第32卷第6期山西化工Vol.32 No.62012年12月SHANXI CHEMICAL INDUSTRYDec. 2012生產與應用低溫甲醇洗流程的優(yōu)化毛建新(山西原平化學工業(yè)集團有限責任公司,山西原平034100)摘要:介紹了低溫甲醇洗工藝流程,提出了改變物料甲醇流向的優(yōu)化改造,并對改造前、后進行了分析比較。改造后,凈化度不變,能耗降低投資減少,經濟效益提高。關鍵詞:低溫甲醇洗工藝;甲醇;能耗;凈化度中圖分類號:TQ522.6文獻標識碼:A 文章編號 :1004-7050(2012 )06-0061-04引言程因CO2氣體作為原料氣而使用六塔流程;煤制甲煤制甲醇技術一般包括煤清潔氣化技術(水煤醇一般可以取消解析塔,使用五塔流程。本文以五漿、GSP和謝爾粉煤氣化技術)、低溫分餾空分技塔流程為例,其工作原理是,利用煤氣中各種氣體術、寬溫耐硫變換技術、低溫甲醇洗脫硫脫碳技術、(相同條件下)在低溫高壓甲醇中的溶解度不同除恒溫甲醇合成技術、三塔甲醇精餾技術等。這些技去二氧化碳和硫化物氣體,把煤氣中一氧化碳和氫術都是專利技術,需要獨立購買,又各自獨成一套系氣含量調整到合成甲醇的適合比例。統(tǒng),不能從整體煤制甲醇工藝出發(fā)進行整體流程優(yōu)工藝中洗滌塔和氣提塔的規(guī)格見表1。表1洗滌塔和氣提塔的規(guī)格化。本文從整體流程考慮,著重優(yōu)化60萬Va煤制甲醇的低溫甲醇洗流程,以降低投資,提高效益。名稱規(guī)格材質溫度/C 壓力/MPa洗滌塔導向浮閥塔,塔板數79,1流程簡述保管φ3200 mm/φ$3 800 mm, 06Ni3MoDC -80/60 6.8高68245 mm,1.1 低溫甲醇洗工藝(見圖1)空氣氣提塔導向浮閥塔,塔板數75,.54200 mm,06Ni3MoDC - 80/60空分放空↑|硫回收硫橫C2高50 266 mm,氧氣氮氣(氮氣、化碳)1.2 冷凍站工藝氣化變換-低溫甲醇洗甲醇合成由于低溫甲醇洗是物理吸收法,溫度越低,吸收效果越好,且一般在-40 C下操作,因此,運用低溫|冷凍站1精甲醇甲酌精餾甲醇洗技術必須有合適的冷量提供。冷凍站的設置渣水處理是為了給低溫甲醇洗工序提供必需的冷量,--般生圖1低溫甲醇洗工藝產廠家使用氨作為制冷劑。而氨冷器設置主要考慮低溫甲醇洗流程有六塔和五塔流程。氨加工過的問題是,在系統(tǒng)提供冷量的同時盡可能減少氣體中的甲醇量。收稿日期:2012-09-10冷凍站為低溫甲醇洗系統(tǒng)提供-40C的冷量,作者簡介:毛建新,男,1973年出生,2000年畢業(yè)于北京化工大學化冷凍介質為氨,60萬Va煤制甲醇需要的冷量為學工程與工藝專業(yè)，主要從事合成氨.尿素、焦爐氣制甲醇工藝生產管理工作。5 000 kW。低溫甲醇洗來的氣氨經分離器后進入壓62●山西化工2012年12月縮機進行增壓,增壓后的氣氨經過冷卻、膨脹使氣氨活性下降,甚至失活而無法生產。甲醇合成過程要變成液氨,送往低溫甲醇洗對甲醇降溫,保證低溫甲求原料氣中w(硫化物)≤1.0x10-7 ,即進洗滌塔的醇洗工藝的正常運行。其設備有汽輪機、冰機、一段甲醇中硫化物含量甚微,或者測不到。表2為原流出口冷卻器、二段出口冷卻器、防喘振冷卻器、氨冷程的物流分析。從表2可知,洗滌塔中部經閃蒸后卻器凝汽器、一段進口分離器二段進口分離器、液甲醇中硫化物含量測不到，符合洗滌塔的要求。洗氨儲罐、中間氨罐、省功器、惰氣分離器、高位油箱、滌塔底部經閃蒸后的富含硫化物的甲醇占總循環(huán)量蓄能器、潤滑油站、消音器、氨泵、凝結水泵。的45%。在氣提塔中,只有不將硫化物帶人富含1.3 空分工藝CO2氣體的甲醇中,才能實現(xiàn)洗滌塔中部經閃蒸后空分的原理為,利用空氣中各種成分的沸點不甲醇的循環(huán)使用。同,同一種氣體的沸點隨壓力的升高而升高,通過加2.2改變洗滌塔中部和底部甲醇流向壓降溫、膨脹節(jié)流等措施把空氣變?yōu)橐后w,再通過精洗滌塔中部富含CO2氣體的甲醇經閃蒸進入餾的方法把氧氣、氮氣氬氣分離出來。氣提塔上部,解析CO2氣體后從氣提塔中部出來，一部分返回下塔吸收硫化物,另--部分經換熱循環(huán)2改變物流流程使用。洗滌塔底部富含H2S氣體的甲醇經閃蒸進2.1物流分析入氣提塔下部解析CO2氣體,濃縮H2S氣體后送人低溫甲醇洗技術主要是脫除原料氣中的CO2熱再生塔解析H2S氣體。熱再生的甲醇經換熱后和H2S氣體。硫化物會造成催化劑中毒,使催化劑循環(huán)使用。流程如圖2。表2原流程的物流分析壓力溫度流量x(組分)/%名稱/MPa__ /C /kg.hr'(kmol.h")_ 甲醇水CO2H2ScO其他洗滌塔中部閃蒸后甲醇1. 