低温甲醇洗热再生系统的优化探讨

第3期王彦涛:低温甲醇洗热再生系统的优化探讨133低温甲醇洗热再生系统的优化探讨王彦涛(鹤壁煤电股份有限公司化工分公司,河南鹤壁458000)摘要:概述了低温甲醇洗工艺原理及流程,分析了鹤壁煤电股份有限公司化工分公司低温甲醇洗装置目前存在的间题,并探讨了优化措施。关键词:低温甲醇洗;装置;存在问题;优化措施中图分类号:TQ223.12·1文献标识码:B文章编号:1008-021X(2014)03-0133-011概述作为冷却介质的换热器对005001中的甲醇降温。净化后的鹤壁煤电股份有限公司化工分公司低温甲醇洗工艺采气体(主要成分:CO、H2)由吸收塔顶出来后经过2个换热器用的是50年代初由鲁奇公司研发的一种气体净化工艺。该将冷量回收净化气体进人下一工段;从吸收塔出来后的甲工艺以冷甲醇为吸收溶剂,利用甲醇在-46℃低温高压下对醇分为三路分别进入中压闪蒸塔002和热再生塔00004,酸性气溶解度极大的优良特性,脱除原料气中的酸性气体。从吸收塔来的甲醇分两路进人中压闪蒸塔的上塔和下塔,由该工艺气体净化度高,选择性好,气体的脱硫和脱碳可在同于中压闪蒸塔的压力相比吸收塔要低,所以甲醇中溶解的工序中分别选择性地进行。低温甲醇洗工艺技术成熟,CO、H2不易被甲醇吸收的组分解析出来,解析出来的气体在工业上有着很好的应用业绩,被广泛应用于合成氨、合成作为循环气体经压缩机提压后,和来自变换工段的气体混合甲醇和其它羰基合成、城市煤气、工业制氢和天然气脱硫等重新作为原料气使用提高了原料气的利用率;从中压闪蒸气体净化装置中塔出来后的甲醇分四路进入再吸收塔005003的上塔、中塔甲醇是一种极性有机溶剂,各种组份在其中的溶解度有和下塔,由于再吸收塔的压力相比中压闪蒸塔压力更低,在很大的差异,依次为H2S、COS、CO2、CH4、CO、N2、H2,而上塔甲醇解析出来的CO2在出塔之前被一小股甲醇洗涤掉H2S、COS、CO2在甲醇中的溶解度要远远大于其它几种气体其中的H2S气体,去H2S后的CO2和中塔解析出来的CO2在甲醇中的溶解度,甲醇洗工艺正是依据这些物质在甲醇中混合,通过几台换热器将冷量回收,经压缩机提压后送至气溶解度之间的差异来实现气体分离的化工段,中塔也解析出CO2,再吸收塔的下塔是气提段,由上低温甲醇洗的物理吸收过程遵循亨利定律亨利定律的塔和中塔来的甲醇在此汇合,在塔底以1500mnh的速度内容为在恒温和平衡条件下,一种气体在溶液中的溶解度加入N2,由于气体在溶液中的溶解度和气体的分压成正比,和该气体的平衡压力成正比。其数学表达式为:P=KX甲醇中溶解的CO2N2大部分被解析出来解析出来的气体其中:P—气体的平衡压力;作为尾气经水洗回收其中的甲醇后直接排放到大气当中去K—一亨利常数(溶质,溶剂一定时,只随温度而变再吸收塔底出来的甲醇经泵提压和一系列换热器提温后化);达到大约87℃,热再生塔的上塔是闪蒸段,下塔是再生段X—平衡时,气体在溶液中的摩尔分数。闪蒸段的压力较低温度较高,在此条件下甲醇中溶解的H2S由上式可知气体的分压越大在溶液中的溶解度也就气体被解析出来解析出的H1S气体经过降温、回收其中的越大,所以增加气体的压力有利于吸收。反之降低气体的甲醇后送入再吸收塔的气提段,此目的是为了提高克劳斯气压力有利于解吸。实验表明当溶质和溶剂一定时,在一定温的H2S浓度,在热再生段利用塔底再沸器和从甲醇水洗塔度下K为定值。而且在大多数情况下,溶解度系数随温度来的甲醇蒸汽对甲醇进行加热,在温度高压力低的条件下的下降而增大,故物理吸收要求在尽可能低的温度下进行。甲醇中溶解的H2S、CO2、N2气体被解析出来解析出来的气2工艺流程简述体我们叫做克劳斯气提,由于克劳斯气体的温度高,在此用由气体变换工段送来的工艺气体(主要组分:H2、CO、B5017、、B05019、F05020等换热器对其进行降温,温度降低CO2、H2S、COsN2、NH3、HCN),经过一系列的降温、水洗等,冷凝下来的甲醇用泵P0506AB提压后重新送回热再生段气体在-15左右条件下进入吸收塔00001,水洗的目的再生,从热再生塔出来的甲醇可以看做是很干净的,甲醇经主要是洗去原料气中的NH3等易溶于水的成份,工艺气体泵提压后经过换热器降低其温度后到吸收塔作为吸收介进人00001后由下向上运动,在吸收塔顶-45℃左右的甲质;将热再生塔底的小股甲醇源源不断的用泵送到甲醇水精醇由上向下运动气液两相在塔盘上接触过程中,甲醇依次馏塔,在塔底用再沸器提供热量,甲醇水精馏塔的作用主要吸收掉原料气中的NH、HCN、COS、2SCO2等相对易溶于是降低系统循环甲醇中的水分。a煤化工甲醇的组分由于甲醇吸收气体要放出热量在甲醇从上向3本装置目中国下运动的过程中,用一台氨冷器和另外一台用-42℃冷甲醇CNMHG下转第136页)收稿日期:2014-01-22作者简介:王彦涛(1984-),河南开封人,助理工程师主要从事化工工艺管理工作。山东化工136SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY2014年第43卷IFⅤ设备爆炸危险区域内,现场必须确保IFV试验装置在正1]白宇恒廖勇,陆永康,等.大型LNG中间介质气化压通风条件下,控制室环境为非防爆、正压环境。