2010年6月瓦un2010第33卷第3期arge Scale Nitrogenous Fertilizer Industry低溫甲醇洗裝置的設(shè)計(jì)改進(jìn)及運(yùn)行評(píng)價(jià)莊光山趙新江(山東華魯恒升化工股份有限公司,山東德州,253024)擴(kuò)要介紹低溫甲醇洗國(guó)產(chǎn)化工藝的第一次擴(kuò)能改造情況。在總結(jié)現(xiàn)有低溫甲醇洗裝置實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,針對(duì)擴(kuò)能改造的瓶頸問(wèn)題和對(duì)冷量平衡的深入研究,制定改造設(shè)計(jì)方案。項(xiàng)目實(shí)施后,低溫甲醇洗再生系統(tǒng)處理量超出原設(shè)計(jì)54%,各項(xiàng)指標(biāo)正常,達(dá)到擴(kuò)能增產(chǎn)的要求。關(guān)鍵詞低溫甲醇洗擴(kuò)能改造運(yùn)行評(píng)價(jià)山東華魯恒升化工股份有限公司潔凈煤氣化下一個(gè)工序進(jìn)一步精制甲醇項(xiàng)目采用國(guó)產(chǎn)低溫甲醇洗工藝,設(shè)計(jì)能力為由貧甲醇泵送出的貧甲醇液經(jīng)水冷器冷卻300k/a合成氨。200年12月新增200ku/a醋酸后,一小部分去原料氣冷卻器前作為原料氣噴淋項(xiàng)目,由甲醇洗配套對(duì)醋酸原料氣CO進(jìn)行精制。甲醇,大部分冷卻后進(jìn)入二氧化碳吸收塔頂部吸設(shè)計(jì)方案是新增1臺(tái)精制CO氣體的吸收塔和原收原料氣中的CO2。吸收CO2氣體后甲醇溶液溫度二氧化碳吸收塔并聯(lián)操作,新增一氧化碳精制塔升高,引出塔外進(jìn)一步降溫后返回塔內(nèi)繼續(xù)吸收。的富甲醇溶液回收至原再生系統(tǒng)進(jìn)行處理。大量13H2的回收新增富甲醇溶液進(jìn)人再生系統(tǒng),超出了原再生系出二氧化碳吸收塔上塔底部的富二氧化碳甲統(tǒng)設(shè)計(jì)處理能力,產(chǎn)生甲醇再生不完全、系統(tǒng)冷量醇液,一部分進(jìn)入下塔脫除原料氣中的HS,另不匹配等相關(guān)問(wèn)題,導(dǎo)致貧甲醇溫度升髙,凈化度部分經(jīng)降溫后進(jìn)入無(wú)硫甲醇閃蒸罐。二氧化碳吸下降,產(chǎn)品氣超標(biāo)等,必須對(duì)原甲醇洗再生系統(tǒng)進(jìn)收塔底部的富HS甲醇液經(jīng)降溫冷卻后,進(jìn)人含行擴(kuò)能改造,增大再生系統(tǒng)的處理能力,使甲醇洗硫甲醇閃蒸罐;出無(wú)硫甲醇閃蒸罐和含硫甲醇閃裝置的吸收與再生系統(tǒng)能力相匹配。蒸罐的閃蒸氣混合后,進(jìn)入循環(huán)氣壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮,壓縮后的氣體返回原料氣冷卻器前的原料氣原設(shè)計(jì)工藝流程簡(jiǎn)述管線進(jìn)行回收11原料氣的預(yù)冷14CO2產(chǎn)品的制取來(lái)自變換工號(hào)的變換氣與來(lái)自循環(huán)氣壓縮機(jī)經(jīng)無(wú)硫甲醇閃蒸罐閃蒸后的富甲醇溶液在二的循環(huán)H2混合,混合氣體進(jìn)入原料氣冷卻器殼氧化碳產(chǎn)品塔內(nèi)進(jìn)行減壓解吸,解吸出的CO2氣程,被3股流體(合成氣、CO2氣、放空尾氣)冷卻之經(jīng)復(fù)熱后送尿素界區(qū),多余氣體進(jìn)入硫化氫濃縮后進(jìn)分離器,分離出的冷凝液送往甲醇/水分離塔塔塔頂?shù)姆趴展芫€中。進(jìn)行精餾,出分離塔的氣體進(jìn)入二氧化碳吸收塔1HS的濃縮進(jìn)行脫硫脫碳。HS的濃縮在硫化氫濃縮塔中完成,硫化氫濃12原料氣中的CO2HS等組分的脫除縮塔塔頂?shù)奈矚馀c來(lái)自二氧化碳產(chǎn)品塔的CO2氣進(jìn)入二氧化碳吸收塔的原料氣在下塔與來(lái)自上塔的富二氧化碳甲醇溶液接觸,以除去原料氣收稿日期2009-11-30;收到修改稿日期:201005-19。