Shell煤气化制甲醇之低温甲醇洗装置洗涤甲醇消耗偏高的原因及对策

第47卷第3期化肥设计June 20092009年6月.Chemical Ferilizer Design●29●生产技术IShell煤气化制甲醇之低温甲醇洗装置洗涤甲醇消耗偏高的原因及对策石自更,王峰(龙宇煤化工有限公司甲醇厂",河南水城476600)商要:介绍了低温甲醇洗装置在试车过程中出现的问题;分析了该装置甲醇消耗偏高的原因;提出了解决问题的思路和办法;总结了系统调整和技术改造后取得的效果。结果表明,甲醇消耗从800 kg/h下降到155 kg/h。关键词: Shell煤气化;甲醇;低温甲醇洗装置;酸性气体中圈分类号: TQ223. 121文献标识码:A文章编号:1004 - 8901 (2009)03 -0025 -04Reasons and Countermeasures for Washing Methanol Consume Being Too High in RectisolPlant of Methanol Made by Shell Coal GasificationSHI Zi-geng, WANC Feng( Methanol Plant of Longru Coal Chemical Enginering Company led. ,Yongcheng Henan 476600 China)Abtract; Author has intoduced the problems existed cnnission process of Rectiol Plant; has analyzed the reaons of methanol consune being toohigh of this plant; has preented the thinking and method of these problems to be solved; has summariued the eleet obtained after technical adjustmentand rfoformationn for this eystem. Reeult indicate that the methanol consume is reduced from 800 kg/h to 155 kg/h.Key words: Shell coal gification; methanol. Rectiol plant; acid gas河南龙宇煤化工有限公司的煤制甲醇项目于流失的第②种情况也可以排除。2008年3月建成投产,气体净化装置采用德国鲁奇低温甲醇洗生产技术在国内外已经应用几十年,工艺,设计处理变换气体212128 m'/h ,操作弹性为气体净化指标完全达标,惟- -觖陷就是气体夹带甲醇60%~110%,装置的设计适应于气化装置多煤种量较大,造成装置甲醇消耗居高不下，这也是国内很变化的需要。自装置投产以来，甲醇消耗一直居高多装置的通病。笔者针对如何减少气体夹带甲醇,降不下。在工艺设计中,甲醇消耗保证值最大为低装置甲醇消耗而采取的措施进行论述。135 kg/h,其中排污甲醇量为50 kg/h,其他甲醇消1吸收系统 .耗正常为50 kg/h,最大为85 kg/h;而在实际生产过程中,甲醇每月消耗多达600 t,即甲醇消耗为800我公司粗煤气洗涤塔仅1台,洗涤塔分为五段吸kg/h,远远高于设计值。收。