如HS在甲醇中的溶解度是水和NMP的51和CO2经换热回收冷量后送出界区,氮气气提塔气3.3倍,而CO2的溶解能力则为517和97倍,提出的尾气回收冷量经水洗后放空;出气提塔的甲醇超强的吸收能力意味着溶剂使用量的降低。甲醇液进入热再生塔,再生解吸出的H2S气体在第三,甲醇对酸性气组分有高的选择性,水洗塔中水洗夹带的甲醇后送硫回收装置,热再H1S、Cos、CO2在甲醇中的溶解性要高于CH、生塔底得到的贫甲醇回收后经冷却循环利用,在CO、N2、H2,因此对于硫化物和CO2的脱除有甲醇/水/HCN分离塔内通过精馏的方法回收甲更高的分离精度醇。原料气进入主洗涤塔前,通过喷入少量循环第四,在低温和高压下酸性气在甲醇溶液中甲醇,防止气体中的饱和水在冷却过程中结冰,有更高的溶解性,而CH4、H2、CO的溶解性几可以有效避免系统阻塞。在甲醇溶剂循环回路中乎不随操作温度而变化,因此甲醇更适合于在低设置甲醇过滤器,防止FeS、NiS等固体杂质在温下操作。系统中积累而堵塞设备和管道。采用林德的专利第五,甲醇溶剂沸点较低,当通过闪蒸对溶设备——高效绕管式换热器,使换热效率大大剂进行再生时消耗的热量就少提高,特别是多股物流的组合换热,节省了能另外,在低温下甲醇溶剂有较好的热稳定性耗,节省占地、布置紧凑;绕管式换热器需要国和化学稳定性而不会降解,有较低的腐蚀性和粘外设计(可国内制造),投资较大,但运行比较度,不发泡,而且价格低廉,能耗指标低,容易经济。进行萃取等围422赛鼎低温甲醇洗工艺目前国内已投产的煤制气项目,新疆庆华和工艺流程为气化一脱硫一变换一脱碳,变换大唐克旗均采用赛鼎的碎煤加压气化和赛鼎自有在脱硫和脱碳之间。选用管壳式换热器,将相关技术的低温甲醇洗技术组合。碎煤加压气化反应设备整合,依靠自身液位差和重力输送液体,减产出的粗煤气中除了主产气(CH4、CO、CO2、少管道和机泵数量,节省投资费用。但所需冷量全部由外部供给,冷量消耗大、电耗较高H2)外,还有一些杂质成分诸如粉尘、油类、氨、酚、硫化物、卤化物、金属微量元素等。而浙能以浙能伊犁新天煤化工有限责任公司2亿ma天然气项目的低温甲醇洗装置为例,对林德新天煤制气项目采用了碎煤加压气化和林德的低赛鼎的方案进行对比分析见表1。原料气:流温甲醇洗工艺组合。赛鼎自有技术的低温甲醇洗技术与林德的量972374m3h,压力34MPa,CO2摩尔分数低温甲醇洗工艺二者原理基本相同,技术都很成3376%,H2S摩尔分数0.17%;产品规格:H2、CO、CH4摩尔分数不小于99.2%,CO2摩尔分数熟,在工艺流程设计、设备设计和工程实施上各有特点。本文重点介绍低温甲醇洗中的林德工艺1.5%,H2S、COS摩尔分数小于01×106。从以上分析可以看出,林德工艺由于采用绕流程及其在煤制气应用方面的优势。管式换热器,提高换热效率,且有中间循环甲醇2林德工艺在煤制气中选用提供系统所需冷量,相比赛鼎工艺的系统冷量全2.1林德低温甲醇洗工艺部需要外部提供,林德工艺能耗较低、甲醇循环量相对较小,而且目前绕管式换热器国内企业已2014年第12期王西明,等:林德低温甲醇洗工艺在煤制气中的应用经具有设计制造能力,投资成本降低不少。热再生塔底的贫液经加压后作为塔顶回流,且塔表1两种低温甲醇洗工艺方案比较内设计有林德自有专利的HCN富集装置不需再比较项目林德赛鼎另设加碱装置。林德工艺针对绕管式换热器不易公用工程消耗清洗的现象,改进了高效绕管式换热器的结构。冷量/kW2838029940改进后的换热器分为两部分,分别使用不同的材05MPa低压蒸汽kgh71.8料制造13MPa低压蒸汽kgh3从以上的比较和分析可以看出,从投资、能24MPa低压蒸汽/gh耗、环保、运行等多方面考虑,林德低温甲醇洗工艺具有一定的优势泵/kW895011400虽然目前低温甲醇洗工艺技术较为成熟,但压缩机/kW2470是由于流程及装置运行、操作等方面的原因,在冷却水m3h39204960合成氨、煤制甲醇等煤化工企业仍存在一些问甲醇损失/kg·h320题,且已运行的煤制气企业也有相类似的情况出脱盐水t·h现。这些问题在林德低温甲醇洗工艺运行中也应三废排放引起操作人员的注意。