低温甲醇洗装置工艺模拟及改造研究

2012年8月2012第35卷第4期Large Scale Nitrogenous Fertilizer IndustryVe低温甲醇洗装置工艺模拟及改造研究钱华光,张述伟,管凤宝1,李燕,杨彩宁2(1大连理工大学化工学院,辽宁大连1160232西安近代化学研究所,陕西西安710065摘要:针对某化肥厂计划扩产的问题,应用化工过程模拟软件对原低温甲醇洗流程进行模拟,提出改造方案并模拟,达到了预期效果。关键词:低温甲醇洗改造模拟某化肥厂采用壳牌粉煤气化工艺技术,低温1原装置工艺流程及模拟甲醇洗工艺是 Lurgi公司专门为其设计的,整个甲原装置低温甲醇洗流程主要包括以下几部醇洗装置处理能力和操作弹性较大,H2回收率高,分:变换气预冷、变换气脱硫脱碳、中压闪蒸、再吸CO2产品产量高21。由于工厂计划扩产,要求在尽收、甲醇热再生、甲醇水分离等。量利用原装置的情况下新增一股原料气以提高产对于化工流程模拟,物性方法的选择是否恰能,因此需要对低温甲醇洗系统进行改造优化。应当,将直接影响所计算物性的精确程度,进而影响用化工过程模拟软件对低温甲醇洗系统进行全流模拟结果的准确性,因此正确选择物性计算方法程模拟,有利于掌握原装置的运行状况,进而对改至关重要。作者根据模拟软件的物性选择决策树造工况进行研究,确定改造方案,达到节能降耗和应用适当的物性方法进行全流程模拟,模拟结果减少投资的目的,为生产实践提供指导。主要参数及设计值对比见表1。表1原低温甲醇洗流程模拟结果主要参数原进料气001CO2产品气007克劳斯气体008循环甲醇004净化气010物流参数设计值模拟值设计值模拟值设计值模拟值设计值模拟值设计值模拟值摩尔组成,%CO2399173991799.65399.59472831726700.0000.00000010.00011755.1170.20.30000050.00000009248492.502HS+COS0.2400.2400.0000.00026.9627.1360.0000.0000.0000.000CH,OH0.00000260.0320.1031000999530.0070.0040.2670.2670.0000.0000.000其他0.07900860.0000047总流量/kmoh)843758437.5145301642.77518041050010505502405022.3压力(表)MPa3.2493.2490.0740.07400990.0993.0613.051温度A℃24.8-462-46.5-462通过模拟计算,模拟值与原设计值如表1所循环甲醇量及温度均与设计值相当;各流股的温示,模拟结果与原设计值吻合良好:二氧化碳吸收度偏差绝大多数在1~2K以内。从这一模拟结果来塔塔顶净化气流量偏差为-0.03%,温度偏差为0.3收稿日中国煤化工K;克劳斯气体中硫含量比设计值高0.167%,温度作者简CNMHG工大学化工学院化偏差为01K;二氧化碳产品气中CO2含量比设计学工艺专业硕士在读,从事化T过程模拟与优化研究。联系电话:值低0.059%,且在995%以上,温度偏差为1.6K;13795190584:F-mil: chandler520@126cm第4期钱华光等.低温甲醇洗装置工艺模拟及改造研究223看,该模拟软件是可靠的,基本可以满足工程设计改造需短期内实施;②改造后,各重要物流的工艺要求,从而对改造工况进行设计模拟,对整个流程指标应与原设计值相当:如净化气中硫含量应小的优化改造起到很好的指导作用。于10×106、CO2含量小于20×106,CO2产品气中CO2浓度应大于99%,放空尾气中硫含量应小于2改造方案10×106等;③改造后,不增加新的污染源根据工厂扩产计划,在原进料气基础上新增因为是新增一股进料气,所以需要同时配置股进料气,进料气压力(表)为378MPa,温度为一套净化系统(净化装置及循环甲醇),且此净化40℃,流量为18553kmo/h,组成见表2系统需尽量利用原系统装置。通过对该厂低温甲表2新增进料气组分醇洗装置的特点进行分析发现,原系统循环甲醇组成CO2H2N2 HS Ho Ar CH CO的温度较一般低温甲醇洗系统高,因此可考虑增体积分数,%37527476400470320.20.016146大冷量来降低原系统循环甲醇的温度,从而减少由表1和表2可知,新增进料气气量是原装原进料气净化所需的低温甲醇量,分流出部分低置设计值的22%,CO2含量比原设计值低36.17%,温甲醇供新增气净化。这样做的好处是不用增加硫含量比原设计值高0.23%。