变换装置来的粗煤气依次经过原料气换热器、原从工艺原理上分析,甲醇流失的原因有几种:料气冷却器、氨洗涤塔.原料气深冷器,气体温度降至①气体夹带,主要有合成气、二氧化碳气体、尾气、-17.1C,然后从底部进人洗涤塔,依次经过预洗酸气的夹带;②装置的跑冒滴漏;③再生系统排放段、H2S吸收段、二氧化碳吸收段、主洗段、精洗段,废水中甲醇含量偏高,造成甲醇流失。本公司低温分别吸收粗煤气中的NH, , HCN, H,S,COS,CO2等甲醇洗装置的甲醇水塔再生效果较好,塔顶甲醇蒸物质,洗涤后的气体从塔顶出来,分别经过原料气汽的水含量控制在1%以下,塔底的废水甲醇含量深冷器和原料气却冷器换热后,送人甲醇合成工小于100x10-6,全部达到设计要求，甚至有时废水序。低温甲醇洗装置吸收系统工艺流程见图1。甲醇含量低至(5~6)x10-6,因此甲醇流失的第31大项目:河南省煤化工重大项目。种情况可以排除。在装置试车期间，气密工作非常作者简介:石自更(1966年-),男,河南濮阳人,1989年毕业于郑州完美,设备的跑冒滴漏情况基本消除。装置在水联工学院无机化工专业.高级工程师,副总经理,总工程师,从事化肥运期间,进一步对装置的缺陷进行消除，因此甲醇生产企业合成氨、甲醇生产技术管理工作。化肥设计.2009年第47卷二凯化雇气体情贫甲静关施专甲事合成装辈主庆甲壁新增面孔12-4100同力印后半贫甲路粗自变换装置洗路硫化氢预庆甲晚圈2洗涤塔第 105块塔盘改造方案圈1低温 甲醇洗装置吸收系统工艺流程由于奇数塔盘与偶数塔盘的受液盘错位分布,1一原料气换热器;2- -原料气冷却器;3-氨洗涤塔;4- -原料气探冷这样从贫甲醇人口管来的液体就直接进人到103器;5一恍涤塔层塔盘的受液盘中,不再经过104层和105层塔盘,通过对合成气中的甲醇含量进行分析,发现甲其他不改变。此项改造可以增加气相中携带液相醇的含量超标，设计值为200 x 10-*,而实际为的沉降距离,减少夹带。第105块塔盘距离塔顶的0.36%。装置在2008年3~10月期间。由于气化装除沫器为1 200 mm,改动以后液相沉降距离增至置处于试车阶段,装置负荷较低,气化装置的氧负2000mm。由于第105层和第104层塔盘没有液体荷在55% ~ 85%之间,由于气化烧嘴频繁跳车,造经过，只是作为汽相的通道,这2块塔盘就可以起成低温甲醇洗装置的负荷在130 ~ 150 km'/h之间到除沫器的作用,以阻止液体向上夹带。由于洗涤波动。系统负荷较低,闪蒸的二氧化碳气体量偏塔的吸收能力是按照120%的洗涤能力进行设计,低,二氧化碳气体减压闪蒸带来的冷量就少,这势从原理上讲,减少2层塔盘的吸收,不会影响洗涤必造成洗涤甲醇温度较高,塔顶主洗甲醇温度为塔的整体洗涤效果。2008年11月~2009年1月期间,气化装置负. -48 C ,贫甲醇洗涤温度为-45 C。为降低系统荷增至95% ~ 102% ,低温甲醇洗装置的负荷在180温度,3台氨冷器的出口甲醇、工艺气温度全部降至~210 km'/h之间波动,系统温度大幅度下降,主洗正常设计值,但系统冷量没有大的改善,主洗甲醇甲醇和贫甲醇洗涤的温度降至-52 C左右。这主和贫甲醇洗涤的温度仍然徘徊在原地。为了弥补要是由于大量被吸收的二氧化碳气体送人再吸收洗涤甲醇温度偏高的负面影响,防止洗涤塔出口塔,通过减压闪蒸带来大量冷量。二氧化碳气体量H,S和CO2超标,采取增大洗涤甲醇的流量的改进越大,节流制冷效果越好,系统温度越低。