低温甲醇洗装置冷量不足原因分析及解决方案

Apr.2005化肥设计第43卷第2期Chemical Fertilizer Design2005年4月低温甲醇洗装置泠量不足原因分析及解决方案吴文德,张海军,门路,徐建民(1.大化有限责任公司集团公司,辽宁大连116032;2.中国五环化学工程公司,湖北武汉430079)摘要:介绍了低温甲醇洗装置冷量损失情况,通过模拟软件RPS96的计算数据,对冷量不足问题产生的原因进行了分析,提出了相应解决措施。改进效果表明,甲醇吸收温度在85%以上负荷条件下可维持在-58.5℃(设计值-55℃),增加OO产品气3500kgh,减少循环气压缩机负荷18.6关键词:低温甲醇洗;冷量;解吸制冷中图分类号:TQ13.254文献标识码:B文章编号:1004-8901(2005)02-0038-03Cause Analysis about Insufficient Refrigeration Capacity in Low TemperatureMethanol Washing Device and Its Solvable SchemeWU Wen-de, ZHANG Hai-jun, MEN Lu, XU Jian-minGroup Company, Dalian Chemical Company Ltd. Dalian Liaoning 116032 China;2. China Wuhuan Chemical Engineering Corporation, Wuhan Hubei 430079 China)Abstract: The situation of loss of refrigeration consume was introduced for low temperature methanol washing dehrough the calculating dataof analog software RPS96, reason of problem caused by insufficient refrigeration capacity was analyzed, and the appropriate solvable measures werepresented, the improved result indicates that the absorbing temperature of methanol can be kept at-58. 5 t ( design value -55 C)under conditionof load more than 85%, thus the Co product gas 3 500 kg/h can be increased, and 18. 6% load of recycling gas compressor can be reducedKey words: low temperature methanol washing; refrigeration capacity; refrigeration by adsorption大化集团公司合成氨装置净化工段采用林德公回低温甲醇洗;⑤吸收OO等杂质气体的富甲醇,司“低温甲醇洗工艺”,该工艺为一步法吸收H2S、降压解吸制冷。详情见表1CO2的六塔联合流程,净化吸收设计温度为-55表1供冷情况一览表℃,在净化原料气的同时,为联碱工艺提供CO2冷量来源换热设备供冷量/kW气。自开车以来,低温甲醇洗装置在髙温季节冷量循环冷却水甲醇冷却器(E11)不足的问题十分明显,成为限制生产负荷的瓶颈液氨蒸发甲醇氨冷器/甲醇冷却器325.6890.4/133.5(F06)/甲醇冷凝器(其中吸收温度最高达-47℃,生产负荷仅维持在低温空气空冷器182070%)。经过几年的生产实践和技术改进,问题基6004合成气合成气甲醇冷却器/甲醇冷共计256本得以解决。