低温甲醇洗流程的优化

第32卷第6期山西化工Vol.32 No.62012年12月SHANXI CHEMICAL INDUSTRYDec. 2012生产与应用低温甲醇洗流程的优化毛建新(山西原平化学工业集团有限责任公司,山西原平034100)摘要:介绍了低温甲醇洗工艺流程,提出了改变物料甲醇流向的优化改造,并对改造前、后进行了分析比较。改造后,净化度不变,能耗降低投资减少,经济效益提高。关键词:低温甲醇洗工艺;甲醇;能耗;净化度中图分类号:TQ522.6文献标识码:A 文章编号 :1004-7050(2012 )06-0061-04引言程因CO2气体作为原料气而使用六塔流程;煤制甲煤制甲醇技术一般包括煤清洁气化技术(水煤醇一般可以取消解析塔,使用五塔流程。本文以五浆、GSP和谢尔粉煤气化技术)、低温分馏空分技塔流程为例,其工作原理是,利用煤气中各种气体术、宽温耐硫变换技术、低温甲醇洗脱硫脱碳技术、(相同条件下)在低温高压甲醇中的溶解度不同除恒温甲醇合成技术、三塔甲醇精馏技术等。这些技去二氧化碳和硫化物气体,把煤气中一氧化碳和氢术都是专利技术,需要独立购买,又各自独成一套系气含量调整到合成甲醇的适合比例。统,不能从整体煤制甲醇工艺出发进行整体流程优工艺中洗涤塔和气提塔的规格见表1。表1洗涤塔和气提塔的规格化。本文从整体流程考虑,着重优化60万Va煤制甲醇的低温甲醇洗流程,以降低投资,提高效益。名称规格材质温度/C 压力/MPa洗涤塔导向浮阀塔,塔板数79,1流程简述保管φ3200 mm/φ$3 800 mm, 06Ni3MoDC -80/60 6.8高68245 mm,1.1 低温甲醇洗工艺(见图1)空气气提塔导向浮阀塔,塔板数75,.54200 mm,06Ni3MoDC - 80/60空分放空↑|硫回收硫横C2高50 266 mm,氧气氮气(氮气、化碳)1.2 冷冻站工艺气化变换-低温甲醇洗甲醇合成由于低温甲醇洗是物理吸收法,温度越低,吸收效果越好,且一般在-40 C下操作,因此,运用低温|冷冻站1精甲醇甲酌精馏甲醇洗技术必须有合适的冷量提供。冷冻站的设置渣水处理是为了给低温甲醇洗工序提供必需的冷量,--般生图1低温甲醇洗工艺产厂家使用氨作为制冷剂。而氨冷器设置主要考虑低温甲醇洗流程有六塔和五塔流程。氨加工过的问题是,在系统提供冷量的同时尽可能减少气体中的甲醇量。收稿日期:2012-09-10冷冻站为低温甲醇洗系统提供-40C的冷量,作者简介:毛建新,男,1973年出生,2000年毕业于北京化工大学化冷冻介质为氨,60万Va煤制甲醇需要的冷量为学工程与工艺专业，主要从事合成氨.尿素、焦炉气制甲醇工艺生产管理工作。5 000 kW。低温甲醇洗来的气氨经分离器后进入压62●山西化工2012年12月缩机进行增压,增压后的气氨经过冷却、膨胀使气氨活性下降,甚至失活而无法生产。甲醇合成过程要变成液氨,送往低温甲醇洗对甲醇降温,保证低温甲求原料气中w(硫化物)≤1.0x10-7 ,即进洗涤塔的醇洗工艺的正常运行。其设备有汽轮机、冰机、一段甲醇中硫化物含量甚微,或者测不到。表2为原流出口冷却器、二段出口冷却器、防喘振冷却器、氨冷程的物流分析。从表2可知,洗涤塔中部经闪蒸后却器凝汽器、一段进口分离器二段进口分离器、液甲醇中硫化物含量测不到，符合洗涤塔的要求。洗氨储罐、中间氨罐、省功器、惰气分离器、高位油箱、涤塔底部经闪蒸后的富含硫化物的甲醇占总循环量蓄能器、润滑油站、消音器、氨泵、凝结水泵。的45%。在气提塔中,只有不将硫化物带人富含1.3 空分工艺CO2气体的甲醇中,才能实现洗涤塔中部经闪蒸后空分的原理为,利用空气中各种成分的沸点不甲醇的循环使用。同,同一种气体的沸点随压力的升高而升高,通过加2.2改变洗涤塔中部和底部甲醇流向压降温、膨胀节流等措施把空气变为液体,再通过精洗涤塔中部富含CO2气体的甲醇经闪蒸进入馏的方法把氧气、氮气氩气分离出来。气提塔上部,解析CO2气体后从气提塔中部出来，一部分返回下塔吸收硫化物,另--部分经换热循环2改变物流流程使用。洗涤塔底部富含H2S气体的甲醇经闪蒸进2.1物流分析入气提塔下部解析CO2气体,浓缩H2S气体后送人低温甲醇洗技术主要是脱除原料气中的CO2热再生塔解析H2S气体。热再生的甲醇经换热后和H2S气体。硫化物会造成催化剂中毒,使催化剂循环使用。流程如图2。