在装置措施;而该做法更加加剧了系统温度的升高,究其满负荷运行期间,洗涤塔出口工艺气中夹带甲醇含原因是由于洗涤甲醇的机械动能转化为热能所造量降至100 x 10-以下,洗涤塔出口各项工艺指标全部达标,运行工况良好。成的。2008年11月中下旬,气化负荷大幅增加。112酸性气体回收系统月19日,洗涤塔出口合成气中甲醇夹带量突然增2.1工艺流程大,造成下游设备合成气压缩机的一-级人口分离器酸性气体回收系统主要包括富硫化氢甲醇的的液位上涨频繁,每小时排放甲醇高达15 t。该现H2S浓缩、酸性气体的生成、酸性气体中甲醇的分象说明洗涤塔出口的工艺气夹带甲醇比较严重,装离、酸性气体的进- -步浓缩。 酸性气体回收系统工置在11月20日被迫停车检修。经过内部检查,塔艺流程见图3。盘没有问题,塔顶叶片式除沫器存在轻微变形,除水预洗甲尊二氧化碳气体沫器的箱体底部钢板略微向上凹,但不影响叶片式来自再吸收塔去再吸收塔除沫器正常使用。经过与塔内件技术提供商和鲁富碳化氢申游求甲座奇公司共同协商,-致认为塔顶的液相沉降距离偏来自甲国本”小是造成气体夹带甲醇严重的主要原因,特别是在去甲醇水塔。高负荷下该现象会加剧。经过仔细核算,采取的改图3 酸性气体回收系统工艺流程造方案是对105层塔盘(塔最高层)进行改动,在1-热再生塔;2- -再佛器;3-甲醇水塔泵;4-预洗甲醇最终换热105层塔盘的受液盘上开设12个φ100mm的圆器;s-回流泵;6-热再生塔冷凝器;7 -回流槽;8一克劳斯气加热孔,见图2。器;9-克劳斯/二氧化碳换热器;10-酸气分离器:11-冷凝器第3期石自更等Shell 煤气化制甲醇之低温甲醇洗装置洗涤甲醇消耗偏高的原因及对策.31●(1)洗涤塔的H2S吸收段的富二氧化碳甲醇确保甲醇水塔循环甲醇中的水含量控制在1%以吸收H2S后,首先送人中压闪蒸塔,闪蒸出有用的下,甲醇水塔再沸器也几乎在100%负荷下运行。.H2和CO后,进人再吸收塔,在再生塔的MI段和IV回流槽的液位居高不下,经常在80% ~ 100%之间段依缩后,送人热再生塔的热再生段进行再生,其徘徊,而且需要双泵运行才能保证回流槽的正常液目的是脱除甲醇中的CO2和H2So位。按照常规,洗涤塔的负荷不同,热再生塔需要(2)热再生塔的再沸器与甲醇水塔提供热量,输人的热量也是不一样的。假如洗涤塔60%的负热再生塔的I段一热再生 段内富H2S甲醇被来荷下要运行热再生,需要输入的热量大约为64%,自塔底和甲醇水塔的甲醇蒸汽进行汽提而再生,汽如果你用76%的热量输人替换64%的热量输人,热提后甲醇中H2S气体从热再生段的塔顶闪蒸出来,再生塔顶部的温度就会升高到85 C ,这样,使到达随后依次通过一-系列换热器以冷凝夹带的甲醇。顶部的甲醇蒸汽更多,从而超过了冷凝器的处理能(3)经过预洗甲醇最终换热器和热再生塔冷力。由于热再生塔冷凝器出口温度升高,并使回流凝器,H2S气体温度逐渐降低至40 C ,大部分甲醇甲醇的量升高达到141% ,导致回流甲醇的流量超被冷凝下来,然后进人回流槽, H2S气体与夹带的甲.过了1台泵的处理能力,故需双泵运行,即输人到醇进一步分离。再沸器的蒸汽增加了12%。因此,根据系统负荷高(4)出热再生塔回流槽的H2S气体进入克劳低,控制好热再生塔顶部温度(最佳温度为82 C),斯气加热器、克劳斯/二氧化碳换热器,温度降至即合理控制再沸器的热量，是降低酸气夹带甲醇的-35 C ,然后进入酸气分离器,进一步分离H2S气决定性因素。