低温甲醇洗技术在16万吨/年煤制油装置中的应用

化工进展2015年第34卷第1期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS285·应用技术低温甲醇洗技术在16万吨/年煤制油装置中的应用齐亚平,张培忠,于化龙(内蒙古伊泰煤制油有限责任公司,内蒙古鄂尔多斯0103000摘要:介绍了伊泰16万吨/年煤制油示范项目中低温甲醇洗工芑的应用情况,阐述了该工艺在安装和运行中存在的问题以及改进措施。运行结果显示,改造效果较好,甲醇消耗控制在1.13kg/m3,系统中的水含量降低至0.5%以下,用变换气代替低压蒸汽毎年节约蒸汽用量6680t。分析了该工芑流程的特点。实践证眀该工艺先进成熟,净化度高且净化气质量稳定,能够满足生产需要,在煤炭间接液化示范装置中的应用是成功的关键词:煤制油;低温甲醇洗;合成气净化;酸性气脱除中图分类号:F42672文献标志码:A文章编号:1000-6613(2015)01-0285-04DOI:10.16085/issn.1000-6613.2015.01.050Application of Rectisol wash process in 160000 t/a coal to liquids plantQl Yaping, ZHANG Peizhong, YU Hualong( Inner mongolia Yitai Coal to Liquids Co, Ltd, Erdos 010300, Inner Mongolia, ChinaAbstract: Application of Rectisol wash process in the Yitai 160000 t/a coal to liquids demonstrationproject is introduced. The problems of installation and operation, and the improvement measures arepresented. Operation results show that good improvement is achieved, methanol consumption iscontrolled at 1. 13kg/m, water content is reduced to less than 0.5%, shift gas instead of low pressuresteam saves steam consumption by 60680 t/a. The characteristics of the technological process isanalyzed. Application of the Rectisol wash process in indirect coal liquefaction demonstration plant issuccessful. It is an advanced process with high degree of purification and stable quality of purified gasKey words: coal to liquids; Rectisol; coal gas purification; sour gas removal低温甲醇洗( Rectisol)工艺是20世纪50年代油等气体净化装置中4。随着我国现代煤化工的初由德国林德( Linde)公司和鲁奇( Lurgi)公司发展,低温甲醇洗工艺裝置逐渐向大型化、节约联合开发的一种用于高浓度酸性气体的净化工艺。化,环境友好型发展,成为现代新型煤化工特别是与聚乙二醇二甲醚法( Selexol)、N甲基吡咯烷酮大型煤化工装置的首选净化工艺。