低温甲醇洗技术在60万吨/年甲醇装置中的应用

第28卷第9期石油化工应用Vol.28 No.92009年12月PETROCHEMICAL INDUSTRY APPLICATIONDec. 2009石化工艺与设备低温甲醇洗技术在60万吨/年甲醇装置中的应用冯澎波.(神华宁煤集团煤炭化学工业分公司二甲醚项目筹建处,宁夏灵式751400)摘要:介绍了神华宁煤集团 83万la二甲醚项目一期工程甲醇装置配套的低温甲醇洗工艺流程,分析了该工艺设计特点,总结了该工艺在设计上的先进性,并提出实施过程中存在和应注意的问题。关键词:低温甲醇洗;净化;HS;CO2中图分类号:TQ223.121文献标识码:A文章编号: 1673- -5285( 2009 )09- -0084 -03神华宁煤集团83万ua二甲醚项目-期T.程以宁1 60 万t/a甲醇装置中低温甲醇洗工艺东磁二矿、羊场湾矿煤为原料,由对置式多喷嘴气化装流程置制得原料气,经中温部分变换,低温甲醇洗工艺脱硫脱碳,要求出工序的总硫≤0.1 mg/L.CO2≤3 % ,净化来自CO耐硫变换工序的变换气用锅炉给水洗涤气经联合压缩机加压进人合成塔得到粗甲醇。为了给除氨后， 在供气冷却器(EIA) 中被来自甲醇洗涤塔下一工序提供合格的净化气,必须对合成气中的CO2、(C1)的低温净化气冷却到 -20 C,为了防止变换气中HS.COS等酸性气体进行脱除。气体净化的指标直接水分 在低温下冷却结冰,在预冷前需喷人少量甲醇,然影响到甲醇的产量及合成触媒的使用寿命,因此做好后经变换 气/甲醇水分离器( DI )分离出甲醇和水,变换气体净化十分重要。气从甲醇洗涤塔(C1) 底进人，依次脱除HS +COS、以脱除CO2为主要任务的酸性气脱除方法有溶CO2。 送下一工序变压吸附(PSA)的净化气中CO2含量液物理吸收、溶液化学吸收、低温蒸馏和吸附4大约为 2 %,HS +COS<0.1 mg/L。 .类。前两种方法应用最为普遍,溶液物理吸收法有低从甲醇贮槽(D5)来的贫甲醇在贫甲醇深冷器温甲醇洗( Rectisol)法、聚乙二醇二甲醚(NHD)法、(E13)中 被冷却到-36 C,并在贫甲醇冷却器( E8)中被碳酸丙烯酯法,主要用于压力较高的场合,化学吸收来 自HS浓缩塔(C2 )的富冷甲醇进-步冷却到-50 C,方法有热钾碱法、N-甲基二乙醇胺( MDEA)法,主要从甲 醇洗涤塔(C1 )顶进人,甲醇洗涤塔上段为CO2吸用于压力相对较低的场合。溶液物理吸收法中以低收段, 甲醇液自上而下与变换气逆流接触,脱除气体中温甲醇洗法能耗最低，可以在脱除CO2的同时完成CO2。从甲醇洗涤塔下段和底部引出的富CO2和富精脱硫。低温甲醇洗是由德国林德( Linde)公司和鲁HS.COS 甲醇液分别被冷却减压，进入闪蒸分离器奇(Lurgi)公司研究开发的,使用冷甲醇作为酸性气(D3)进行减压闪蒸,闪蒸气从闪蒸分离器II(D4)输吸收液,利用甲醇在-60 C左右的低温下对酸性气出 ,经循环气压缩机(K1 )压缩后再进入系统。体的溶解度极大的物理特性,在同-塔内分段选择从闪蒸分离器底部出来的闪蒸液经减压后送往性的进行脱硫和脱碳。少量的脱碳富液脱硫,不仅简HS浓缩塔(C2)通过低压N2降低气相中CO2的分压,化了流程且容易得到高浓度的H$组分，并可用克上部不含硫的闪蒸液洗涤该塔下部溶液中闪蒸出的劳斯法回收硫。