低温甲醇洗在壳牌煤制氢装置应用浅谈

2013年第17期内蒙古石油化工19低温甲醇洗在壳牌煤制氢裝置应用浅谈徐龙龙(中国神华煤制油鄂尔多斯煤制油分公司,内蒙古鄂尔多斯071209)摘要:本文对低温甲醇洗气体净化工艺基本原理及影响甲醇吸收效杲的因素及其在我厂壳牌煤制氮装置应用过程中正常运行操作调整进行了简单介绍,提出了对甲醇损耗的应对措施、同时对低温甲醇洗工艺运行过程存在的主要问题及处理方法做出了总结。关键词:低溫甲醇;工艺原理;甲醇损耗;工艺问题中图分类号:TQ52文献标识码:A文章编号:1006-7981(2013)17-0019-03我公司壳牌煤制氬气体净化工段采用的低温甲表1低温甲醇洗原料气组成醉洗工艺( Rectisol Proces9是由德国林德( Linde)成分H2co2N2 Co Ar H,s+ COS H,O CH公司和鲁奇( Lurgi)公司共同开发的采用物理吸收mol%5538.55.01.00.040.080.30.04法的一种酸性气体净化工艺,该工艺以拉乌尔定律和享利定律为基础,使用甲醇作为吸收液来完成吸原料变换气与-50℃以下的喷淋甲醇溶液在吸收、再生循环。该工艺于1954年首先用于南非煤收塔中逆流接触,有选择性的脱除了变换气中的加压气化工业装置的煤气净化随后相继用于净化HS、CO2等酸性气。甲醇洗涤塔中分段完成酸性气城市煤气中的硫化物轻质油、CO2以及从变换气中体的吸收,在H2S浓缩塔完成CO2气体的再生和富提取高纯度H2、天然气脱硫等的气体净化装置中甲醇液中H、COS浓缩,在气提塔中完成CO2气体20世纪60年代以后,随着以油渣和煤为原料的大型的气提再生,在热再生塔中主要完成HS、COS的热合成氨装置的出现低温甲醇洗的这一技术也得到再生,出酸性气体脱除工序的酸性气中HS浓度要了广泛应用口。求大于25%(V),在甲醇脱水塔中完成甲醇溶液吸1低温甲醇洗吸收工艺简介收的水分分离。完全再生后的贫甲醇经甲醇循环泵1.1工艺原理简介利用低温甲醇洗脱除粗煤气中的酸性气体是加压后进人吸收塔。为了保证甲醇洗工艺过程冷量平衡,配合甲醇洗工艺一般有一套制冷装置我厂使个物理吸收和解吸的过程。在高压、低温的条件下用的是氨冰机制冷。粗煤气中的H、CO2、COS、氰化物、不饱和烃类等物质极易溶解于极性溶剂甲醇中,而在减压时,它们净化气又很容易从溶剂中解吸出来。H1SCO2在甲醇溶剂变挨气中的溶解度能较好地服从亨利定律(P=EXi),它随洗涤塔压力升高,温度降低而增大,甲醇从一20℃降到富甲醇40℃,CO2溶解度约增加6倍,在低温下-40~硫化氢浓缩塔CO尾气50℃时,H2S的溶解度差不多比CO2大6倍,这样就富甲醇有可能选择性地从原料气中先脱除H2S,而在甲醇再生时先解吸CO2。因此,在高压,低温进行吸收塔H2S、CO2等酸性气体。当系统压力降低CO2先解富甲醇吸,温度升高时,溶液中溶解的H2S气体后释放,实热再生塔现溶剂的再生过程贫甲醇1.2工艺流程筒介我公司是将来自变换工序的(温度:40℃,压力:水塔甲醇污水34MPa,流量:271242Nm3/h。)通过低温甲醇洗得图1低温甲醇洗工艺流程图到合格的净化气。原料变换气主要成分下表:收稿日期:2013-06-1520内蒙古石油化工2013年第17期表生产控制及消耗指标2.3吸收塔的操作压力项目设计指标由享利定律可知提高操作压力相当于提高气相吸收压力/MPaCO2分压,吸收效果也会提高。但压力过高,会增加处理气量/m3h-1271242设备投资和压缩气体无用功。我厂净化洗涤塔的压甲醇溶剂温度/℃力取决于气化来的合成气压力(。系统采用壳牌气净化气出口CO2/%≤2化炉造气,进甲醇系统的变换气压力设计值3净化气出口总硫/ppm≤0.1ppm4MPa,为了稳定系统压力,为保护设备安全防止超酸性气中H2S浓度/%≥25压,将出甲醇洗系统保压放空阀压力设定高于正常浓缩塔塔顶尾气H2S/ppm<10压力0.05~0.1MPa。甲醇中水含量0.5%2.4甲酵溶液的质量循环甲醇中的水含量是正常生产中的重要控制2影响甲醇吸收的因素以及操作调整指标,较高的水含量不但会影响甲醇的吸收效果,还2.1循环甲醇温度会增大对设备的腐蚀。