却器(05)原料气冷却器CO2、H2S解吸循环气闪蒸罐/甲醇闪蒸罐1低温甲醇洗的冷量来源CO2解吸塔/H2S浓缩塔冷量来源为:①循环冷却水,利用32℃的循2装置冷损情况及原因分析环水通过甲醇冷却器(E11)换热,为再生后的贫甲醇提供冷量;②低压液氨蒸发,在负压(-30kPa条件下利用液氨蒸发,通过3台换热器分别对甲醇最H中国煤化工计操作条件为25℃,CNMH季30℃以上气温要持洗涤塔上塔中段抽出的甲醇和热再生塔尾气进行冷作者简介:吴文德(1963年-),男,辽宁抚顺人,1986年毕业于沈却;③低温空气,通过空冷器为热再生塔尾气提供阳化工学院无机化工专业,高级工程师,现从事化肥生产技术的开冷量;④低温液氮洗富余冷量(-58℃合成气)返发与技术管理工作。方数据第2期吴文德等低温甲醇洗装置冷量不足原因分析及解决方案39续1~2个月。从现场冷区塔、罐、管线等低点滴水连,罐体设有低压N2接口及压力表,底部有油排现象可以判断跑冷情况比较严重。利用大连理工大放口学“低温甲醇洗模拟软件RPS96”版进行计算,结果具体操作步骤为:氨冷器投用时打开底部导表明:设备表面平均冷损在75Wm2以上,冷损总淋,液位计高低点阀门与储罐连通,定期(2~3d量相当于氨冷负荷的20.7%,而设计冷损率仅为氨或视使用情况而定)关闭上述3个网门,导人低压冷负荷的5.5%左右。N2,将分离出的油从罐底排出,排油完毕后关闭低(2)换热器工作状况循环水冷却器、氨冷压N2恢复到积油状态。这样就可以在不停车状态器、空气冷却器存在问题较多。由于设备泄漏等原下间断排油,以增加氨蒸发供冷能力。另外,在停因常导致全厂循环水系统水质恶化,细菌、浊度等车检修期间用N2对氨冷器壳程进行吹扫,以降低指标上升,pH值不稳定,使换热器甲醇冷却器甲醇系统开车冷却降温时间。(E11)内壁结垢严重,总传热系数只有设计值的35.5%。液氨系统经过改造后,虽然在低压冰机出液氨冷却器口增加了油分离器,但液氨带油现象仍然存在,大量润滑油随液氨进入氨冷器,并随着氨的蒸发而逐一低压氮气渐积存在换热器内,附着在U形管外表面,从而增加了热阻,降低了换热效率。由于气温为非人为控制因素,因此高温对空冷器影响最为直接,大量甲废油排放醇蒸汽(热再生塔尾气)不能冷凝回流而后滞,经过图1氨冷器排油装置甲醇冷凝器氨冷后才被冷凝下来,致使H2S分离罐(3)更换修补跑冷严重部分的保冷材料。利用液位不稳定,当液位过高时有可能触动联锁开关,大连理工大学“低温甲醇洗模拟软件RPS96”对整从而影响压缩机的运行。套设备进行温度模拟计算。结果表明:冷区甲醇洗3)OO解吸制冷情况在所有冷量来源中,涤塔、OO2解吸塔、H2S浓缩塔3塔冷损率为120CO2解吸制冷是低温甲醇洗冷量的主要来源。经过7/m2,OO2解吸塔CO2气入甲醇冷却器(E08)管与设计值核对发现:①CO2闪蒸塔、CO2解吸塔气线及换热器整体部分冷损率为266W/m2,甲醇泵体闪蒸量较低;②甲醇热再生塔因超压而使蒸汽量(P02)、甲醇泵(P03)出入口处冷损率为170W/m2。加不上;③塔顶酸性气体组分中CO2含量比设计值对跑冷严重的部分更换新型保冷材料,使冷量损失高出十几个百分点。由以上现象可以判断,大量的降低了126%CO2因操作工艺参数不合理没有在冷区内解吸,而(4)增加循环水冷却器。由于气温升高时生产操作上没有有效的控制手段,从而导致空气冷却器是随着甲醇进入热再生系统升温后才彻底释放出用效果受为稳定操作,增加了1台循环来。这样不但没有起到制冷的作用,还增加了热再水冷却器与空气冷却器并联使用,相关流程见图2去界区外3解决措施及效果甲醇冷却器来(1)针对循环水水质恶化、换热器结垢问题,甲醇水分离器来利用停车机会对全厂循环水换热器进行彻底查漏并CO2解吸塔一次性处理,清理循环水池底部污泥,对原杀菌剂甲醇冷却器有一定抗药性而影响杀菌效果的问题,采用定期更s浓缩塔换杀菌剂或配合使用的方法,同时增加旁流池过滤H (V) NH, (L)量,尽可能地降低浊度。另外,利用高压水枪对甲醇冷却器(E11)管程污垢进行清理,对部分换热效1果差的换热器每年进行1次化学清洗。YH中国煤化工部流程;4-H2S闪蒸罐;5—回流CNMHG器;8HS分离罐(2)针对液氨带油问题,增加了氨冷器排油储吸收了H2S、OO2的富甲醇减压到~300kPa罐,装置简略示意见图1。将氨冷器底部液氨导淋气提再生后,进入热再生塔加热精馏,以彻底脱除接一储罐,用管线将氨冷器液位计高低点与储罐相所吸收的气体。