废水/gh2出现的状况及原因分析如下:废气/m3h129374鲁奇炉的天然气项目,经过变换的粗煤气可靠性少,有机硫不能在变换过程中转换成无机硫,致操作弹性/50-11050~110使大量有机硫在低温甲醇洗难洗掉,长周期运行与已运行的煤制气厂采用的赛鼎低温甲醇可能会造成系统中有机硫的累积;洗(下文简称赛鼎)相比主要差别:林德采用11出口气H2S超标会造成后续工艺的催化剂中塔工艺,赛鼎选用9塔工艺,即林德工艺多了氨毒及设备的腐蚀,原因可能包括原料气波动、甲预洗塔和H2S水洗塔,林德工艺中的原料气经醇循环量不足、贫甲醇温度过高、热再生甲醇过变换冷却送到低温甲醇洗装置后,先经过氨预品质不高、甲醇纯度低、入口气中氨含量超标;洗塔洗涤原料气中夹带的氨,防止原料气中的氨CO2含量超标在甲醇循环中累积,同时还可以除去原料气中存系统中水含量高,原因是原料气中带水严在的微量苯酚、烟尘等;H2S水洗塔的作用是解重、换热器内漏;吸后的酸性气经脱盐水洗涤后送硫回收,其中夹系统冷量不足,原因是CO2、H2S在冷区解带的甲醇被水洗涤回收利用,甲醇损失少;而赛吸不完全(CO2在冷区解吸是低温甲醇洗冷量主鼎工艺为酸性气经换热后送硫回收,直接的影响要来源)、制冷系统有问题、水冷器换热效果差、是冷量不够,尤其是在开车初期导致甲醇损失较保冷效果差;大。赛鼎工艺为脱硫、脱碳分开进行,即在双塔系统甲醇消耗高,原因是废水甲醇超标、排内完成,而林德工艺脱硫、脱碳在一个塔的不同放气夹带甲醇;部位同时进行,工序相对单一、合理,便于操作设备腐蚀及堵塞,原因是电化学腐蚀、羰基管理,节省空间。赛鼎工艺的原料气在进洗涤塔铁生成。前四级预冷,氨冷工序复杂,而林德工艺原料气在装置运行不稳定时,首先应找出产生问题级预冷,氨冷简单。甲醇/水分离塔,赛鼎工的原因,对症下药才能快速找出解决方法。装置艺利用热再生塔底的贫液加压冷却后作为塔顶回运行中存在的问题受系统多方面的影响,有的因流,而且设计了氢氧化钠加碱装置来降低系统的素交叉或者互相影响,因此应综合考虑多方面的腐蚀,而林德工艺则采用内回流方式只用少量的影响,而且在调整过程中还应注意相关的负面影煤炭加工与综合利用COAL PROCESSING COMPREHENSIVE UTILIZATIONNo.12,2014神华宁媒甲醇四喷嘴气化装置运行技术总结蒋志容(神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司甲醇厂,宁夏银川750411)摘要:神华宁煤集团煤炭化学工业分公司甲醇厂60万ta甲醇项目气化装置采用华东理工大学的多喷嘴水煤浆加压气化技术制取粗煤气。自2010年投料成功运行至今,装置运行总体平稳,但因宁夏煤质不稳定、灰分波动大,造成烧嘴使用时间短,气化炉开停车频繁,对装置的长周期运行造成影响。本文对气化装置试车以来运行过程中出现的问题及相关优化改造情况进行了总结。关键词:四喷嘴气化装置;技术措施;技术革新;总结中图分类号:TQ545文献标识码:A文章编号:1005-8397(2014)12-0020-051装置简介际专利主分类号C10J3/56)专利技术,由中国天神华宁夏煤业集团煤炭化学工业分公司甲醇辰化学工程公司工程设计。项目于2007年3月厂60万ta甲醇气化装置采用兖矿集团有限公司、开工建设,采用两台棒磨机、三台气化炉,两开华东理工大学拥有的《多喷嘴对置式水煤浆或煤备。气化炉壳体内径3880mm,砌筑耐火砖后粉气化炉及其应用》(专利号ZL981106161,国炉膛内径2762mm,设计单炉处理干煤1960td,有效气(标准状态)产量为11万mh,气化炉收稿日期:20141205操作压力(表压)40MPa,高压煤浆泵选用德国作者简介:蒋志容(1981—),女,重庆垫江人,2004年毕Feluwa生产的软管隔膜泵。业于华北科技学院化学工程与工艺专业,神宁夏煤业集团煤炭气化装置于2010年3月18日一次投料试车化学工业分公司甲厂气化二车间副主任,助理工程师。成功,2010年5月17日产出合格甲醇,2010年响,如加大循环量会导致温度升高等。气净化工艺中,在能耗、环保、设计等方面具有目前回收的酸性气中,H2S、COS、HCN等定的优势。在运行中存在的问题,通过设计上可以送硫回收装置制取硫磺或者燃烧后送热电生的不断完善优化和运行经验的不断积累会逐步得成硫胺,兼具回收原料气和满足环保的要求。而到解决。对于CO2,由于我国煤制气以及其他煤化工企业参考文献多建立在西北等地区,没有配套建设使用CO2下游需求的工厂设施。因此,企业或科研单位尽可[赵渾秀,张忠平.石油天然气与煤制天然气生产区别和优势能在现有设施上进行改造和发掘。可以考虑在现[煤炭加工与综合利用,2014(6):9-14[2] Kopyscinski J, Schildhauer T J, Biollaz S M. 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