系统水含量异常升高时,应及温度对各种工艺气体在甲醇中的溶解度影响较时提高甲醇脱水系统运行负荷以尽快降低系统甲大。操作温度升高会使二氧化碳硫化氢等气体在醇水含量,控制系统甲醇含水量在0.5%以下,水含溶剂中的溶解度下降,对吸收过程不利因此温度越量最大不超过2%同时对可能导致系统水含量升高低溶解度越大所以较低的贫甲醇温度是操作的目的原因进行逐一排查并加强日常系统内临水介质标(贫甲醇温度为-50℃以下)。系统配有一套氨压换热内漏情况检查。为了实现甲醇循环利用,达到良缩制冷系统提供冷量补充、甲醇解吸、循环水带来的好的吸收效果,必须很好的实现甲醇再生,系统利用冷量控制来达到所需要的操作温度。热再生塔脱去循环甲醇中的硫化物,控制贫甲醇中21.1氨冷冻系统冷量补充监控提供冷量的氨冷硫化物20mg/L,并将出再生塔HS浓度大于25%直器出口甲醇温度,通过加减液氨量来严格控制甲醇接去硫磺回收。出口温度在设计范围内。值得注意的是由于液氨闪3甲醇损耗与应对措施蒸速度比较快,正常生产时对氨冷器液位的监控调造成甲醇损失的根本原因由于甲醇易挥发,而整较为严格以防造成氨压缩制冷系统波动且饱和蒸汽压小,所以低温甲醇洗装置正常运行时212低温甲醇洗系统中绝大部分的冷量是甲醇系统温度、压力的稳定控制调整对减少系统甲醇损解吸产生的。主要靠气提氮气破坏H2S浓缩塔与汽耗尤其重要。我厂低温甲醇洗系统甲醇损失主要存提塔气液平衡解析CO2提供冷量。按系统负荷来控在以下几个方面,同时对其采取的主要控制调整措制H2S浓缩塔与汽提塔的气提氮气流量确保出H2S施如下。浓缩塔顶部气体HS《10ppm。过高的汽提氮气量可3.1出吸收塔净化气中央带甲醇能会带来塔顶尾气中的H2S含量升高及物料消耗的尽量降低循环甲醇温度,避免该系统压力、液位大量增加导致的浪费,过低的汽提氮气量可能会解及甲醇循环量大幅波动及液泛现象产生。析冷量不足,而且有可能导致后续酸性气浓度及热3.2排出CO2尾气中夹带甲醇负荷的影响因此气提氮气调节极为重要。增加冷冻单元的负荷,降低系统的甲醇温度,根2.1.3循环水换热器提供冷量我公司有生产调度据系统的负荷和尾气中甲醇中的分析数据来适当调控制循环水温度要求不高于26℃(。整气提氮的量,稳定CO2解吸塔及尾气洗涤塔的操2.2循环甲醇量作,避免CO2解吸塔系统压力及液位波动产生液泛甲醇循环量直接影响气体净化度。吸收剂甲醇现象同时根据系统的负荷和尾气洗涤塔的负荷尽溶液的流量与变换气量成正比,所以单位时间洗涤可能的关小尾气的旁路阀。甲醇的流量越大,越有利于吸收变换气中的HS、3,3精慵塔底排出废水中残存甲醇CO2。在其他操作条件不变的情况下,循环量太小,稳定脱水塔操作:保证塔顶压力稳定,严格控制会减小吸收推动力,原料气中H2S、CO2较易洗净。塔底温度,避免液位大幅波动,保证塔底外排水指标循环量太大,又会增加动力设备的负荷,造成能量的合格。不必要浪费。正常调节时注意理论计算循环量和实3.4排放酸性气中夹带甲醇际操作经验来调整同时注意在尽量保证在满足吸避免该系统压力发生较大的波动同时注意避收效果的前提下,采取尽可能低的甲醇循环量,以提免热再生塔出口酸性气温度、及分离罐液位满液位高甲醇溶液吸收饱和度,尽量减少系统冷量损失。现象产生。2013年第17期徐龙龙低温甲醇洗在壳牌煤制氢装置应用浅谈213.5检修过程的甲醇消耗以及系統跑冒滴漏情况器,降低系统甲醇固含量,并新増备用滤芯一套,尽损耗量缩短过滤器停用时间。③进一步细化低温甲醇洗加强现场监控,有泄漏及时处理。装置开停工状态管理,特别是低温甲醇洗装置在停由上述3,1、3.2造成的甲醇损失,约占系统甲工大修时,注意系统设备保护,尽量减少开塔、器,及醇总消耗损失的90%以上,因此在正常生产时,加强时检修、及时封闭,少让空气流通,如有氮气应尽量对该两因素的控制调整,对减少系统甲醇消耗损失,使用氮气保护,尽量减少停工状态下的系统腐蚀情具有决定性意义。我厂低温甲醇洗装置开车运行以况产生。来,系统甲醇损耗情况逐年得以改善,当前低温甲醇43备用泵必须处于备用状态洗系统甲醇消耗基本维持在37kg/h以下。