酸性混合气经空冷器冷却的大部分40·化肥设计2005年第43卷甲醇由H2S闪蒸罐分离,经回流泵打回热再生塔顶度,以减少甲醇水蒸气平衡水量,设计参数调整前部用作回流液。由于气温上升空冷器供冷不足导致后对比见表2。甲醇蒸气后滞,经H2S馏分换热器、甲醇冷凝器冷表2工艺参数调整前后对比HS浓缩塔管线较细(38m),排液不及时可引参数甲醇量甲原量底品温度洗水5起液面上涨,达到联锁值而导致循环气压缩机/H2S设计值>4501800138-1433500240-30压缩机自动停车。压缩机停车又会引起热再生塔波原操作值50018001393500动,甲醇再生不彻底,吸收效果下降,最终导致甲调整后6醇系统全面恶化为解决这一问题,增设了1台水冷器(其能力经过调整,甲醇含水量(设计值为小于2%)从为满负荷条件下可以单独使用)与原空冷器并联使1%降至0.2%,吸收能力大为加强,在85%负荷条用,增加了人为控制手段,这样既可以使甲醇再生件下洗涤甲醇量较设计值可降低20%,从而增加了平稳进行,又可以减少运行不稳定、换热不充分而富甲醇中CO2饱和度,有利于解吸制冷。造成的冷量损失。(6)对部分保压系统进行了改造,适当降低甲(5)增加OO2解吸制冷能力。甲醇吸收QO2醇再生塔操作压力。在原工艺流程设计中,CO2洗是一个放热过程,而解吸CO2则是一个吸热制冷过涤塔和闪蒸塔由1个保压阀进行保压,为了保证甲程,其吸收、解吸过程遵循亨利定律。醇循环差压(OO2解吸塔和H2S浓缩塔两塔间)要由亨利定律可知,气体的分压越大,在溶液中求两塔压力必须维持在185kPa左右,而甲醇再生的溶解度也就越大。因此,增加气体的压力,有利塔与CO2水洗塔间物料靠差压输送,此差压值必须气体的吸收;降低气体的压力,有利于气体的解保持在大于125kAPa,由此,限制甲醇再生塔操作吸。实验表明:当溶质和溶剂一定时,在一定温度压力必须大于300kPa。保压系统改造措施为:增下k为定值,而且甲醇溶液的溶解度随着温度的下加1个保压阀以对CO2闪蒸塔单独保压,这样就可降而显著增加,故吸收过程要求在尽可能低的温度以降低QO2水洗塔的操作压力,从而降低甲醇再生下进行。塔的操作压力。由于操作压力降低,甲醇沸腾温度欲实现这一目标,降低OO2解吸压力是一种有也相应降低,从而减少了塔底再沸器低压蒸汽投用效手段,但因设备的固有缺陷,H2S浓缩塔保压阀量,减少了向甲醇系统的热量输入。相应操作参数即使在全开状态下,压力仍在70kPa左右,虽然维对比见表3。持CO2解吸塔和H2S浓缩塔之间甲醇输送压差设表3操作压力与温度及蒸汽用量对比计值为80kPa,但实际生产中压力低于110kPa时操作压力/kPa270260甲醇循环就中断。因此,在H2S浓缩塔压力降低的甲醇沸腾温度TC109.1107.1104.6101.7问题没有解决之前,降低CO2解吸塔的操作压力是低压蒸汽用量/kgh1541253445289525不可能的,CO2解吸塔操作压力始终在190kPa左(7)在保证液氮洗冷箱内不过冷、排液畅通无右(设计值高限为180kPa)。阻、洗涤塔差压在正常范围、燃烧气中CO和CH4经过论证和实践证明,增加CO2饱和度从而增含量在允许范围内的前提下(燃料气体积分数中强解吸制冷能力是可行的。欲提高甲醇中CO2饱C041.8%、CH411.4%),调整配氮及精配氮用和度就得减少甲醇洗涤量,但其前提是保证净化气量,尽量在冷箱内实现合成气配氮过程,降低冷箱微量CO2不超标。因此,首先要解决的问题是提高内各物流温度,从而达到提高对甲醇洗工序供冷量甲醇的吸收能力。采取的措施是尽量增加甲醇水分能力的目的离塔工作负荷,降低甲醇中水含量,从而达到增强V凵中国煤化工过高温季节生产操作吸收能力的目的。检驴CNMHG收温度在85%以上负工艺调整思路为增加入醇水分离塔甲醇量,具荷条件个可维持仕-8.5飞(设计值-55℃),向体操作改进为增加防冻注射甲醇量,增加热再生塔外界提供CO2产品气增加了3500kg/h,循环气压去醇水分离塔甲醇量,减少人塔洗涤水,在废水中缩机负荷减少了186%。甲醇含量不超标的前提下降低醇水分离塔塔板温收稿日期:200501