原料气调整后低温甲醇洗工艺改造方案研究

013年6月un201336卷第3Large Scale Nitrogenous Fertilizer Industry36No.3原料气调整后低温甲醇洗工艺改造方案研究谢东1,张述伟,庄会同2,李燕,管凤宝11.大连理工大学化工学院,辽宁大连116023;2.久泰能源科技有限公司,山东临沂276017)摘要:针对低温甲醇洗系统进料组分变化和压力降低的情况,结合原低温甲醇洗工艺流程,运用通用化工过程模拟软件进行模拟与研究,形成改造工艺流程的方案,以达到投资少、耗能低的目的。关键词:低温甲醇洗进料组分进料压力软件模拟1概述应用通用化工过程模拟软件对该厂低温甲醇洗系低温甲醇洗工艺是一种在低温下以工业甲醇统进行全流程模拟,在掌握原装置运行状况基础为吸收剂基于物理吸收的气体净化方法,多用于上,对后续改造工况进行研究,为生产实践提供指脱除原料气中的HS、COS、RSH、CO2、NH3、NO等导。杂质。此工艺气体净化度高、选择性好,脱硫脱碳可分段、有选择的进行,且利用HS的溶解度比2原工艺流程及模拟CO2的溶解度大得多的特点,可回收硫磺及副产高该厂低温甲醇洗流程共有变换气冷却、硫化纯度的CO2气体。氢/二氧化碳吸收、中压闪蒸、二氧化碳解吸、硫化某化肥厂装置由于低温甲醇洗系统原料气组氢提浓、热再生、甲醇水分离几部分组成。原低温分变化,进料压力降低,需要对其进行工艺改造,甲醇洗工艺流程如图1所示。硫化氢原料气塔中压闪蒸塔浓缩塔氧化碳变换气解吸塔CO2产品气净化气醇/二氧化碳分离罐热再生塔本分离器克劳斯气体脱盐水放空尾气甲醇水分离塔尾气洗涤塔6一废水图1低温甲醇洗工艺流程(虚框中为改造后增加的部分)在进行流程模拟之前,需要确定合适的物性收稿日计算方法。由于平衡计算和性质计算的准确程度中国煤化工:2013-03-28。作者简将影响模拟结果,所以物性方法的选择对模拟结CNMHG理T大学化工学院化学工程专业佚忧化研究。联系电话果的影响是很大的。13478945645;e-mail:xiedongdalian2008@163.com第3期谢东等,原料气调整后低温甲醇洗工艺改造方案研究该厂调整前原料气进料压力为3249MPa,温拟软件的物性选择决策树,应用适当的物性方法度40℃,流量为8437.5kmol/h,组成见表1。工艺进行工艺模拟后,与设计值对比分析,见表2。要求:净化气中CO2含量不大于10x10,CO2产品褒1调暨前原料气组成气纯度大于985%,克劳斯硫回收的HS组成大于组分摩尔分数,%组分摩尔分数,%25%。99240该厂低温甲醇洗系统中主要包含CO2、H2CO、CH4、NH3、CHOH、C2H6、CH6、CH6CC0、水等0.270CHO00533十几种物质,属于极性物系,不含电解质。根据模0.221HO02主要单元参数设计值与模拟值的对比净化气CO2产品气HS酸性气体参数设计值模拟值设计值模拟值设计值模拟值物流摩尔分数%CO2000199653995677283172612CO066500160008H292484925020.2820.32200050005007900860.1100.00l26.969000400310.116流量/( kmolh5024.0502231453.015304压力(表压)/MP3.0513.051007400740099温度/℃46.246.1752.124.652由表2可以看出,模拟值与设计值吻合度非较低。高压、低温的条件有利于贫甲醇对酸性气体常高。温度、流量误差较小,温度最大相差16℃,的吸收。该进料压力相对较低,为使其达到净化气摩尔流量相对误差最大为625%,组分的摩尔分数的要求,贫甲醇的循环量需求增多,装置主要塔的基本吻合。