丁辛醇合成气及氢气改造方案研究和选择

第28卷第4期天津化工Vol 28 No 42014年7月Tianjin Chemical IndustryJul. 2014·科研与生产丁辛醇合成气及氢气改造方案研究和选择任兆平张卫波(天津渤化永利化工股份有限公司,天津300420)摘要:目前,永利化工新区正处于丁辛醇扩建装置的投料试车阶段,结合煤气化现有负荷条件下,合成氨甲醇装置进行技术改造,保证丁辛醇双套装置高负荷运行。关键词:氢气;精合成气;负荷;洗涤;净化气doi:10.3969/ssn.1008-1267201404.011中图分类号:TQ22312文献标志码:B文章编号:1008-1267(2014)04-0030-031改造前氢气合成气来源简介2改造存在的问题及解决方案来自合成氨变换装置的变换气和未变换气经21送丁辛醇的产品气质量问题过低温甲醇洗装置将气体中绝大部分的CO2H2S目前,送往丁辛醇的产品氢气为997%以上脱除干净,之后进入到变压吸附装置(简称PSA)。(CO2工况下),精合成气的CO含量48%~49%,N2变压吸附的基本原理是利用吸附剂对吸附质小于2%,HC为10~1.05;其他杂质微量。在不同分压下有不同的吸附容量,并且在一定压力经过与丁辛醇分厂交流得知:产品氢气中的下对被分离的气体混合物的各组分又有选择吸附CO会使杂醇增加,最终丁辛醇产品质量下降;精合的特性,加压吸附除去原料气中杂质组分,减压脱成气中的HS含量会引起催化剂中毒,要求在01附这些杂质而使吸附剂获得再生。因此,采用多个10%以下,其他杂质如氮气、二氧化碳、等均为惰性吸附床,循环地变动所组合的各吸附床压力,就可气体,对丁辛醇的产品质量没有太大影响,这也为以达到连续分离气体混合物的目的下一步产品气来源上提供了前提条件变压吸附装置分为两个系统,一个系统为提氢22送丁辛醇的产品气量来源问题段,另一各系统为预处理系统。提氢系统是将来自合成氨的PSA装置满负荷设计生产能力为酸脱变换气脱除其中的甲醇、一氧化碳和二氧化碳16920Nmh的氢气和26880Nmh的精合成气,而等杂质,以得到氢纯度≥99%合格产品氢气送目前PSA制氢实际能力为21820Nm3h往丁辛醇装置。预处理系统是将来自酸脱未变换气而两套丁辛醇装置在100%负荷情况下:以及来自一氧化碳冷箱的粗氢气脱除其中的甲醇、精合成气220002=44000Nm/h氧化碳和二氧化碳等杂质而得到精合成气。由于氢气11500×2=23000Nm/h精合成气中的氢碳比偏小,因此从制氢后引一股氢很显然,氢气以及合成气的气量均不能满足丁气进行氢碳比的调节,从而使精合成气的氢碳比达辛醇的需要。到丁辛醇要求指标后送往丁辛醇。如图1所示。221氢气来源目前,永利化工已经与渤化石化签订协议,采糖台成气购PDH(丙烷脱氢)项目的副产氢气,但由于PDH开工晚于丁辛醇二期,所以当前还不能解决现在氢气供应不足的问题,合成氨PSA装置就算超负荷运行也就只能满足产品氢气的需求,而对于精合成气酸配未变换气FA预处理中的配氢量则无法满足。酸脱变换气FA氧丁辛醇一期由于精凵中国煤化工要求其他杂质不会对丁CNMHG又考虑酸脱出收稿日期:201403-03第28卷第4期任兆平等:丁辛醇合成气及氢气改造方案研究和选择口的变换气中的氢气含量为95.2%,氮气143%,二72%,实际CO供应量仅为2677Nm}h。即使把未氧化碳含量0001%硫化氢含量01×10%以下,能变换气产能发挥110%,C0供应量仍的较大的缺口。够满足丁辛醇精合成气的需要,为此,在酸脱变换2222甲醇净化后合成气气出口去PSA装置的管线上加了一股富氢气去精甲醇酸脱出口的合成气各组分H165.54%;N2合成气总管上用来给精合成气进行粗配,由丁辛醇1.37%);CO2961%;CO2.71%分厂进行精配,以保证氢碳比合格这股合成气由于含有二氧化碳近3%,作为丁2.2.2精合成气来源辛醇的精合成气会使丁辛醇的能耗增加很多;把这2221合成氨净化后未变换气股甲醇合成气和一氧化碳冷箱的富氢气并入PSA在现有的流程中精合成气的主要来源是酸脱预处理中后,FA预处理能力不足,需要增加吸附的未变换气以及来自一氧化碳冷箱的粗氢气,未变塔和相应的程控阀门。还要增加较大的投资。更关换气生产能力本身的上限为110%,同时受变换气键的是PSA周边没有安装塔器和程控阀门的位置,负荷的影响其两者关系见表1。因此这一处理方案仍然行不通。表1经过讨论研究,甲醇酸脱可以把合成气中的未变换相对应的气量相应变换系统相对应的气量CO2基本能脱除干净,那这股气体也可不经过PSA系统负荷(洗涤后)最小负荷(洗涤后)预处理直接进行配气,这样就解决了PA预处理110%4136288738工序的能力瓶颈,能够达到精合成气的要求。