体夹带甲醇,同时对HS气体进行提浓，最后HS222进入酸气分离 器的气体温度偏高气体在克劳斯气加热器加热后送到碗回收装置。克劳斯/二氧化碳换热器出口H2S气体温度正常装置自原始开车以来,酸性气体夹带甲醇量较在-35 C,而实际气体温度在-11 ~48 C之间波动。大,甲醇损失设计在0.12% ,实际高达1% ~3%。造成进人酸气分离器的气体温度偏高有以下原因。在硫回收装置不具备开车条件时,酸性气体全部送(1)回流槽的出口温度偏高的主要原因是热到酸气火炬,在酸气火炬的导淋处排出大量甲醇。再生塔冷凝器换热能力较差或热再生系统的再沸硫回收装置开车后,由于制硫燃烧炉炉膛温度忽高器热量偏高。忽低,硫磺品质降低,出现大量黑硫磺,经常造成液(2)进入克劳斯/二氧化碳换热器的CO2量较硫管道堵塞,硫回收装置无法正常运行。少。来自再吸收塔的I段闪蒸出的CO2,部分进人2.1酸性气体夹 带甲醇原因分析克劳斯/二氧化碳换热器。该股CO2气体温度- -般22.1进入回流槽气体温度偏高在-60C左右,当低温甲醇洗装置负荷较低时,再从热再生段塔顶闪蒸出来的酸气,温度在吸收塔闪蒸的CO2较少时,就会造成克劳斯/二氧76.5 C ,经过2台换热器换热后,温度降至40 C,化碳换热器出口H2S气体温度偏高。虽然酸气分实际工况的温度在52 ~ 68 C之间波动,较高的温离器为提浓酸气,有1股温度较低( - 56 C )的甲醇度造成部分甲醇未被冷凝而进入下游设备,特别是对酸气进行洗涤,但由于该股甲醇流量在设计上较酸气温度高于64.7 C时,甲醇损失加剧。在排除低(1.667 m'/h) ,不能从根本上降低酸气分离器出热再生塔冷凝器(水冷器)换热器设计存在问题后,口酸气温度,势必造成甲醇损失。又怀疑设备制造存在问题,遂重新制造1台新的换223酸 气分离器到回流槽排放不畅热器。投入使用后，换热器的出口温度显著降低,酸气分离器的安装位置在标高12m处,回流最低降至50 C,但还是没有达到设计值要求的槽的安装位置在标高6 m处。酸气分离器分离的40 C。遂对预洗甲醇最终换热器的运行工况进行调甲醇及分离器的自身洗涤段喷淋的甲醇通过底部整,加大了预洗甲醇流量,这样虽然可以降低甲醇导淋管线排至回流槽。该管线共分3段,前2段是最终换热器出口的酸气温度,使热再生塔冷凝器的水平管线,第3段为垂直管线。出口酸气温度降至45C,但导致预洗甲醇的流量由于酸气分离器的内部压力较低(0.15 MPa),增大,使酸气中的CO2含量增大,降低了酸气浓度,管线较细,甲醇不能较快排至回流槽,很容易造成给酸气提浓工作带来负面影响,同时也影响硫回收酸气夹带甲醇。为消除此影响，把水平管线全部改装置的正常运行。为倾斜度为45°的管线,以确保甲醇顺畅正常排放。在装置开车初期,为保证热再生塔再生彻底合同时对酸气分离器的丝网除沫器进行改造,厚度由格,热再生塔再沸器几乎在100%负荷下运行。为100 mm增至200 mm,以减少甲醇夹带。●32●化肥设计2009年第47卷224酸气分离器 出口酸气流过大器后温度较高,主要是由于闪蒸出的二氧化碳气体造成酸气流量过大的原因主要是再吸收塔的量偏低所造成的,这势必造成夹带甲醇量的增大。H,S浓缩段出现问题。当再吸收塔的H2S浓缩段针对再吸收塔的I段闪蒸出的二氧化碳气体的汽提氮气量偏低时,大量的二氧化碳气体没有被夹带甲醇现象,采取的改进措施是:①提高系统负闪蒸出来,而是随着富H2S甲醇进人热再生塔。