表2原流程的物流分析压力温度流量x(组分)/%名称/MPa__ /C /kg.hr'(kmol.h")_ 甲醇水CO2H2ScO其他洗涤塔中部闪蒸后甲醇1. 85-33.0292 943(8 347.7)73.7750.123 25.854 0.000 0. 178 0.070洗涤塔底部闪蒸后甲醇1. 85-33.0 244 799(6 947.8)72.461 0.122 27.021 0.138 0. 185 0.073气提塔底部甲醇0.23.-43.5 365 645(11 384.5) 98.521 0.165 0.758 0.507 0.000 0. 049HS液氨3 vs||V6 x|去浓编塔下部|C2c3|中蒸槽储栅~净化气tee送往甲萨楠照-0-s1自E10Prs回YE1622 |四]脱盐水放空02|尾气洗涤水补充甲醇4图2物流改变 后的流程2012年12月毛建新:低温甲醇洗流程的优化; 63.2.3甲醇/水送往甲醇精馏系统的可行性二是把甲醇中的轻组分和不凝气体从甲醇中分离出低温甲醇洗流程中,甲醇/水分离塔C4的主要来。而从低温甲醇洗来的喷淋甲醇和尾气洗涤水中作用是把净化系统循环甲醇中的水分摩尔分数控制含有水和不凝气体(CO2、H2S、CO、H2等),满足甲在1%以下,以实现甲醇更好地吸收煤气中杂质气醇精馏的预精馏塔要求。体(如H2O、CO2、H2S等)的目的。甲醇/水分离塔1)进甲醇精馏系统的H2S含量C4的工作原理是,利用甲醇和水的沸点不同把甲在低温甲醇洗系统中,进甲醇/水分离塔物料有醇/水加热，实现甲醇和水分离。甲醇精馏的工作原喷淋甲醇、热再生塔C3出来的甲醇、尾气洗涤塔理和低温甲醇洗系统的甲醇/水分离塔相同。在甲CO2来的洗涤水,其液体组成如表3。醇精馏系统中预精馏塔的作用,- .是加水进行萃取,从表3可知,热再生塔甲醇组分中水摩尔分数为表3进甲醇/水分离塔物料组成名称压力温度流量x(组分)/%/MPa__ /C_ /kg.h"'(kmol.h-I) 甲醇水CO2HS其他喷淋甲醇0.60 48.001 797(62.03)65.880 33.0300 1.0830 0.0013 0.0017 0. 004热再生塔甲醇0.69 63.003 413( 106. 60)99.833 0.1670 0.0000 0.0000 0.0000 0. 000尾气洗涤水1 948( 107.51)0.589 99.3233 0.0875 0.000 0.000 0. 0000. 167% ,远低于低温甲醇洗工艺要求,不必送60万t甲醇计算,那么，进人预精馏塔的H2S摩尔人甲醇精馏系统,可在低温甲醇洗系统继续循环使分数则不到0.000 04%。用。喷淋甲醇和尾气洗涤水可以送人甲醇精馏系2)H2S对甲醇产品的影响统,且尾气洗涤水中不含硫化物气体。如果按年产喷淋甲醇膨胀前、后的组分见表4。表4喷淋甲醇膨胀前、后的组分/MPa /C /kg.h-(kmol.h") 甲醇CO2 HSCO膨胀前5.356(1 797(62. 03)61.94 20.220 17.510 0.1040 0.0100 0.216 0膨胀后(液相) 0.64865.88 33.030 1.083 0.0013 0.0000 0.005 7膨胀后(气相)5. 7380.139 92.384 0.4470 0.0348 1.206 2.从表4可以看出,高压吸收的气体经膨胀后,大表5取消和增加的设备部分气体从甲醇中解析出去,液体中仅留有项目/台规格概算(2004)0.0013%的H2S进入甲醇精馏的预精馏塔。/万元预精馏塔的底部操作温度为77 C，操作压力为再沸器E11固定管板式换热器,4.70Crl8Ni940 kPa, 而进人预精馏塔的0. 000 04%硫化氢气体在此条件下基本上可解析出去。如果还有很少- -部甲醇水浮阀塔，塔板数51,100.0分离塔C41φ1600mmx29500mm,分硫化氢气体随甲醇进入精馏塔,则可在精馏塔作温度160 C ,压力0.5 MPa业时,加一部分NaOH,使甲醇的pH值保持在8左.换热器E201板 式换热器,SUS3047.0右。NaOH和硫化氢反应生成的Na2S可溶于水,随闪蒸器储槽-15.0甲醇残液送出界外。导向浮阀塔,塔板数56,3)甲醇精馏后的甲醇预精馏塔负荷解析塔中2 800 mm x58 462 mm400.0温度-80 C/60 C,压力喷淋甲醇和尾气洗涤水中含有的甲醇量分别为0. 