以上验证了通过模拟软件物性选择决寸和机泵功率会相对较大;同时溶液循环量过策树选出的物性适用于低温甲醇洗系统,可以利大,造成单位体积甲醇中溶解的气体量减少,从而用该模型进行以后的模拟改造研究2影响在甲醇下游闪蒸段的温度,这些因素在一定程度上造成了进二氧化碳吸收塔的贫甲醇温度与3原料气调鳘后的工艺改造研究其他装置相比偏高。根据进料压力设计吸收塔的该厂原料气调整后进料压力为2MPa,温度操作压力,同时为了使甲醇的循环量不至于太大,35℃流量为5357kmoh,组成见表3。向系统中补充足够冷量,对温度较高的物流,增加衰3新原料气组成氨冷器或加大已有氨冷器的冷负荷。组分Cor Co H2 CH N2 HS HO2)进料条件中可以看出H2含量高达520%摩尔分数,%2701552015177010283而CO2含量为27%,N2的含量也达到18%。虽然原料气调整后流程的工艺要求:净化气中CO2HN2难溶于贫甲醇,但在吸收塔部分属于高压系摩尔含量小于0.5%,CO2产品气纯度大于985%,统,也会有相对较多的有效气和氮气溶于甲醇中克劳斯硫回收的HS组成大于25%,排放废气中造成后续中压闪蒸塔有效气的回收率受到限制和甲醇含量低于100×106。由于进料压力减小了1解吸塔解吸出的CO2产品气含氮量偏高。为此应MPa,因此相应的调高了净化气中CO2含量,否则尽量降低中压闪蒸系统的操作压力,将硫化氢吸会造成贫甲醇的循环量太大。收段和二氧化碳吸收段中的甲醇进行中压闪蒸通过对新的原料气进行分析,有如下几个特闪蒸出的中国煤化工送到系统进料气中,使更CNMHG止有效气带到解1)原料气压力为21MPa,相对其他流程压力吸塔中,影响CO2产品气的纯度。1702013年第36卷3)原料气中HS含量仅为0.017%,而要求去塔底部,在足够量的氮气气提条件下,通过设置克劳斯气体HS浓度要大于25%以上。为达到克条HS提浓管线达到克劳斯气体的要求。劳斯气体的要求,可以采取以下措施3:①加大硫使用化工模拟软件完成了将新原料气应用于化氢浓缩塔底气提氮气的量,使更多的CO2被气低温甲醇洗系统的全流程设计,针对流程模拟改提到尾气中,浓缩HS,同时也减小了热再生塔的进确定了各个塔设备的操作参数。热负荷;②热再生塔上段设置一个单独的闪蒸段根据模拟流程的尾气排放中甲醇的含量高达将浓缩塔底部的甲醇经过一系列换热后,进行一400×10°,远远大于要求的最低排放标准,所以在次减压闪蒸,进一步降低去热再生系统CO2的量,流程中增加了尾气洗涤塔,以确保放空尾气达标从而相对提高克劳斯气中HS浓度;③设置一条模拟完成后的低温甲醇洗工艺流程见图1,相HS提浓管线,将去克劳斯的气体一部分引回浓缩关物流数据见表4表4调整原料气后的低温甲醇洗流程模拟数据参数净化气CO2产品气克劳斯气体尾气摩尔分数,%CO20.4439783072.21061.5880.0740.00070.0002H710220.8350.00150.6100.002324.5300.0001CHO0.0070.05490.1200.0097流量/( kmol h3)3904.5527.6压力(表压)MPa0.0740.099温度46.40.7从表4中可以看出,在新的低压原料气条件于要求的98.5%以上,并且CO2产品气量为527.6下,优化后低温甲醇洗流程中净化气、克劳斯气kmol/h,大部分的CO2随尾气排放到空气中,CO2体、尾气基本合格,但CO2产品气纯度仅97:8%,小回收率仅为36.6%,达不到工厂的回收要求。压闪蒸塔原料气真空罐l2真空H醇二氧化碳热再生寸呙罐顶回流罐克劳斯气体分离器克劳斯气体甲醇水分离塔废水图2采用真空解吸的低温甲醇洗为了回收尾气中排放的CO2,可采用PSA回建议硫化收或MEA、MDEA等回收,甚至可直接压缩返回原(必要时teH中国煤化工提而采用降压CNMH级得到的CO2气料气中,但这需要另外增加设备,并且能耗较大。