H2S和Cos。从HS浓缩塔中部引出的回收冷量甲醇*收稿日期:2009-09- -22第9期冯澎波低温甲 醇洗技术在60万吨/年甲醇装置中的应用85进入下部被来自气提塔(C3)的含N2尾气和来自管网器(E12) 提供的热量彻底再生,热再生塔底部出来的的低压氮气气提，塔底部经加压过滤后的粗甲醇回收甲 醇水溶液一部分被送往甲醇贮槽(D5)被低温甲醇冷量后送气提塔(C3 )被塔底氮气气提。洗装置循环使用;另- -部分送人甲醇脱水塔(C5 )进行富含HS.COS的甲醇经N2气提、加压、回收冷量精馏,热源由甲醇/水分离塔再沸器(E14)提供,甲醇脱升温至近80 C进热再生塔(C4)。热再生塔顶含HS水塔底出来的甲醇含 量小于0.03 %( wt)的废水经冷却气体在浓度没有达到进硫磺回收装置要求的浓度前，后送污水处理 系统。通过循环管线继续回到硫化氢浓缩塔浓缩，浓度达到60万Ua甲醇装置中低温甲醇洗工艺原则流程(见进硫磺回收装置的要求后引出。甲醇被热再生塔再沸图1)。HS'(体本概确问收E8"BhK13团一品9E19CI:甲鸭洗海塔C5:中醇版术塔C2: H.s脓蟾塔C6:水洗塔C3:气提塔C7:洗慷塔钢妒给水座水C4:热再生塔围1低温甲醇洗工艺原则流程围2工艺流程设置特点分析表1甲醇蒸汽压表温度/C-54.5 -44. -25.3 -16.2 -6.0 -5.0 -21.2 -34.82.1甲醇对 CO2的吸收具有高选择性,合成气净化度高-64.7甲醇属于极性分子,它对酸性气体的溶解度大,而、甲醇蒸汽压对H、N2等非极性分子的溶解度小。压力越高、温度越AkPa101.30.05 0.133 0.667 1.33 2.67 5.33 13.3 26.7低,CO2和HS在甲醇中的溶解度越大，而H2、N2.CO出甲醇洗涤塔(Cl )气相物流温度为- 43 C,出HsS在甲醇中的溶解度随着温度的降低而降低。据Lurgi工浓缩塔(C2 )气相物流温度为-59 C,由于甲醇在低温艺包数据，当温度从0降到-45 C时，H2在甲醇中的下具有 较低的蒸汽压,故带走的甲醇蒸汽很少。甲醇粘溶解降低30 %,当压力一定时, -50 C甲醇与0 C相比，度 低故动力消耗和运转费用很低。其对HS的溶解度提高8倍。60 万U/a甲醇装置中低2.3 提高去硫回收装置尾气中HS浓度温甲醇洗工序在3.3 MPa压力下，用-50 C及-20 C进低温甲醇洗装置的HS摩尔含量为0.075 %,为甲醇吸收CO2及HS,使净化气中CO2及HS稳定地了保证去硫磺回收装置尾气中HS摩尔含量在25%以小于0.1 mg/L,CO2摩尔含量在2 %左右。而溶解在甲上,工艺物流在 进入HS浓缩塔前先进行两级闪蒸,除醇中的H、N2、CO等则经过减压、深冷后从甲醇中闪可 以提高H2回收率,另-一个重要作用就是减少直接进蒸出来便于回收。人热再生塔的CO2含量,从而提高尾气中HsS含量。此另外,甲醇对HS的溶解度比CO2大,且吸收CO2外还设置 了HS提浓循环管线，将去硫磺回收装置的后不影响对HS的吸收，故脱硫脱碳可在同-塔内分气体- -部分引回HS浓缩塔底部以保证H2S摩尔含量段进行,从而大大简化了工艺流程。大于25%,进人优级克劳斯硫回收装置。