45 MPa,材质06Ni3MoDC1 307.7 kg/h和20.26 kg/h,其总量约为1328 kg/h。合计481.7年产60万t甲醇的精馏装置,按80 t/h精甲醇计3.2能耗降低情况算,则精馏负荷增加约1. 7%。因此,精馏系统的设1)洗涤塔中部和底部出来的甲醇流向降低的能耗备可不变。从表2知道，洗涤塔中部经闪蒸后甲醇的流量3改变物 流后的情况292943kg/h,洗涤塔底部经闪蒸后甲醇流量3.1设备 变化情况244 799 kg/h。气提塔底部出来的甲醇流量改造前、后取消和增加的设备如表5。365 645 kg/h,气提塔上部再生甲醇要回流- -部分。..64●山西化工2012年12月.综合计算,可以节能4.3x10' kJ/h。不仅不会造成净化气中硫化氢含量增高,反而可进2)甲醇/水送往甲醇精馏系统降低的能耗-步提高原料气的净化度,稳定甲醇的生产。低温预精馏塔在作业前要补加一部分水,而喷淋甲甲醇的循环使用和含水甲醇送往甲醇精馏降低能醇和尾气洗涤水送人预精馏塔,需补加水耗,每年可节约450万元。流程的优化，可减少投资1 928 kg/h的水,则可减少能耗370 000 kJ/h。概算(2004年)约4 700万元。4结论优化低温甲醇洗流程是可行的,改变物流流向Optimization of technological process of low temperature methanol washingMAO Jian-xin( Shanxi Yuanping Chemical Industry Group Co. , Ltd. , Yuanping Shanxi 034100, China)Abstract: This paper introduces the technological process of low temperature methanol washing, presents the method of changing mate-rial methanol flow , compares and analyses this two approaches. This method have the advantages as fllows , unchanged degree of puri-fcation, reduction to energy consumption, reducing investment, improvement of economic benefts after the technology reformnation.Key words : low temperature methanol washing; methanol ; energy consumption; degree of purification《化学与生物工程》2013年征订启事《化学与生物工程》是以化学化工与生物化学领域的发展动向及研究成果为主要报道方向,重点突出化学在生物领域及生物在化学领域中应用方面的发展动态、研究成果、技术进展等内容。主要栏目有:专家论.坛、综述专论、科学研究、开发应用、分析测试、信息集锦等。对化学合成新工艺、新技术的开发，生物工程领域的发酵工程、酶工程、生物制剂,清洁化工生产技术等方面的论文优先予以发表。《化学与生物工程》是中国科技核心期刊,湖北省优秀期刊,第六届全国石油和化工行业优秀期刊一等奖。先后被美国《化学文摘》《中国学术期刊综合评价数据库》、《中文科技期刊数据库》、《中国期刊网》、《中国学术期刊(光盘版)》、《中国化学化工文摘》、《中国科技论文与引文数据库》等收录。列入美国化学文摘收录千刊表。《化肥设计》2013年征订启事《化肥设计》1962年创刊,系经国家科委批准,由中国五环化学工程公司(原化工部第四设计院)主办，国内外公开发行的国家级综合科技杂志。办刊宗旨:系统报导中国化肥(氮、磷、钾、复合肥)工业的设计、科研、生产、建设、管理等领域的新技术、新工业、新设备、新材料、新产品;推广引进技术的消化吸收和国产化经验;交流技改节能成果;介绍国外化肥领域的新技术及其发展动态。主要栏目:专题综论、化学工程、设计技术、生产技术、施工技术、技术开发、技改节能、热能工程、软件应.用、工程经济、环境保护、科学管理、技术讲座、国外技术。读者对象:从事氮、磷、钾、复合肥等化肥工业的设计.科研、生产、建设、管理等部门的技术人员。