国产化低温甲醇洗装置运行优化

第5期中氦肥2015年9月M-Sized Nitrogenous fertilizer progressSep. 2015国产化低温甲醇洗装置运行优化雷朝红,鲍胜俭,李晓艳(陕西神木化学工业有限公司,陕西神木719319)[摘要]结合陕西神木化学工业有限公司二期甲醇装置的实际情况,介绍大连理工大学第一代低温甲醇洗工艺包首次在400k/a煤化工装置上的应用情况,分析与探讨系统存在的问题,并提出解决方案,以实现系统的安全、稳定、优质运行。[关键词]低温甲醇洗;甲醇水分离塔;管道振动;H2S浓度;甲醇消耗;运行优化[中图分类号]TQ22.121[文献标志码]B[文章编号]1004-9932(2015)05-0050-03得到不含硫的尾气。0引言从H2S浓缩塔上段下部出来的含硫溶液作陕西神木化学工业有限公司二期400kt/a甲为系统最低冷源与贫甲醇等换热升温后进人CO2醇装置始建于2006年,2008年8月一次试车成解吸塔下段,闪蒸出部分溶解的CO2等气体,功。其中,气体净化单元采用的是大连理工大学液体经换热升温后进入CO2解吸塔底,闪蒸出开发的低温甲醇洗第一代工艺包,是大连理工大溶解的气体。从CO2解吸塔底出来的甲醇液进学低温甲醇洗工艺第一次工业放大到400k/a规人H12S浓缩塔下段,用汽提氮汽提后得到CO2模的装置上应用。改进后工艺采用6塔流程,与含量较低且温度也较低的甲醇液,此甲醇液含有林德工艺相似,其冷负荷和设备投资比林德工艺少量CO2,基本上含有原料气中所有硫化物,用低,但冷量需求比林德工艺高。泵升压,通过换热器与从甲醇热再生塔来的贫甲1大连理工低温甲醇洗工艺简述醇换热后进入再生塔进行热再生。再生塔塔底得到的贫甲醇经换热降温后送吸收塔顶部,塔顶得来自变换工段的压力(3.2±0.2)MPa到的富含H2S的气体送硫回收系统(A)、温度<45℃的变换气,与循环气混合,从水分离器分离出来的含水甲醇还含有并在原料气中注人防止结冰及形成水合物的贫甲CO2,经换热后送入甲醇水分离塔中部,从尾气醇,原料气换热后从下部进入甲醇洗涤塔,与自水洗塔塔底来的含有少量甲醇的水溶液也进入甲上而下的贫甲醇逆流接触,脱除气体中的CO2、醇水分离塔中部,从再生塔底来的少量贫甲醇通H12S和COS,塔顶出来的净化气(总硫≤0.10过换热后作为塔顶回流。甲醇水分离塔底得到甲10°,CO2<4.0%)送甲醇合成工段。醇含量达到排放标准的水,排出系统。吸收了H2S和CO2后的甲醇富液换热降温系统中近20台的换热器组成的换热网络用再减压后,分别进人闪蒸罐,经循环气压缩机增以回收冷量并保证必要的工艺条件。压后返回到原料气中。富含CO2的甲醇先膨胀进入CO2解吸塔顶,经原料气冷却器回收冷量2出现的问题及采取的优化措施后进人尾气洗涤塔,用脱盐水进一步除去其中的2.1酸性气中H2S浓度偏低微量甲醇后排放。富含H2S的甲醇先膨胀进入净化装置从2008年开车以来,由于受系统CO2解吸塔中部,闪蒸出部分溶解的CO2,同时和净化气中总硫含量的影响,酸性气中H2S含溶解的H2S也部分闪蒸出来,用塔顶回流的不量一直不高(维持在18%以下),远低于设计指含硫甲醇液洗涤,以吸收气体中的硫化物,塔顶标(35%),且极不稳定。通过系统优化、降低[收稿日期]201504-15[修稿日期]2015-05-14洗涤甲醇循中国煤化工周整H2S浓作者简介]雷朝红(1967—),男陕西合阳人,工程师缩塔操作压YHCNMHG手段,将酸第5期雷朝红等:国产化低温甲醇洗装置运行优化51性气中H2S浓度提至了30%左右。主要运行优的贫液温度降低,从而使贫甲醇循环量下降;二化措施如下。