2.2 甲醇 损耗少动力消耗低2.4设 置水洗塔洗涤放空CO2及气提再生气中甲醇甲醇在不同温度下的蒸汽压(见表1)。为了保证达标排放,放空尾气经(下转第97页).第9期史忠亚等螺旋折流 板式换热器强化传热及其优点97是针对弓型折流板而言的,要使螺旋折流板进人标准程的换热， 然后流到浮头返回简外侧进人第二个壳化的设计,则需要对其流动和传热机理展开详细分析程,最后在管箱侧从出口接管流出。这种换热器比单研究,而影响其流动和传热机理的因素除了影响传统壳程流通 截面积减小了1/2。可以在不失掉最佳倾斜弓型折流板的因素以外，还有如几何因素(布置型式、角的情况下,得到了宝贵的高流速,确保螺旋折流板螺旋角.螺距)、相变情形.不同介质的物性影响等等，换热器 在传热、压降、抗结垢及抗振动等方面的优有理由相信,随着计算机技术的不断发展以及对螺旋势。折流板换热器机理的深人研究,这种换热器的应用将目前,世界各国在换热器强化传热理论研究和新更加广泛。技术新产品开发方面已进入高层次的探索阶段,新型强化传热元件不断涌现。我们应该重视专家系统在换5建议热器优化选型中的应用.重视节省金属材料、降低成本,以获得较高的经济效益。螺旋折流板换热器可以由单壳程改为双壳程，(见图5)。参考文献: .[1] 肖锋等.管壳式换热器传热强化的研究与开发[J].化工时刊,2006,20(7).2] 王秋旺螺旋折流板管壳式换热器壳程传热强化研究进展[].西安交通大学学报,2004,38(9):881-844.图5双壳程螺旋折流板换热器示意圉[3]潘振.螺旋 式折流板换热器传热系数与降压实验研究[J].双壳程螺旋折流板换热器的壳程分割靠-一个和.石油化工设备,2006,35(5).壳体同心,截面积为壳体1/2的焊接圆简完成。纵向两[4] 郑津洋,董其伍,桑芝富编著:过程设备设计[M].北京:化壳程间泄漏为零,换热介质首先沿内筒完成第一- 个壳学工业出版社,2005.(上接第85页)冷量回收后,温度升到31 C进入水洗塔(C6)底部,经3结 语来自甲醇脱水塔(C5)和来自界区外的锅炉给水洗涤,尾气中的甲醇含量降到72 mg/L后再排至大气,每年60万Ua甲醇装置采用Lurgi公司引进的低温甲可回收甲醇百余吨。洗涤后的水经泵加压后与来自甲醇洗技术，在进行H2S浓缩和热再生前设置两级闪醇脱水塔底的高温废水进行换热回收热量后送回甲醇蒸提高 H2回收率，为了保证酸气中HS浓度大于脱水塔。25 %(mole),设置了HS提浓循环管线;水洗塔的设2.5采用绕 管式换热器置减少了直排大气的甲醇含量;绕管式换热器既节省60万tla甲醇装置中低温甲醇洗在流程设置中装置占地 又有效地利用了冷量与热量。通过分析及采用了多台绕管式换热器，使用绕管式换热器有以该技术在其它已 投用项目的使用效果看,该装置在技下优点:术上是较为先进的。1流程布置较紧凑,减少了设备数量, 使因设备泄漏而引起停车的可能性减少;参考文献:2传热效果好 ,使冷量回收的较为彻底;[1] 汪家铭.低温甲醇洗净化工艺技术进展及应用概况[].泸3降低系统阻力;天化科技,2007(2):121-22.[2] 唐怡红.低温甲醇洗技术在20万ha甲醇装置中的应用4减少了冷量的散失。[J].煤化工, 1997(8)19.使用绕管式换热器投资比常规TEMA换热器高,但运行较为经济。