由荷,以大幅降低装置甲醇消耗量;②降低进人原料于热汽提效应,大量二氧化碳气体闪蒸出来,降低气深冷器I段的甲醇温度,提高氨冷器的冷量,从了H,S气体的浓度,同时造成酸气流量增大,无疑根本.上降低二氧化碳气体夹带的甲醇量。增大了甲醇最终换热器、热再生塔冷凝器、克劳斯/5结语二氧化碳换热器的换热负荷,造成酸气温度偏高,最终导致酸气夹带甲醇量增大。因此,根据装置负(1)通过系统调整和技术改造,大幅降低了装荷不同,合理控制再吸收塔汽提的氮气量是降低酸置排放气体中的甲醇夹带量,特别是减少了合成气性气体中二氧化碳量的关键。.和酸气中的甲醇夹带量。目前装置甲醇消耗量可控制在135 kg/h以内。3尾气系统(2)气体夹带甲醇是一个比较复杂的问题,不再吸收塔排放的尾气,分2股分别进人氮气冷仅受到多方面因素影响,而且有的因素交叉或相互却器和氨深冷器,汇集后进入尾气洗涤塔,洗涤甲.影响,因此应充分考虑多方面因素,在系统调整时醇后送人高点放空。由于排放的尾气温度较低,尾还应注意相关的负面影响。壳牌气化装置为解决气中夹带甲醇量较低,而且尾气再次经过除盐水洗合成气冷却器出口温度高的问题,不断进行原料配涤,尾气中夹带甲醇量在正常指标内,尾气夹带甲.煤。当煤种发生变化时,原料煤的有效组分亦发生醇的影响可以不予考虑。变化,H2S含量也发生变化。为适应煤种的变化,低温甲醇洗装置洗涤粗煤气的组成发生变化，会影响4二氧化碳气体 系统装置再生系统的运行工况。再吸收塔I段排放的二氧化碳气体经过原料(3)装置负荷高低是影响装置经济运行的关气深冷器换热后气体温度在2~5 C。在这么低的键因素。气化装置的负荷发生变化,会影响整个系温度条件下,该股二氧化碳气体夹带甲醇的可能性统的各种平衡。在装置低负荷运行时,合理优化洗不大。再吸收塔I段闪蒸出的二氧化碳气体分为2涤甲醇流量,特别是主洗甲醇流量,可以避免冷量损股,分别经过克劳斯/二氧化碳换热器和闪蒸气深失。 调整汽提氮气流量,增加氨冷器冷量,降低酸性冷器,汇集后与原料气深冷器出来的二氧化碳气体气体流量 装置加减负荷平稳进行,不仅可以避免系再次汇合,最后送人二氧化碳压缩机。在较低负荷统大幅度波动,也会大幅减少循环甲醇的损失量。下,再吸收塔I段闪蒸出的二氧化碳气体经过换热收稿日期: 2009-03-10行业信息全国人大常委会通过《食品安全法》2009年2月28日全国人大第11届第7次常委会通过<食品安全法> ,国家主席胡锦涛发布第9号主席令公布。《食品安全法>的主要内容有以下几项:①理顺体制,突出全程监管,加强对食品添加剂的监管,统- -食品安全标准等制度创新;②规定国务院设立食品安全委员会作为高层次的议事协调机构,将对食品安全监管工作进行协调和指导;③提出统- -制定 食品安全国家标准的原则;④明确国家建立食品安全风险监测和评估制度;⑤加强对保健食品、名人代言食品广告等的监督;⑥对利益驱动下的违法行为亮出利剑,规定除没收违法所得外,还处以最高多达没收物价值金额10倍的罚款,并吊销许可证;⑦对监管失职、渎职行为依据不同情况设置了相应处罚措施。肥料是粮食(农作物)的粮食。粮食是人类生存最基础的物质之一。粮食安全是我国的基本国策,其包括数量上的安全和质量上的安全。生产和施用肥料(化学肥料和有机肥料)包括肥料质量和施用方法.会直接(或间接)影响粮食(农产品)的质量,也会直接(或间接)影响人体的健康和安全,如肥料中的重金属含量和农产品中硝酸盐含量等。为此,化肥行业应重视《食品安全法> ,学习(食品安全法> ,执行<食品安全法>。(冯元琦供稿)