85-33.0292 943(8 347.7)73.7750.123 25.854 0.000 0. 178 0.070洗滌塔底部閃蒸后甲醇1. 85-33.0 244 799(6 947.8)72.461 0.122 27.021 0.138 0. 185 0.073氣提塔底部甲醇0.23.-43.5 365 645(11 384.5) 98.521 0.165 0.758 0.507 0.000 0. 049HS液氨3 vs||V6 x|去濃編塔下部|C2c3|中蒸槽儲柵~凈化氣tee送往甲薩楠照-0-s1自E10Prs回YE1622 |四]脫鹽水放空02|尾氣洗滌水補充甲醇4圖2物流改變 后的流程2012年12月毛建新:低溫甲醇洗流程的優(yōu)化; 63.2.3甲醇/水送往甲醇精餾系統(tǒng)的可行性二是把甲醇中的輕組分和不凝氣體從甲醇中分離出低溫甲醇洗流程中,甲醇/水分離塔C4的主要來。而從低溫甲醇洗來的噴淋甲醇和尾氣洗滌水中作用是把凈化系統(tǒng)循環(huán)甲醇中的水分摩爾分數控制含有水和不凝氣體(CO2、H2S、CO、H2等),滿足甲在1%以下,以實現(xiàn)甲醇更好地吸收煤氣中雜質氣醇精餾的預精餾塔要求。體(如H2O、CO2、H2S等)的目的。甲醇/水分離塔1)進甲醇精餾系統(tǒng)的H2S含量C4的工作原理是,利用甲醇和水的沸點不同把甲在低溫甲醇洗系統(tǒng)中,進甲醇/水分離塔物料有醇/水加熱，實現(xiàn)甲醇和水分離。甲醇精餾的工作原噴淋甲醇、熱再生塔C3出來的甲醇、尾氣洗滌塔理和低溫甲醇洗系統(tǒng)的甲醇/水分離塔相同。在甲CO2來的洗滌水,其液體組成如表3。醇精餾系統(tǒng)中預精餾塔的作用,- .是加水進行萃取,從表3可知,熱再生塔甲醇組分中水摩爾分數為表3進甲醇/水分離塔物料組成名稱壓力溫度流量x(組分)/%/MPa__ /C_ /kg.h"'(kmol.h-I) 甲醇水CO2HS其他噴淋甲醇0.60 48.001 797(62.03)65.880 33.0300 1.0830 0.0013 0.0017 0. 004熱再生塔甲醇0.69 63.003 413( 106. 60)99.833 0.1670 0.0000 0.0000 0.0000 0. 000尾氣洗滌水1 948( 107.51)0.589 99.3233 0.0875 0.000 0.000 0. 0000. 167% ,遠低于低溫甲醇洗工藝要求,不必送60萬t甲醇計算,那么，進人預精餾塔的H2S摩爾人甲醇精餾系統(tǒng),可在低溫甲醇洗系統(tǒng)繼續(xù)循環(huán)使分數則不到0.000 04%。用。噴淋甲醇和尾氣洗滌水可以送人甲醇精餾系2)H2S對甲醇產品的影響統(tǒng),且尾氣洗滌水中不含硫化物氣體。如果按年產噴淋甲醇膨脹前、后的組分見表4。表4噴淋甲醇膨脹前、后的組分/MPa /C /kg.h-(kmol.h") 甲醇CO2 HSCO膨脹前5.356(1 797(62. 03)61.94 20.220 17.510 0.1040 0.0100 0.216 0膨脹后(液相) 0.64865.88 33.030 1.083 0.0013 0.0000 0.005 7膨脹后(氣相)5. 7380.139 92.384 0.4470 0.0348 1.206 2.從表4可以看出,高壓吸收的氣體經膨脹后,大表5取消和增加的設備部分氣體從甲醇中解析出去,液體中僅留有項目/臺規(guī)格概算(2004)0.0013%的H2S進入甲醇精餾的預精餾塔。/萬元預精餾塔的底部操作溫度為77 C，操作壓力為再沸器E11固定管板式換熱器,4.70Crl8Ni940 kPa, 而進人預精餾塔的0. 000 04%硫化氫氣體在此條件下基本上可解析出去。如果還有很少- -部甲醇水浮閥塔，塔板數51,100.0分離塔C41φ1600mmx29500mm,分硫化氫氣體隨甲醇進入精餾塔,則可在精餾塔作溫度160 C ,壓力0.5 MPa業(yè)時,加一部分NaOH,使甲醇的pH值保持在8左.換熱器E201板 式換熱器,SUS3047.0右。NaOH和硫化氫反應生成的Na2S可溶于水,隨閃蒸器儲槽-15.0甲醇殘液送出界外。導向浮閥塔,塔板數56,3)甲醇精餾后的甲醇預精餾塔負荷解析塔中2 800 mm x58 462 mm400.0溫度-80 C/60 C,壓力噴淋甲醇和尾氣洗滌水中含有的甲醇量分別為0. 45 MPa,材質06Ni3MoDC1 307.7 kg/h和20.26 kg/h,其總量約為1328 kg/h。