是塔底部的富硫甲醇中一部分CO2被除去,H2S(1)改变闪蒸气去向。水分离器分离出来浓度进一步提高,进入热再生塔后,解吸出来的的甲醇和水的混合冷凝液中吸收有一定量的CO2酸性气中H2S浓度得到增高及H2S,通过甲醇水分离塔给料加热器换热升温(5)控制循环甲醇NH3含量,增加酸性气后,冷凝液中大量CO2及H2S会解吸出来,原回流量。进入低温甲醇洗系统的NH3,在甲醇再始设计气相、液相均进入甲醇水分离塔中,造成生系统中不容易脱除,不断积累,当NH3含量甲醇再生塔再生气中CO2含量升高。将其改人达到一定程度时,NH3会与H12S在热再生塔中H2S浓缩管线,进入H2S浓缩塔下部,提升了富反应生成(NH1)2S,(NH4)2S溶解于循环甲醇甲醇中C∽O2的解吸量,同时提高了再生富甲醇中,并随循环甲醇进入甲醇洗涤塔内,在塔顶分中的H2S含量。解成H2S和NH3,从而导致净化气超标。NH(2)降低洗涤甲醇的循环量。甲醉循环量和H2S浓度越高,生成(NH1)2S的几率和量越越大,洗涤同样的变换气后,甲醇中H2S浓度大,出工段的净化气中H2S和NH含量越大。越低,经过闪蒸、汽提和热再生后得到的酸性气为此,通过再生塔气相定期排№H3,控制循环甲中H1S浓度也越低。为此,通过提高各氨冷器醇中NH,含量在指标之内,避免H2S和NH2反的负荷,降低贫甲醇温度,从而减小洗涤甲醇的应,增加去H2S浓缩塔酸性气量,实现硫浓缩。循环量。但甲醇循环量也不能太低,否则会使出优化调整后,酸性气中H2S浓度大幅提高工段气体中H浓度超标,引起合成催化剂中并保持稳定,具体数据见表1表1优化前后酸性气中的H2S浓度对比%(3)增加汽提N2量。正常生产中,H2S浓时间H2S浓度缩塔底部通入惰性气体N2,以降低气相中的优化前CO2分压,促使富硫甲醇中的CO2更好地解吸2011-10-15出来,CO2解吸越彻底,由热再生塔解吸出来的2011-11-26酸性气中H2S浓度也越高。但汽提N2量不能过2011-12-13高,太高会使CO2解吸的同时H2S也被解吸出2012-06-0715.46去,既损失H2S,又污染环境。在180000m7/h2013-10-3016.30优化后变换气量下,将汽提N2量由9006m3/h逐渐增201402-10至10000m3/h,既可保证放空尾气达标排放,201403-11又能提高酸性气中的H2S浓度。2014-04-174)调整CO2解吸塔、H2S浓缩塔操作压20l4-04-2031.02力。CO2解吸塔设计压力为190kPa,由于设计2014-04-2231.01控制阀门通径偏小,日常运行压力始终高于22022管道振动kPa,CO2气体解吸不完全。为此,增加控制阀低温甲醇洗装置自2008年试车投产以来,副线,控制运行压力至190kPa,加大CO2气体H2S浓缩塔甲醇泵的进、出口管道振动较大,导解吸量,降低H2S浓缩塔运行负荷,且有效提致管线上的支吊架损坏严重,部分管道局部发生高了H2S浓缩塔上段富甲醇的冷量。H2S浓缩塔严重变形。设计运行压力为70kPa,塔底部的富硫甲醇中仍2.2.1原因分析含有不少的CO2,这部分CO2被带入再生塔汽提(1)H2S浓缩塔甲醇泵出口管线上的蝶板段,降低了酸性气中的H2S浓度。为此,在保调节阀工作时,阀前阀后压差过大,致使介质中证H2S浓缩塔出口气体指标的前提下,将H2S有部分气体析出,产生两相流,造成阀门前后压浓缩塔操作压力从70kPa降至62kPa,促使更力波动较大而产生不平衡力,引起管线振动。多的CO2解吸出去。改进后,一是降低了贫富2)设H中国煤化工。