法( Purisol)等酸性气物理吸收工艺相比,采用低内蒙古伊泰煤制油有限责任公司16万吨/年煤温甲醇洗工艺具有气体净化度高、选择性好,并且间接液化示范项目于2006年5月开工建设,2009可浓缩HS气体做为克劳斯( Claus)硫回收原料气年3月20日首次投料试车成功,打通了全部流程,同时副产高纯度CO2气体等特点2。1953年,在2009年3月27日顺利产出我国煤间接液化工业化南非 Sasol建成第一个用于处理鲁奇( Lurgi)加压第一桶合格成品油。主要工艺过程为:以煤为原气化制煤气的工业规模示范装置。20世纪70年代料,水煤浆加压气化产生的粗煤气经中温耐硫变换末,我国引进了三套由林德( Linde)设计的低温甲单元部分变换,调节H2/CO比后,经低温甲醇洗装醇洗装置。随着工艺的不断优化和改进,低温甲醇收稿日期:2014-10-17:修改稿日期:2014-10-2洗工艺被广泛应用于国内外合成氨、城市煤气、工第一作者:齐亚平(196-),男,高级工程师,从事企业管理、煤化业制氢、甲醇合成、煤制天然气、煤制烯烃、煤制工技术革新与突破、生产运行管理工作286·化工进展2015年第34卷置脱除酸性气后,送至油品合成单元合成油品。吸收塔底部预洗段。至今,通过多次工艺优化和调整,已达到满负12原料气H2SCO2吸收荷、长周期、连续稳定运行。低温甲醇洗装置在原料气进入H3S吸收塔下部预洗段,在此微量煤间接液化示范装置中起着至关重要的作用,其的组分如NH3和HCN等被一股来自H2S吸收塔进对合成气净化程度的高低以及其运行的稳定性料冷却器的小流量-50℃过冷富甲醇液洗涤。预洗直接影响油品合成单元的正常生产和催化剂的使甲醇通过H2S吸收塔塔底液位阀控制离开,进入预用寿命。几年来,对低温甲醇洗工艺进行了若干洗甲醇闪蒸加热器换热后温度升至10℃,在预洗次技术优化,达到了良好的效果,完全满足煤间闪蒸罐闪蒸再生接液化对净化合成气的要求经过预洗的气体通过升气管进入H2S吸收塔上低温甲醇洗工艺流程简介部主洗段。来自CO2吸收塔塔底的CO2饱和甲醇在H2S吸收塔主洗段洗涤H2S和COS。来自CO2吸收伊泰16万吨/年煤制油低温甲醇洗工艺流程见塔塔底的部分富CO2甲醇溶液经过HS吸收塔进料图1。冷却器换热至-50℃,通过正比于原料气流量的流1.1原料气的预冷量比例控制加入至H2S吸收塔的顶部。富H2S甲醇变换气基本参数如下:流量178000m/h,温溶液通过液位阀控制离开H2S吸收塔主洗段集液度40℃,压力3.sMPa(A);组成为28.36‰(摩糟,送至中压闪蒸塔闪蒸再生。总硫含量低于尔分数,下同)CO2和0.034%H2S10u几脱硫气体离开H2S吸收塔塔顶进入CO2吸来自变换单元的变换气,经过原料气净化气收塔下部的CO2洗涤冷却段。换热、原料气深冷气,将原料气冷却至10℃左右CO2吸收塔中,气体吸收采用再吸收塔来的闪进入氨洗涤塔以降低NH3和HCN含量,原料气出蒸再生的-53℃冷甲醇作为主洗甲醇,热再生塔来氨洗涤塔塔顶与循环气混合后,喷λ由CO2吸收塔的热再生的-48.6℃冷甲醇作为精洗甲醇。精洗甲进料泵来的小流量甲醇液体防止水低温结冰。最醇通过正比于气体流量的流量比例控制加入至CO2后,原料气经终冷换热器进一步冷却,通过气液分吸收塔塔顶离器,分离后的气体(-21.0℃,3.43MPa)进入H2SCO2吸收塔塔顶净化气(CO2≤0.064%,H2S+克劳斯气去硫回收13西l5净化气B变换气2L2016789图1伊泰16万吨/年煤制油低温甲醇洗工艺流程简图-H2S吸收塔:2_CO2吸收塔:3—中压闪蒸塔:4再吸收塔:5—热再生塔:6甲醇水塔:7—尾气洗涤塔:8—氨洗涤塔:9气液分离器;10—回流罐;11—热变换气分离器;12_H2S吸收塔进料泵:13—主洗泵:14-CO2吸收塔进料泵;15—循环气压缩机;16原料气深冷器;17—贫甲醇过冷:18—甲醇循环冷却器;19—闪蒸甲醇深冷器:20再冷却器:21—氨过冷器:22—热变换器再沸器齐亚平等:低温甲醇洗技术在16万吨/煤制油装置中的应用87·表1酸性气脱除主要工艺指标遮挡板,改变气体的流向。