所有用于连续运行的甲醇泵都配有一台备用低温甲醇洗工艺存在的主要问题泵,并每隔15天将所有运行泵切换到备用泵。所有4.1甲醇洗配套的氯冷器换热能力下降彩响了甲处于备用泵(冷泵)打开入口阀打开最小流量阀和醇吸收效果限流孔板管线上预冷阀,密封罐投用。在泵故障时,由于氨冷却器内漏,造成液氨中出现带水,总控应立即切换到备泵上,并查明故障原因,把故障处理人员无法及时、准确的调整氨冷器液位,导致低温甲掉使泵重新备机或投人运行。醇洗系统氨冷器制冷效果下降。由于生产运行情况5结束语下氨冷器处于负压状态,不具备排氨的条件,只能采低温甲醇洗工艺吸收效果与操作温度、压力、甲取降低甲醇循环量等其他措施维持生产运行,后经醇质量、以及合理匹配循环甲醇量有密切关系实际系统停车时,对氨冷器进行排放置换,解决了这一问生产过程中,合理控制吸收因素,对装置稳定运行有题。由此经验告知我们正常生产时定期检查水冷器重要意义的内漏情况,为甲醇换热效果和氨冰机稳定运行提通过系统的优化调整,有效的降低了装置甲醇供了有利保障。损失。降低甲醇消耗,不仅减少了能源的浪费,而且4.2低涇甲醇洗工艺对甲醇的清洁度要求比较高有较好的社会效益环境效益。循环甲醇在吸收了煤气中的水、二氧化碳、硫化在装置正常运行过程中,发现问题,及时采取相氢、氨、粉尘等杂质以后,虽经后序分离装置再生分应的措施解决,避免非计划停车,确保装置长周期运离,但一些微小杂质会积存在循环液中。为保证循环行甲醇溶液的清洁度,分别在硫化氢浓缩塔底部出口、热再生塔底部出口设有甲醇过滤器。过滤在运行过[参考文斌]程中系统微小杂质和硫化氢与铁接触时能生成硫化[1]贺永德.现代煤化工技术手册[M]北京:化学铁我厂由于以前没有完全投用此过滤经常开旁路工业出版社,2010在长时间的运行过程中,系统积累了大量的杂质,最[2]煤制氢装置操作手册净化分册(神华煤制油后导致过滤器后绕管换热器阻力增加,循环甲醇量厂)受限,经过反复清洗过滤器,配临时氮气鼓氮与停车[3]张成祥,戚红,浅谈低温甲醇洗工艺[J].应用注水鼓氮清洗法,最后逐渐好转。因此我们使用绕管能源技术,2007,(9)换热器的低温甲醇洗工艺,一定要保证甲醇溶液清[4]姚玉英,化工原理[M].天津:天津大学出版洁度。主要采取的措施如下:①工艺上加强对系统甲社,2005醇溶液的管理,对甲醇循环溶液pH水含量的严格5]丁武松,尚乃明,低温甲醇洗高负荷稳定运行工艺指标监控管理,减少了低温甲醇洗系统腐蚀及操作条件探讨[.中氮肥,2003,(6)结垢形成条件。②严格投用甲醇循环系统中的过滤methanol in low temperaturewash in Shell Coal hydrogen production device applicationAbstract: This paper gives a brief introduction about the basic principles of the process of utilizingmethanol in low temperature to purify gas and the factors influencing the absorption effect of methanol aswell as the common running operation of this technology applied in the plant of obtaining hydrogen bycoal, and proposes some countermeasures the loss of methanol, meanwhile, we also make a summaryabout the main items and treatment methods during the running process of utilizing methanol in low tem-perature to purify gasKey words: Methanol in low Temperature; Process principle; Methanol loss process problems