对出H2S液换热介质中的富液温度,通过换热使人吸收塔浓缩塔的管4CNMHG、阀门通径中氮肥第5期设计偏大20%,导致气液两相在低速流动时形薄而泄漏。成柱状流,引起管道振动,开停车时尤为严重;2.3.2优化措施另外,H2S浓缩塔甲醇泵出口管线上的调节阀1)增加加碱装置,在尾气洗涤塔入口脱Lv-20291,其满负荷调节阀位在30%左右,而盐水管道内加入10%(质量分数)的NaOH溶仪表允许的阀门调节开度范围为50%~80%,液,保持甲醇水分离塔底水的pH在8~10这是引起阀门稳态振动的内因。2)将入甲醇水分离塔的洗涤水管道延伸(3)阀门选型不当。采用偏心旋转型式阀至塔体中部,避免酸性洗涤水与塔壁直接接触。门,在阀门开度较小、前后压差较大的情况下,优化改造后,基本上消除了甲醇水分离塔的其工作状态极其不稳,阚门在由30%阀位向腐蚀问题,近年大修检查未发现腐蚀危害。15%阀位关闭的时候,出现控制室指示与阀门动2.4低温甲醇洗系统甲醇消耗远高于设计值作不一致的现象;当控制室指示阀门开度为2012年低温甲醇洗系统在高负荷运行过程25%和20%的时候,阀门不动作;当要求阀门中,甲醇消耗平均约2.16kg/t(甲醇),远远高开度为15%时,阀门先突然关闭至0,再逐渐恢于设计值1.08kg/t(甲醇)。通过系统优化,增复至15%,这一过程导致泵出口管线上产生水加冷冻单元负荷,调整甲醇分配量,更改排氨点击波,当该水击波向上传递至泵入口管线时,导以调整循环甲醇品质等手段,将甲醇消耗降至致入口管内流体发生水锤,这是管线发生严重位1.45kg/t(甲醇)。具体优化措施如下。移及变形的主要原因。(1)降低循环甲醇温度。循环甲醇温度的2.2.2优化措施高低,直接关系到CO2解吸塔和H2S浓缩塔塔(1)现场及时手动调整泵出口手动阀,实顶温度的高低,温度越高,出塔气相夹带的甲醇现部分节流,使泵出口自调阀开度控制在仪表要蒸气越多。整改措施:调整冷冻站负荷,以降低求的正常范围内。循环甲醇温度,使CO2解吸塔和H2S浓缩塔塔(2)在管道暂时不能更换的情况下,所有顶温度明显降低,尾气中甲醇含量明显减小。支吊架按原设计重新加固复原。(2)合理分配循环甲醇在各塔段的加入量。(3)据实际运行情况重新核算管道、阀门循环甲醇在甲醇洗涤塔上、下段的分配量和不含通径,将调节蝶阀更换为套筒阀,消除振源。H2S的富甲醇在CO2解吸塔的回流量,决定了去优化改造后,基本上消除了管道的主要振CO2解吸塔和H2S浓缩塔塔顶甲醇量的大小,去源,H2S浓缩塔甲醇泵进出口管线状况良好。塔顶的富甲醇量太小,出工段的尾气中H2S含2.3甲醇水分离塔腐蚀问题量就会超标;去塔顶的富甲醇量太大,雾沫夹带在装置运行Ia后,尾气洗涤水入甲醇水分甲醇量就会增高。整改措施:在保证各工艺指标离塔管线及塔体附近频繁出现泄漏,停车检查发的前提下,尽量减少去CO2解吸塔和H2S浓缩现洗涤水入口塔体周围约0.2m2内,因腐蚀塔塔塔顶的富甲醇量。体壁厚严重变薄。质检取洗涤水样分析,pH为3)更改排氨点,以调整循环甲醇品质。2~4,显强酸性。国外工艺包该塔材质选用不锈控制循环甲醇中的水含量和氨含量,是降低系统钢,本项目为了节约投资,选用的是碳钢,由于甲醇消耗的重点,原因及措施如下。设计、选材及施工方面的原因,导致该塔关键部①若循环甲醇中的水含量偏高,甲醇吸收位时常泄漏。能力会下降,循环量增大,设备腐蚀严重,影响2.3.1原因分析换热器换热效果,同时会增加过滤器的清理频入尾气洗涤塔的尾气中含有大量的CO2及次,造成甲醇损耗较大。