合計481.7年產60萬t甲醇的精餾裝置,按80 t/h精甲醇計3.2能耗降低情況算,則精餾負荷增加約1. 7%。因此,精餾系統(tǒng)的設1)洗滌塔中部和底部出來的甲醇流向降低的能耗備可不變。從表2知道，洗滌塔中部經閃蒸后甲醇的流量3改變物 流后的情況292943kg/h,洗滌塔底部經閃蒸后甲醇流量3.1設備 變化情況244 799 kg/h。氣提塔底部出來的甲醇流量改造前、后取消和增加的設備如表5。365 645 kg/h,氣提塔上部再生甲醇要回流- -部分。..64●山西化工2012年12月.綜合計算,可以節(jié)能4.3x10' kJ/h。不僅不會造成凈化氣中硫化氫含量增高,反而可進2)甲醇/水送往甲醇精餾系統(tǒng)降低的能耗-步提高原料氣的凈化度,穩(wěn)定甲醇的生產。低溫預精餾塔在作業(yè)前要補加一部分水,而噴淋甲甲醇的循環(huán)使用和含水甲醇送往甲醇精餾降低能醇和尾氣洗滌水送人預精餾塔,需補加水耗,每年可節(jié)約450萬元。流程的優(yōu)化，可減少投資1 928 kg/h的水,則可減少能耗370 000 kJ/h。概算(2004年)約4 700萬元。4結論優(yōu)化低溫甲醇洗流程是可行的,改變物流流向Optimization of technological process of low temperature methanol washingMAO Jian-xin( Shanxi Yuanping Chemical Industry Group Co. , Ltd. , Yuanping Shanxi 034100, China)Abstract: This paper introduces the technological process of low temperature methanol washing, presents the method of changing mate-rial methanol flow , compares and analyses this two approaches. This method have the advantages as fllows , unchanged degree of puri-fcation, reduction to energy consumption, reducing investment, improvement of economic benefts after the technology reformnation.Key words : low temperature methanol washing; methanol ; energy consumption; degree of purification《化學與生物工程》2013年征訂啟事《化學與生物工程》是以化學化工與生物化學領域的發(fā)展動向及研究成果為主要報道方向,重點突出化學在生物領域及生物在化學領域中應用方面的發(fā)展動態(tài)、研究成果、技術進展等內容。主要欄目有:專家論.壇、綜述專論、科學研究、開發(fā)應用、分析測試、信息集錦等。對化學合成新工藝、新技術的開發(fā)，生物工程領域的發(fā)酵工程、酶工程、生物制劑,清潔化工生產技術等方面的論文優(yōu)先予以發(fā)表?！痘瘜W與生物工程》是中國科技核心期刊,湖北省優(yōu)秀期刊,第六屆全國石油和化工行業(yè)優(yōu)秀期刊一等獎。先后被美國《化學文摘》《中國學術期刊綜合評價數據庫》、《中文科技期刊數據庫》、《中國期刊網》、《中國學術期刊(光盤版)》、《中國化學化工文摘》、《中國科技論文與引文數據庫》等收錄。列入美國化學文摘收錄千刊表?！痘试O計》2013年征訂啟事《化肥設計》1962年創(chuàng)刊,系經國家科委批準,由中國五環(huán)化學工程公司(原化工部第四設計院)主辦，國內外公開發(fā)行的國家級綜合科技雜志。辦刊宗旨:系統(tǒng)報導中國化肥(氮、磷、鉀、復合肥)工業(yè)的設計、科研、生產、建設、管理等領域的新技術、新工業(yè)、新設備、新材料、新產品;推廣引進技術的消化吸收和國產化經驗;交流技改節(jié)能成果;介紹國外化肥領域的新技術及其發(fā)展動態(tài)。主要欄目:專題綜論、化學工程、設計技術、生產技術、施工技術、技術開發(fā)、技改節(jié)能、熱能工程、軟件應.用、工程經濟、環(huán)境保護、科學管理、技術講座、國外技術。讀者對象:從事氮、磷、鉀、復合肥等化肥工業(yè)的設計.科研、生產、建設、管理等部門的技術人員。