根据工厂的现状及低循环甲醇量就可净化新增气,且避免了新增一股温甲醇洗的工艺要求,改造方案需满足以下基本进料气后闪蒸塔、热再生塔负荷增加过大的问题原则:①考虑到现场设备及配管实际情况,新增设最大程度的利用了原装置,如果可行,采用后能给备不宜过多,原装置主流程不宜作大的改动,扩产整个工程节省大量的投资。净化气低温甲醇吸收塔新增气冷凝罐净化气循环甲醇压缩积原进料气冷凝罐净化气闪蒸罐克劳斯气体放空气体生口甲醇水杂质水图1改造前后的低温甲醇洗工艺流程实线部分为改造前流程;虚线部分+实线部分为改造后流程遵循以上原则和分析,确定改造方案如图1新增气(011)与中国煤化工个冷凝中虚虛线部分所示:①增大原系统氨冷器负荷使原罐,新增气中的CNMHG进入新系统低温甲醇温度降低,分流出一部分甲醇液净增的吸收塔内,假原系犹丌沉出米时低温甲醇化新增气;②新增加一个吸收系统来净化新增气:(005)脱硫脱碳净化至工艺标准。新增吸收塔分两2012年第35卷段,上段为脱碳段,下段为脱硫段,新增气中的硫部分贫甲醇给新增的吸收塔。对改造后的全流程化物在下段脱除,同时还脱除部分CO2。脱碳段出进行模拟计算,主要物流结果如表3所示。来的甲醇部分进入脱硫段,部分回到原装置二氧从表3的数据可以看出:改造后原进料气净化碳吸收塔上段。脱硫段出来的含硫甲醇液回到化气及新增气净化气都可达工艺标准,即硫含量原装置硫化氢吸收塔下段。小于10×10°,CO2含量小于20×10;CO2产品气的利用工厂富余的冷量,通过增加氨冷器的负浓度也大于99%;克劳斯气体中硫浓度有大幅提荷来降低循环甲醇的温度可行。通过模拟计算,循高;改造前后总的循环甲醇量不变。以上结果表环甲醇温度由原来的-465℃降到-51.5℃,循环甲明:改造方案充分利用了原低温甲醇洗装置,改动醇温度降低后,原装置中的原料气达到净化要求小,且可通过操作控制,维持原进料气进料生产,需要的循环甲醇量由原来的10500kmol/h降至8易于利旧和节能,通过较小的投资达到了增产的100 kmol/h,从而可以从原装置循环甲醇中分出目的。表3改造后低温甲醇洗流程模拟结果主要参数物流参数净化气010净化气012低温甲醇005低温甲醇006CO2产品气007克劳斯气008摩尔组成,%CO0.0010.0010.0009921943.90392.5750.0000.0000.000.00055834CH OH0.0030.0059995000240.1090.0000.0500.050其他0.000总流量/( kmol.b-)5032.82400.08100.0压力(表)/MPa3.01530740.099温度℃51.351.0-51.553.724.63结论置的改动小,投资较省,易于操作,符合技术改造经过以上研究,通过模拟计算,针对该化肥厂的要求。新增原料气以扩产的问題,提出新增一个吸收塔、参考文献个冷凝罐、一个换热器、增大冷量等措施对原装张文才化肥油改煤T程低温甲醇洗T艺设置特点分析置进行改造,模拟计算结果表明该改造方案可以大氮肥,2006,29(4):87-90.[2]董忠民.鲁奇型低温甲醇洗工艺探讨[J.大氮肥,1995:474-达到预期效果,实现增产的目标。此改造方案对装PROCESS SIMULATION OF RECTISOL UNIT ANDTRANSFORMATION STUDYQian Huaguang, Zhang Shuwei, Guan Fengbao, Li YanDepartment of Chemical Technology, Dalian University of Technology, Dalian 116023)Yang Canning(Xi'an Research Institute of Modern Chemistry, Xi'an 710065Abstract With a plan to have the capacity expanded in a chemical fertilizer plant a chemical processsimulation software is applied to simulate the existing Rectisol process and a transformation scheme is pro-posed and simulated and the expected effect achievedKey words: Rectisol; transformation; simulationV山中国煤化工。CN欢迎投稿、欢迎订阅、欢赳刊登厂告!