中的HS、COS等組分;脫除掉HS的原料氣進(jìn)入作中國(guó)煤化工A高級(jí)工程師。195二氧化碳吸收塔上塔,與貧甲醇逆流接觸除去份有限CNMH東華魯恒升化工股CO2,從二氧化碳吸收塔塔頂出來(lái)的凈化氣被送到802; E-mail zhuanggsh@hI-he182瓦留2010年第33卷體匯合后經(jīng)原料氣冷卻器回收冷量后放入大氣。22設(shè)計(jì)思路為了使硫化氫濃縮塔送往甲醇再生塔的甲醇液中由表1可以看出,改造前后原料氣進(jìn)入甲醇HS得到充分的濃縮,向硫化氫濃縮塔底部通入氣洗的組分發(fā)生了很大變化,主要區(qū)別是煤氣中的提氮進(jìn)行氣提。CO含量高而CO2含量低,進(jìn)入一氧化碳精制塔的16甲醇溶液的再生和富HS氣體的獲得CO2含量比變換氣下降了25個(gè)百分點(diǎn),而CO則經(jīng)硫化氫濃縮塔濃縮后的甲醇溶液進(jìn)甲醇再比變換氣上升了44個(gè)百分點(diǎn)。根據(jù)享利定律,CO2生塔進(jìn)行再生,出甲醇再生塔塔頂?shù)脑偕鷼饨?jīng)冷和HS的溶解度分別隨著CO2和HS分壓的升高卻分離后送硫磺回收裝量生產(chǎn)硫磺產(chǎn)品。和溫度的降低而增加,所以在一氧化碳精制塔內(nèi)17甲醇/水分離的吸收過(guò)程中,一是造成吸收后的富甲醇中CO來(lái)自分離器的甲醇/水混合物,進(jìn)人甲醇/水的溶解量減少,二是煤氣中CO分壓高而使CO氣分離塔進(jìn)行精餾。塔頂氣相蒸汽返回至甲醇再生體溶解量上升。塔回收熱量,塔底的廢水送入回收裝置。原料氣中CO2含量低、CO含量高對(duì)低溫甲醇洗系統(tǒng)影響較大,主要有以下3點(diǎn):2改造方案1)使CO2產(chǎn)品氣量下降而影響尿素系統(tǒng)負(fù)2.1設(shè)計(jì)基礎(chǔ)荷,若維持尿素系統(tǒng)負(fù)荷不變,則必須提高甲醇洗低溫甲醇洗的改造立足于自主創(chuàng)新,改造設(shè)裝置的CO2氣體回收率來(lái)解決。同時(shí)因富甲醇中計(jì)依據(jù)是原始設(shè)計(jì)低溫甲醇洗數(shù)據(jù)和實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)溶解的CO含量升高,造成CO2產(chǎn)品氣中CO含量行數(shù)據(jù),主要解決再生系統(tǒng)增容后的瓶頸環(huán)節(jié),重升高,使CO2產(chǎn)品氣質(zhì)量下降,影響尿素裝置正常點(diǎn)是冷量平衡和物流平衡。擴(kuò)能后消耗不高于原運(yùn)行。設(shè)計(jì)值,主要物流技術(shù)指標(biāo)與原設(shè)計(jì)相當(dāng),流程模2)原料氣中CO2含量低,造成富甲醇溶液中式切換靈活,改造后不降低裝置的可靠性和穩(wěn)定CO2含量降低,單位循環(huán)甲醇的過(guò)冷度下降,使解性,裝置投產(chǎn)后不產(chǎn)生新的污染源,設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)見(jiàn)吸后的甲醇溶液溫度升高2。由于進(jìn)吸收塔貧甲醇表1。溫度升高,使其吸收能力下降。表1進(jìn)二氧化碳吸收塔變換氣和進(jìn)一氧化碳精制塔的煤氣指標(biāo)原料氣進(jìn)甲醇洗組分體積含量,%備流量/m3hH貧甲醇1kgh二氧化碳吸收塔產(chǎn)氨合成氣1547581545400434200401003501516746氧化碳精制塔產(chǎn)CO氣體45.7135081745750003)再生系統(tǒng)增加75000kg/h甲醇循環(huán)量后,m/mh;:②降液管中液體流速小于0.m/s;③降總循環(huán)量達(dá)到241746kg/h,超出原設(shè)計(jì)再生系統(tǒng)液管中液層高度小于板間距的一半;④液體在降負(fù)荷45%,當(dāng)富甲醇減壓再生時(shí),氣體大量解吸使液管中的停留時(shí)間3-5s;⑤液體在降液管中拋出再生系統(tǒng)超過(guò)設(shè)計(jì)壓力。距離與堰寬之比大于60%;⑥霧沫夾帶量1kg氣23改造方案體小于01kg液體3。