整改措施:控制好入低部分H2S,与水接触反应形成偏酸性洗涤水,温甲醇洗装置的变换气温度,减少带人低温甲醇通过尾气洗涤水泵送入甲醇水分离塔后,沿塔体洗装置的水量,同时调整好甲醇水分离塔的操内壁下流至液体分布器内,此过程中,由于管道作,降低循环甲醇中的水含量和塔壁与酸性水接触及洗涤水中酸性气体的受热②系中国煤化工防腐有利,挥发对其形成强腐蚀,使管道和塔壁厚度逐渐减可减缓管道CNMHG过高,在热第5期中氦肥2015年9月M-Sized Nitrogenous Fertilizer Progresssep.2015低温甲醇洗装置运行中出现的问题及解决刘致强,董睿敏,郭晓鹏(陕西渭河煤化工集团有限责任公司,陕西渭南714000[摘要]陕西渭河煤化工集团有限责任公司三期400kt/a甲醇项目合成气净化采用大连理工大学的低温甲醇洗工艺,简述其工艺流程,重点介绍几项为优化装置性能实施的技术改造或处置措施。[关键词]低温甲醇洗;H2S;CO2;甲醇循环量;气动调节阀;循环气压缩机;碳铵结晶中图分类号]TQ223.121[文献标志码]B[文章编号]1004-9932(2015)05-0053-03陕西渭河煤化工集团有限责任公司(简称已成功解决了多项制约生产的瓶颈问题。以下重渭化集团)三期400k/a甲醇项目包括6.5MPa点对其中几项具有典型意义的技术改造或处理措德士古水煤浆加压气化、低温甲醇洗净化、卡萨施作一介绍。利甲醇合成等工序,于2011年3月12日一次试车成功,产出AA级甲醇产品。其中,低温甲醇1工艺流程简介洗工艺选用大连理工大学具有自主知识产权的专渭化集团低温甲醇洗装置变换气的设计处理利技术工艺包,已达到国际先进水平。渭化集团量为191043.3m3/h(干基),操作弹性为50%三期甲醇项目低温甲醇洗装置经过3a的运行,~110%,同时鉴于甲醇合成工艺不需要大量高纯度CO2,为降低运行费用,故取消了CO2洗涤[收稿日期]201503-18塔,采用5塔流程(如图1),5塔即甲醇洗涤塔作者简介]刘致强(1987-),男,山东临沂人,助理工程师,C7601、H2S浓缩塔C7603、甲醇再生塔C7604硕士,从事煤基甲醇生产。甲醇/水分离塔C7605和尾气洗涤塔C7606。再生系统的气相管线中会出现碳铵结晶,造成热对工艺、设备的优化改造,特别是管道振动的消再生系统复热,导致甲醇损耗较大。低温甲醇洗除及酸性气中H2S浓度的提高,消除了系统运系统排氨原设计为,经水冷器后回流液罐液相排行的安全隐患,满足了克劳斯硫回收系统对酸性氨,排氨效果不好,且甲醇损耗较大。整改措气浓度的要求,取得了很好的经济效益,系统运施:将低温甲醇洗系统排氨改为高温气相排氦,行也更加稳定。由再生塔顶气相入水冷器之前,引一股氨含量较高的酸性气至水冷器,冷凝后的液相去二期精馏[参考文献]甲醇油贮槽,气相并入酸性气中去硫回收阀前[1]吴秀章.煤制低碳烯烃工艺与工程[M].北京:化学工业送入硫回收系统。排氨点改变后,循环甲醇中氨出版社,2014:129-168含量得到有效控制,保证了系统的稳定运行,甲[2]唐宏青.新型煤化工技术前沿[M].北京:中国财政经济醇消耗明显减少出版社,2014:125-132通过上述优化调整后,系统甲醇消耗降至[3]杜兆海,胡庆彪.低温甲醇洗气体净化工艺及其技术研究1.4kg/t(甲醇)左右,但与设计值还有差距。[J].河南化工,2011(10):3-64]贺可顺,范明智,周远.低温甲醇洗技术在煤制甲醇项3结语目中的应用[J].大氮肥,2010(6):402-404[5]张国民,楚文锋,耿恒聚.低温甲醇洗工艺的研究进展与大连理工大学的第一代低温甲醇洗工艺,与应用[J].化学工程师,2010(10):31-33林德、鲁奇低温甲醇洗工艺相比,虽然在能耗及[61赵鹏飞,李及其在煤化工工艺运行方面还存在一定的差距,但我公司通过中的应用[中国煤化工-248CNMHG