低温甲醇洗装置冷量优化措施

2006年10月Oct,2006第29卷第5期Large Scale Nitrogenous Fertilizer IndustryVol 29 No 5低温甲醇洗装置冷量优化措施张海军赵晋王强(大化集团有限责任公司合成氨厂辽宁大连A16032)擴要针对低温甲醇洗冷量不足问题进行系统分析査找原因并提岀解决方案。关键词低温甲醇洗冷量解吸制冷中图分类号:rQ113.26文献标识码B文章编号:1002-578x200605-0313-03大化集团有限责任公司合成氨装置净化工艺1低温甲醇洗的冷量来源采用的是林德公司低温甲醇洗工艺”,该工艺为如表1冷量来源:循环冷却水。利用32℃步法吸收HS、CO3的六塔联合流程净化吸收循环水通过循环水冷却器(EO511)换热为再生后设计温度为-55℃。在净化原料气的同时,为联的贫甲醇供冷②低压液氨蒸发在-30kPa条件碱工艺提供CO。自开车以来低温甲醇洗装置下利用液氨蒸发通过3台换热器分别对甲醇吸收在高温季节冷量不足问题表现十分明显,成为制塔上塔中段抽岀的甲醇及甲醇热再生塔尾气进行约生产负荷的瓶颈其中吸收温度最高达-47℃,冷却低温空气,通过风冷器(EO519A/B)为甲生产负荷仅可维持在η0%左右)经过几年的摸醇热再生塔尾气提供冷量;④低温液氮洗富余冷索生产实践得出了一定的成功经验使问题基本量(-58℃合成气)返回低温甲醇洗;吸收CO得到解决。等杂质气体的富甲醇降压解吸制冷表1供冷情况来源换热设备换热设备位号供冷量/kW循环冷却水循环水冷却器液氨蒸发液氨冷却器E0502/E0506/E0515325.6/890.4/133.5低温空气风冷器60*合成气合成气冷却器EO518/E0505/E0501共计2567CO2、H2S解吸循环气闪蒸罐/甲醇闪蒸罐/二氧化碳解吸塔/汽提塔D0503/D0502/T0502/105032装置冷损情况及原因分析加了油分离器但液氨带油仍然存在大量润滑油1)保冷效果差。装置设计操作条件为25℃,随液氨进入氨冷器随着氨的蒸发而逐渐积存在最高为30℃但大连地区夏季30℃以上气温天气换热器内,附着在U"型管外表面,从而增加热要持续1~2个月。从现场冷区塔、罐、管线等低阻、大大降低换热效率。点滴水现象可判断冷损情况比较严重。利用大连高温对E0519A/B影响最为直接,大量甲醇理工大学低温甲醇洗模拟软件RPS96"版进行计蒸汽甲醇热再生塔尾气)不能冷凝回流而后带算结果表明设备表面平均冷损在75W/m2以上,经过液氨冷却器(F0515才冷凝下来致使汽液冷损总量相当于氨冷负荷的20.7%而设计冷损分离罐(D0507)液位不稳过高时有可能触动联锁只为氨冷负荷的5.5%左右。中国煤化工机的运行2)各换热器的工况异常。由于设备泄漏等YH原因常导致全厂循环水系统水质恶化细菌、浊度收稿日期2006-05-15妝收到修改稿日期2006-08-31。等指标上升、pH值不稳定,使E0511内壁结垢严作者简介张海军男,1976年生。2000年毕业于吉林化工学院化学工程与工艺专业学士学位工程师现在大化集团有限重总传热系数只有设计值的35.5%任公司合成氨厂从事低温甲醇洗及低温液氮洗工序工艺管理液氨系统经过改造后虽然在低压冰机出口增工作。曾发表论文10余篇。联系电话411868921653142006年第29卷3)CO2解吸制冷效果不好。在所有冷量来源中CO,解吸制冷是低温甲醇洗冷量的主要来液氨冷却器□源经过与设计值核对发现二氧化碳解吸塔汽提闪蒸量较低、甲醇热再生塔因超压而使蒸汽量加低压N不上、塔顶酸性气体组分中CO,含量较设计值要濟分离罐高10%以上。液氨导淋一废油排放根据以上几种现象可以判断出大量的CO2因图1氨冷器排油装置为操作工艺参数不合理没有在冷区内解吸而是3)更换部分保冷材料3。利用大连理工大随着甲醇进入热再生系统升温后,才彻底释放岀学低温甲醇洗模拟软件RPS96″对整套设备进行来这样不但没有起到制冷的作用还增加了甲醇温度模拟计算结果表明冷区甲醇洗涤塔、二氧热再生塔和循环气压缩机负荷。化碳解吸塔、汽提塔3塔冷损率在120wm2以上二氧化碳解吸塔CO,入甲醇冷却器管线及换3解决措施热器整体部分冷损率在266W/m2,甲醇泵1)解决循环水水质恶化、换热器结垢间(Po502AB、P503A/B)入口处在170W/m2。针题1。停车时对全厂循环水换热器彻底查漏,并对这些冷损严重的部分重新进行保冷效果衡次性处理。清理循环水池底污泥针对细菌对算21换之以新型保冷效果更好的材料使冷损量原杀菌剂2有一定抗药性而影响杀菌效果的问降低12.6%。题采用定期更换杀菌剂或配合使用的方法同时4)增加1台循环水冷却器。吸收H,S、CO增加旁滤池过滤量尽可能降低浊度。另外利用的富甲醇经减压、汽提再生后进入热再生塔加热高压水枪对Eo51l管程污垢进行清理对部分换精馏,彻底脱除吸收气体。酸性混合气经热效果不理想的換热器每年进行1次化学清洗。E0519AB冷却大部分甲醇由分离罐分离后回流2)增加氨冷器排油储罐。针对液氨带油问至热再生塔。气温较高时E0519A/B供冷不足及题增加排油储罐如图1所示。