器换热面积计算方法[J].油气加工,2012,31(3):3124试验内容现场测试首先完成IFV设备和管道的整体升压测漏,再2]宋坤,衣鹏.LNC中间介质气化器换热分析[J]化开始对IFV进行低温动态运行,最后进行动态运行测试。低学工程与装备,2012,(10):75-77温动态运行测试要对IFV中的换热管程进行震动和压力监[3]陈永东.LNC成套装置换热器关键技术分析[刀]天然测,对IFV壳体进行温度和可燃气体监测,并配有有效的安气工业,2010,30(1):96-100全关断和泄放设施,整个试验持续时间约为3个月。[4]陈永东,常学东.大型LNG汽化器的选材和结构研究3研究结论[J].压力容器,2007,24(11):40-47本文阐述了IFV设备目前的关键研究问题和难点,通过5] Iwasaki M, Egashira S,odaT,etal. Intermediate fluid type对IFV设备完成的系统、管道、自控、总图等关键设计,满足vaporizer and nature gas supply method using the vaporizer了低温动态测试实验需求。设计中所有设备、管道、阀门和Us,6164247[P]2000-12-26.仪表均采用国内设备,减少了订货时间并节省投资;充分利[6] sasaki M, Asada K. Intermediate fluid type vaporizer:Us,用接收站内现有装置的部分设备,节约用地,节省基建投资,6367429B2[P].2002-04-0加快建设进度。设计中还尽量减少对原福建接收站正常生7]吕俊,王蕾浙江LNG接收站项目气化器选型及系产装置的影响。低温动态测试成功标志着IFV国产化设备统优化[].天然气工业,2008,28(2):132-135的研制成功,也加速了中国LNG产业链上其他关键设备的国产化进程。(本文文献格式:朱艳艳,贺同强,管西龙,等.IFV低温性能参考文献试验装置设计[门].山东化工,2014,43(3):134-136.)(上接第133页)(3)本装置目前使用的两台泵05P006是中国大连深蓝由于当初设计的缺陷,水冷器0018换热面积不够用,泵业有限公司生产的离心泵,泵的型号是ESH40-200、流量导致出E5018气体温度高达不到设计要求,出装置的气体约22.5m3h功率7.5kW、扬程56m、转速2950/min,这两中甲醇携带量较多,造成甲醇损失增大还有就是克劳斯气台泵只所以在使用过程中经常发生气蚀,经分析主要的原因体当中冷凝下来的甲醇在生产时只有双泵启动时才能回收还是由于出059003中甲醇温度高。058003中甲醇有三个来的及时,具体问题主要有以下几个方面源:一股是经B5018冷凝酸性气体后冷凝下来的甲醇,一股(1)热再生塔再沸器经常有水击的现象发生,造成对设是从泵P0002来的甲醇,最后一股是从05单元地下槽来的备及其管道的破坏;甲醇。由于从P0002来甲醇的量较小,约1.88m3/h,从05(2)换热器E5018出口温度T05045偏高达不到本装地下槽来的甲醇量较小且是不定时输送的,可以忽略不计,置的要求;所以从E05018来的热甲醇是泵05P006甲醇的主要来源,3)P0500A/B经常有气蚀现象发生,造成泵不打量;其中甲醇温度偏高,现场用测温仪测定约65℃左右。E(4)出低温甲醇洗装置的酸性气体中带有大量甲醇,不05018经技改后出口甲醇温度能够降至40℃左右,目前生产仅损失甲醇而且也不利于后面硫酸单元的运行。期间P05006都是双泵同时运行才能满足S05003打液要由于以上问题的存在,造成停车等事故时有发生,经常求,此泵没有备泵,一旦其中一台发生故障短时间内如无法给装置的运行带来不必要的麻烦,迫切需要解决。投入使用,会造成整个装置的停车,对企业造成较大的经济4优化措施损失。为避免停车,可以在现有的设备基础上增加一台和(1)经过分析我们认为现在再生塔再沸器出口管线经05P006同等型号的泵,如果其中一台泵出现故障,可以立刻常发生水击是因为从热再生塔出来的蒸汽冷凝液温度和从启动备用泵不至于因为停车而造成较大的损失,为检修挣空分装置过来的冷液混合时温差太大,两股冷凝液的压力不取时间;同,在汇合时很容易发生水击。我们可以将热再生塔再沸器4)由于目前出05装置的酸性气体中带有大量的甲出来的冷凝液走一条单独的管道送到下游单元避免水击的醇对制硫酸单元造成不利的影响。我们可以在酸性气体出发生05装置前增加一分离罐,将酸性气体中的甲醇尽量的分离出来(2)F0508出口温度高经过我们检查换热器不存在堵5结论塞问题,换热面积也都得到了利用,循环水量也达到了设计经过技改后不仅能够使装置更稳的运行,减少了设备的要求。为了能够使05018出口温度达到设计要求,我们准检修周期时备做以下技术改动:a)在不更换现有换热的情况下可以再串酸气中的甲中国煤化工低温甲醇洗单元的损失,有利于企联一台换热器,这样不好的地方就是现场现有的设备放置空业的长远发CNMHG间不够,要想改造所需费用较大;b)将现有换热器更换成一台较大换热面积的换热器,这样的好处是费用较小,适合本(本文文献格式:王彦涛低温甲醇洗热再生系统的优化探讨装置的需要;[J].山东化工,2014,43(3):133,136.)