同时,避免高速流动酸性气指标CO2气体直接进入百叶窗,进而防止带走更多的样品气CO2(体积分数)%HS/HL, L甲醇。原料气24.26-37.38500-1700将再吸收塔三段中第93块至第89块塔板去净化气掉,每块塔板的板间距为430mm,增加2150mm的空间:将尾气洗涤甲醇的分布器分别通过第93块CoS≤10μLL)在原料气终冷换热器和原料气净化至第89块塔板引至第88块塔盘上,在第93块塔板气换热器复热,回收冷量后浄化产品气[30℃,横梁上新增丝网除沫器,尾气出口原有除沫器3.3MPa(A)]送出界区。酸性气脱除主要工艺指标保留见表1。对再吸收塔进行了技术改造和优化,每吨油甲2低温甲醇洗装置运行情况醇消耗控制在606kg,即1.12kg/m3(净化气)远低于同类型低温甲醇洗装置甲醇消耗量119kgm3(净2.1基本情况化气)的指标。16万吨/年煤间接液化示范项目低温甲醇洗装3.,2降低甲醇循环中水含量改造置于2009年3月底试车成功,达到50%负荷,2009在洗氨塔和H2S吸收塔之间,增设气液分离年12月,达到100%负荷。从2011年7月开始至器,并将气液分离器分离下的溶液引至热再生塔回今一直以105%以上的高负荷运行,平均日产各类流罐,由热再生回流泵打到热再生塔顶部,流经塔油品500吨。盘后在热再生塔底部通过再沸器实现甲醇中水的浓2存在问题缩,再生塔底部的液体送到精馏塔进行甲醇/水的(1)再吸收塔在现场安装时发现问题:再吸收精馏,脱除部分水分。为了进一步降低贫甲醇中水塔二段甲醇进料口和CO2产品气出口几乎在同一标含量,减少甲醇循环量,减少冷量损失,又进行了高。这样,在实际生产中,高速流动的CO2会夹带第二次改造,将甲醇水分离器分离下的溶液直接引着大量的甲醇来不及破沫沉降,并且超过了气相出至甲醇水分离塔,进行处理。通过技术改造,有效口除沫器能力,造成大量的甲醇消耗,影响装置的防止了低温甲醇洗系统中的水含量长时间超标。从正常生产;再吸收塔三段设计中存在问题:甲醇进而避免了设备腐蚀。同时也降低了热再生塔的热量料口和尾气放空口的净高度为250mm。在生产负消耗。荷100%时,塔板的液层厚度约100~250mm,加3.3氨过冷器和再冷却器加副线上泡沫层高度,实际操作中已经十分接近气相出口在2014年的大检修中,对低温甲醇洗装置中的下沿,会存在严重的气液夹带现象,造成甲醇消氨过冷器和再冷却器增加了副线,以便在氨过冷器耗增加,甚至影响装置的正常运行。和再冷却器发生泄漏时,可在线隔离检修,避免引(2)原工艺流程中,变换气经洗氨塔后直接进起甲醇循环系统中NH3含量超标甚至发生NH3结入H2S吸收塔,这样变换气会夹带大量水汽进入甲晶,从而引起非计划停车。检修后系统贫甲醇中醇循环系统,从而引起贫甲醇中水含量增加,影响NH3含量恢复到小于30mg/的水平对H2S和CO2的吸收,同时增加冷量的消耗(3)2014年4月,在日常分析数据中发现贫煤间接液化低温甲醇洗的技术特点甲醇中NH3含量增大。经过一段时间的分析排除,4.1甲醇消耗低找到了贫甲醇中NH3含量超标的原因,是低温甲醇甲醇有很强的吸收能力,这就意味的甲醇循环洗装置中氨过冷器发生泄漏,造成甲醇循环系统量和再生量较少。甲醇对H2S、CO2等酸性气体有NH3含量增高,因氨过冷器没有副线,无法切出在很强的吸收能力,而对N2、CO及CH4等气体的吸线检修消漏。收能力较小,如表2所示。相比于合成氨装置,要3技术改进措施及效果求净化气中的CO2浓度小于20~30μLL;煤制油装置中低温甲醇洗装置净化后的合成气是用于油品3.1再吸收塔改造合成,净化气中的CO2体积分数保证值只要小于在再吸收塔二段原CO2气出口的百叶窗前增设1%即可,因而本低温甲醇洗装置,可用较小的贫·288·化工进展2015年第34卷表2气体在-40℃甲醇中的相对溶解度的酸性气脱除技术,在伊泰16万吨/煤制油示范组分Hs COs C项目已经历5年多的运行,虽然存在一些问题,但相对溶解度5936100027001200080013是经过改进和优化后达到了较好的效果,即:甲醇消耗控制在1.13kg/m3(净化气);甲醇循环系统中甲醇流量即可达到CO2吸收要求。