将氨冷器底部液甲醇蒸汽后带经硫化氢馏分冷却器、甲醇冷凝器氨导淋接一储罐将氨冷器液位计高低点与储罐〔Fˆ515)完全冷却,下落到分离罐。因该罐容积很相连罐体设有低压N2接口及压力表底部有油小底部去汽提塔管线较细(38.1m),排液不及排放口。氨冷器正常投用时打开底部导淋液位时引起液面上涨,达到联锁值导致循环气压缩机计高低点阀门与储罐连通定期(2~3d或视使用自动停车而压缩机停车又会引起甲醇热再生塔情况而定)关闭上述3个阀门通入低压N2将分波动甲醇再生不彻底吸收效果下降,最终导致离下的油从罐底排放囗排岀排油完毕关闭低压甲醇全系统恶化。为解决这一问题增设了1台N2恢复到积油状态。这样就可以不停车状态下水冷器p519其能力为满负荷条件下可以单独间断排油从而达到增加氨蒸发供冷能力。另外,使用)与原风冷器并联使用,便于操作,既可以使在停车检修期间用高压N2对氨冷器壳程进行吹甲醇再生平稳进行,又减少了换热不充分造成的扫大大降低了甲醇系统开车冷却降温时间。冷量损失。流程如图2。界区外冷却器確化氢馏分离塔压缩机碳中国煤化工CNMHGPe510A/B低压冷凝液液氨图2新增水冷器相关流程5)增加CO2解吸制冷能力。降低CO2解吸压力为一种有效的手段。但因设备固有缺陷汽第5期张海军等,低温甲醇洗装置冷量优化措施315提塔保压阀即使在全开状态下压力仍在70kPa限制甲醇热再生塔操作压力必须在300kPa以上。左右,虽然维持二氧化碳解吸塔和汽提塔间甲醇后来经过部分保压系统改造,将二氧化碳解吸塔输送压差设计值为80kPa,但实际生产中压差低增加1个保压阀来进行单独保压这样就可以降于110kPa时甲醇循环就会中断。所以不降低汽低二氧化碳洗涤塔操作压力,从而使降低甲醇再提塔压力就不可能降低二氧化碳解吸塔操作压生塔操作压力成为可能,由于操作压力降低使得力(始终在190kPa左右设计值高限180kPa)甲醇沸腾温度相应降低,从而减少塔底再沸器低另外还可通过增加CO2饱和度来增强解吸压蒸汽投用量减少向甲醇系统的热量输入。相制冷能力。欲提高甲醇中CO2饱和度就得减少应部分对比关系见表3洗涤甲醇量但前提是保证净化气中CO,不超标表3操作压力与温度及蒸汽用量对照所以首先要解决的问题是提高甲醇的吸收能力。操作压力/kPa330工艺调整思路为增加入甲醇/水分离塔的甲醇量甲醇沸腾温度/℃109.1107,1104.6101.7具体操作改动为增加防冻注射甲醇量(FO5005)低压蒸汽用量/kgh5412534452895253增加热再生塔去甲醇/水分离塔甲醇量(FO500),)加强液氮洗工序操作提高向甲醇洗工序諴少入塔洗涤水量(F05023),在废水中甲醇含量供冷能力。在保证液氮洗冷箱内不过冷、排液畅不超标前提下降低甲醇/水分离塔塔板温度(控制通无阻、洗涤塔差压在正常范圃、燃烧气中CO、点m05029),以减少甲醇/水蒸气中平衡水量,设CH4含量在允许范围内的前提下合理调整粗配计参数及调整前后参数对比如表2。氮及精配氮用量,尽量在冷箱內实现合成气配氮表2工艺参数对比过程降低冷箱內各物流温度从而达到提高对甲参数F05005/F05009T05029F050醇洗工序供冷量能力的目的。设计值3500原操作值实施效果调整后60以上7项措施实施后经过高温季节检验效调整后甲醇含水量(设计值小于2%)从1%果显著在85%以上生产负荷条件下甲醇吸收温降至0.2%左右使吸收能力大大加强在85%左度可维持在-585℃(设计值-55℃),多向外界右负荷条件下洗涤甲醇量较设计值可降低20%,提供CO2产品3500kg/h,按参照文献[4]提供经增加富甲醇中CO,饱和度有利于解吸制冷。验公式计算,循环气压缩机负荷可减少18.6%6)对部分保压系统改造适当降低甲醇再生并且生产装置可以在高温季节稳定高效运行。塔操作压力P05044在原工艺流程设计中二氧参考文献化碳洗涤塔和解吸塔由1个保压阀进行保压。为1索振莉·工业水处理19915)19了保证甲醇循环差压(二氧化碳解吸塔与汽提塔2朱志良张冰如苏耀东等,工业水处理2000202)203谭天恩,麦本熙,丁惠华.化工原理.北京北化学工业出版社间腰要求上述2塔压力必须维持在185kPa左右而甲醇热再生塔与二氧化碳洗涤塔间物料靠差压4朱圣东邓建吴家声,无油润滑压绵机、北京机械工业输送这个差压值必须保持在125kPa以上,由此出版社200COLD ENERGY OPTIMIZATION MEASURESFOR RECTISOL PLANTZhang Haijun ,Zhao JinAmmonia Plant of Dahua Group Ce中国煤化工CNMHGAbstract Aimed at the shortage problem of cold energy of rectisol plant, made comprehensiveanalysis found out reasons and proposed solutionsKey words rectisol cold energy desorption for refrigeration