但甲100%38608醇合成气中就缺少了CO2组分,为此,可以在CC72.5%压缩机中间抽气中有52MPa的产品CO2,把CO2配80%入甲醇合成气中补充甲醇合成气中缺少的CO2成70%份。这部分CO2中含总硫为5×10%以下。但已超过50%2306761994了甲醇合成允许的总硫含量,可以通过精脱硫的方表2为合成氨装置在酸脱工序的负荷分配情式解决。况(单位Nm3h合成气两套丁辛醇需求CO供量为22000Nm沿h3方案流程简介(见图2)未变换气生产能力为38608Nm}h,用于制取CO供31氢气保持两路源头,以PDH为主以FA制氢醋酸去掉2000m0h,余下的气量中CO含为为辅。PDH开车送气则PSA制氢停车备用,PDH停PDH来氢气9氢气总管精合成气去总管PA来氢气甲醇净化气脱碳后气体进总管氢气进合成氨酸脱后辛醇一期合成装置酸脱甲醇酸脱净化气去总管co冷箱辛醇二期CO冷箱富氢气去PSAC02压蜡脱压缩酸脱图2表2RWUI负荷RWU2负荷液氮洗负荷氨合成负荷丁辛醇用气负荷气量负荷气量负荷气量负荷气量合成气氢气110%11125787727103222115%44399100%7975288738mTH84523530中国煤化工23470CNMHG82577100%386081930432天津化工2014年7月表3丁辛醇制气的所有原料气的成份项目未变换净气富氢气甲醇净化气合成氨净化气气量,Nm3/h19752521512000~13500~38000CO/mol%o72521348(13.05-37.05)Hymol %8428(5949~86.54)65.10CO/mol %o0.1922(0~035)3.1(2%-5%)Ar/mol00186(0~0.074)Nymol03953(039~0.87CH,OH/mol1.6295(0~22)0012压力MPaa3.05~3.53.053.05-3.53.1车则开PSA送氢气。其中丁辛醇制气的所有原料气受合成气的能力限制,双炉工况,完全可满足丁辛成分见表3醇双套100%以上负荷。单炉工况下,醋酸如开车,32精合成气保持四路来源,合成氨未变换气;合双丁辛醇最高负荷仅为83%。如果停醋酸,双丁辛成氨变换气;甲醇变换气;CO冷箱富氢气。醇可达100%以上负荷。l)煤气化开一台炉醋酸同时开车,采用合成氨42PDH停车,只有PSA送氢气,丁辛醇的生产能未变换气、CO冷箱富氢气。如PDH送气,则不用合力受氢气能力限制,最大能力为97%。双炉情况下成氨变换气。醋酸不开则没有CO冷箱富氢气;2煤合成气可以保证能力,在单炉情况下开醋酸双丁辛气化开二台炉,醋酸同时开车,采用合成氨未变换醇最高负荷仅为83%。如果停醋酸,双丁辛醇可达气;甲醇变换气;CO冷箱富氢气。如PDH送气,则100%以上负荷。不用合成氨变换气。如果PDH送气不足,可用合成4.3只有在双煤气化炉运行的情况下,合成氨甲醇氨变换气补充。全开,才有可能将效益产品能力开足,PDH是否送33在精合成气管线上装有氢气串流阀门,用于氢氢气全厂影响较小,但PDH开车送氢气,可节省合碳比调整。合成气变换气管线做为备用,在氢气不成氨变换气,以提高合成氨的生产能力。可以把PDH足的情况下投用,以保持丁辛醇的负荷水平。氢气做为有效的补充,提高全厂产品的负荷率。方案的标准工况的对比5结束语通过此次技术方案的改进,能满足丁辛醇双套根据此方案,有四种标准的工况(见表4)。装置的高负荷运行,同时还有以下优点。表45.1原流程为PSA装置配氢,协调起来很复杂,现气化炉、合成氨末变换、期了辛醇负荷二期丁辛醇负荷采用了总管制,丁辛醇装置配氢就减少了中间环甲醇PDH情况按氢气按合成按氢气按合成节,有利于氢碳比的调节。计气计计气计52原流程的FSA装置为变压吸附,这就造成出PDH开车送氢气,煤气口产品气的压力波动大,流量瞬间波动大的缺点化单炉、合成氨开、醋酸≥1.000.83≥1.00083现工艺流程中FSA装置的制氢系统和预处理系统开、丁辛醇双套作为备用,同时采用总管制,这就使得总管压力保持PDH开车送氢气,煤气稳定,有利于氢碳比的调节以及丁辛醇装置的稳定。化双炉、合成氨开、甲醇≥1.001.00≥1.001.00经过此次改造,使操作灵活多样,能够在四种开、醋酸开、丁辛醇双套标准工况以及四种非标准工况下使用,最大程度上PDH停车PSA送氢气满足生产的需要。煤气化单炉、合成氨开、0.97≥0.980.97≥0.98目前二期丁辛醇已开至80%负荷,产品气的质丁辛醇双套、醋酸停PDH停车PSA送氢气量和气量均能满足装置需要,但由于工况变动较为煤气化双炉、合成氨开、0.97100097100复杂,使得操作并日仑成气最多由四股丁辛醇双套、醋酸开气组成,可中国煤化工动大,进而使氢碳比波动CNMH续进行优化。4PDH开车并送足量的氢气,丁辛醇的生产能力