的水含量降低至0.5%以下;用变换气代替低压蒸同时对再吸收塔进行了技术改造和优化,甲醇汽每年节约蒸汽用量60680。实践证明低温甲醇洗消耗控制在60kg油,即1.13kg/m3(标况下,净技术是可以满足油品合成需要的,其在煤间接液化化气)远低于同类低温甲醇洗甲醇消耗1.19kg/m范装置中应用是成功的,为未来大规模煤间接液(标况下,净化气)指标。化项目的建设积累了丰富的技术经验、提供了有力4.2甲醇循环系统中水含量低的技术保证和支持。甲醇循环系统中贫甲醇中的水含量由改造前参考文献1%左右,降到改造后小于0.5%,极大地降低了甲醇循环系统中的水含量,进而减少了冷量消耗,降[1] Koytsoumpa E I, Atsonios K, Panopoulos K D, et al. Modelling andassessment of acid gas removal processes in coal-derived SNG低了低温甲醇洗系统中的甲醇循环量production[J]. Applied Thermal Engineering, 2015, 77(in progress4.3蒸汽消耗低[2]刘庆.NHD和低温甲醇洗酸性气脱除工艺的比较和选择.煤化甲醇的沸点温度为647℃,甲醇再生消耗的热量少,同时本低温甲醇洗装置采用热变换气作为热[3]赵鹏飞,李水弟,王立志.低温甲醇洗技术及其在煤化工中的应再生再沸热源,从而极大地减少低压蒸汽的用量,用.化工进展,2012,31(11):24422448只在开停车过程中使用低压蒸汽,从而进一步减少4 Manuele Gatti, Emanuele martelli, Francois Marechal,ea.了低压蒸汽的用量。在正常工况下,节省低压蒸汽Review, modeling heat integration and improved schemes of用量7585kg/h,年节约蒸汽用量60680,按30元Rectisol-based processes for COz capture[J]. Applied Thermalerng,2014,70(2):1计,每年节省运行成本182万元。[5] Li Sun, Robin Smith. Rectisol wash process simulation and analysis[JI.5结语Journal of Cleaner Producion, 2013, 39: 321-328[6]何鹏,李荣,马永贤降低低温甲醇洗工艺甲醇消耗技术改造U低温甲醇洗技术作为大型新型煤化工项目首选石油化工应用,2013,31(3):94-9一必必一公一奶一必西一一的必一一一也一必一化学工业出版社好书推荐GUTI YANGHUAWU固体氧化物燃料电池新型材料马文会、于洁、陈秀华著固体氧化物燃料电池本书主要结合国内外固体氧化物燃料电池材料的硏究进展,探讨钙钛矿型复合氧化物电新型材料解质材料、阴极材料和阳极材料及其组成单电池的制备工艺和性能,以期对固体氧化物燃料电池技术的研究有所推动。可供从事固体氧化物燃料电池和新材料研究与开发的科研人员、企事业单位的技术人员和管理人员阅读,也可供能源、化学、材料等相关专业教师和学生参考心书号:978712221238定价:680元☆出版时间:2014年10月开本:1如需更多图书信息,请登录www.cip.com.cn服务电话:010-64518864518899(销售中心)也可登录当当网、京东商城、卓越网搜索书名下单购买邮购地址:(100011)北京市东城区青年湖南街13号化学工业出版社如要出版新著,请与编辑联系。联系电话:010-64519433