体在压缩机压缩后经过1台换热器降温后打入二第3期谢东等,原料气调整后低温甲醇洗工艺改造方案研究171氧化碳解吸塔下段,作为CO2产品气。采用真空解过程模拟软件对该流程进行模拟,得到CO2产品吸代替氮气气提的工艺流程见图2。气组成如表5。表5采用真空解吸的低温甲醇洗工艺流程产品气组成CO2产品的气流量为1433kmol/h,几乎原料摩尔分数,%组分摩尔分数,%气中的全部CO2都解吸到产品气中,其纯度高达99.24%。HS00007参考文献HCHO00533[1]亢万忠,唐宏青.低温甲醇洗工艺技术现状及发展[J].大氮0.221HO0肥,1999,22(4):259-263[2]钱华光,张述伟,管凤宝,等.低温甲醇洗装置工艺模拟及改采用真空解吸替代氮气气提的工艺流程,减造研究[J].大氮肥,2012,35(4):221-224少了硫化氢浓缩塔,并且因为没有尾气产生,所以(3]张文才化肥油改煤工程低温甲醇洗工艺设置特点分析也取消了尾气洗涤塔,流程简化了许多。运用化工大氮肥,2006,29(2):87-90TRANSFORMATION STUDY OF RECTISOL PROCESSWHEN CHANGING FEED GASXie Dong, Zhang Shuwei, Li Yan, Guan FengbaoDepartment of Chemical Technology, Dalian University of Technology, Dalian 116023)Zhuang Huitong(Jiutai Energy Technology Co, Ltd, Linyi 276017)Abstract: A new Rectisol process with small investment and low energy compared with the previousone was obtained by using general chemical process simulation software in respect of change on feedstockcomposition and pressure reduction.Key words: Rectisol; feedstock composition; feeding pressure; simulation久泰能源建设年产50万吨甲醇技改项目久泰能源集因三期甲醇技改项目由久泰化工科技股份有限公司投资兴建,位于山东省临沂市罗庄区北区工业因,总投资36亿元,建设年产50万吨甲醇生产装置。该项目建设年限2012年12月至2014年底,前期手续办理、场地平整已经完成,厂区道路施工全面展开,锅炉、空分、土建、安装、监理等招标工作陆续进行。随着施工单位的确定和进驻,以及气化、锅炉、輸煤系统等的开工,项目建设已进入快速推进阶段。戳截至2012年底已完成工程投资6000万元,计划在2013年完成投资10亿元。全部三期工程项目建成投产后,新增甲醇产能50万吨,实现年产值21亿元,年利税17亿元。汪家铭陕西龙华煤焦电集团年产30万吨尿素综合利用项目开工陕西龙华煤焦电集团有限责任公司年产30万吨尿素综合利用项目近日在神木县孙家岔镇燕家塔工业园区正式开工。该项目计划总投资19.8亿元,建设工期为3年。主要建设年产18万吨合成氨、30万吨尿素、30万吨电石、96万吨粉煤低温干馏、30万吨石灰等生产装置。通过大型兰炭小粒煤热解综合利用生产工艺,利用电石尾气与部分焦炒煤气生产合成氨及尿素,剩余V凵中国煤化工发电。项目建成后,可实现原煤就地转化和发展下游产业,预计年产值206603CNMHG,创造劳动岗位1200多个,将龙华集团打造成为一个煤一气一电一化資源综合利用的循环经济型产业集团。汪家铭