按再生系統(tǒng)負(fù)荷增大后的數(shù)通過(guò)采用高、中、低3種生產(chǎn)負(fù)荷及夏季高溫?fù)?jù)計(jì)算,在二氧化碳產(chǎn)品塔內(nèi)液體在降液管中停環(huán)境下36組數(shù)據(jù)對(duì)全流程物料及冷量進(jìn)行對(duì)比留時(shí)間為38s,而降液管流速為04m/s,大于規(guī)模擬工藝計(jì)算后,需要首先解決甲醇循環(huán)量的問(wèn)定的01m/s,但查氣液負(fù)荷圖操作點(diǎn)都在液泛線題。當(dāng)一氧化碳精制塔的富甲醇回到系統(tǒng)后,系統(tǒng)內(nèi);硫化氫濃縮塔的負(fù)荷變化最大,需要解決硫化內(nèi)各甲醇泵循環(huán)量經(jīng)計(jì)算均比設(shè)計(jì)值增加30%左氫濃縮塔壓力超設(shè)計(jì)壓力的問(wèn)題;再生塔底部液右,原甲醇泵輸送能力不能滿足要求,各需要并聯(lián)體在降液管中停留時(shí)間為3s,流速0.15m/s,需要1臺(tái)甲泵運(yùn)行:系統(tǒng)循環(huán)量增大后經(jīng)計(jì)算流速增加中國(guó)煤化工操作點(diǎn)處于可不大于2m/s,原有管線滿足擴(kuò)能需要。行范達(dá)到液泛線邊塔設(shè)備的流體力學(xué)性能判斷一般以下面6個(gè)緣CNMH改造才能夠保證條件為依據(jù):①塔板上溢流強(qiáng)度一般小于80-100精餾指標(biāo)。綜上所述,再生系統(tǒng)的塔器增產(chǎn)后已經(jīng)第3期莊光山等.低溫甲醇洗裝置的設(shè)計(jì)改進(jìn)及運(yùn)行評(píng)價(jià)沒(méi)有設(shè)計(jì)余度,處于操作線邊緣,需要在改造中落實(shí)解決。改造后流程見(jiàn)圖1去液氮洗工序去硫回收合成氣碳產(chǎn)品塔氮?dú)?原料氣氫氣壓縮機(jī)二級(jí)閃蒸罐一------------圖1低溫甲醇洗改造前后工藝流程(虛線為改造部分)3擴(kuò)能改造后運(yùn)行評(píng)價(jià)足增產(chǎn)后高負(fù)荷工況的要求。3.1測(cè)試過(guò)程及數(shù)據(jù)對(duì)比增產(chǎn)改造對(duì)再生系統(tǒng)的改善非常明顯,硫化低溫甲醇洗增產(chǎn)改造項(xiàng)目于200年5月17氫濃縮塔、再生塔、脫水塔再生效果較好,能夠保日竣工投產(chǎn),經(jīng)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整,2009年6月13日證高負(fù)荷生產(chǎn),徹底解決了硫化氫濃縮塔超壓的進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)試工作,以檢驗(yàn)增產(chǎn)改造的效果、摸問(wèn)題。對(duì)比測(cè)試數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn),在加負(fù)荷過(guò)程中,索設(shè)備運(yùn)行的工藝條件、暴露存在的問(wèn)題,為以后硫化氫濃縮塔和再生塔的壓力穩(wěn)定,另外再生塔系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行積累工藝數(shù)據(jù)和操作經(jīng)驗(yàn)。新再沸器的投用也使得甲醇的熱再生效果得到了調(diào)整二氧化碳吸收塔負(fù)荷148100m3/h,一氧保證?；季扑?fù)荷40000m3h,甲醇洗系統(tǒng)總氣量對(duì)于改造的富甲醇閃蒸系統(tǒng),二級(jí)閃蒸罐處達(dá)到188900m}/h,達(dá)到擴(kuò)能改造后設(shè)計(jì)要求的理含硫富甲醇52th,消耗無(wú)硫甲醇約55t/h,經(jīng)895%?？偧状佳h(huán)量257t/h,達(dá)到再生系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)洗滌后的二級(jí)閃蒸罐的尾氣完全能夠達(dá)到排放負(fù)荷的154%,進(jìn)二氧化碳吸收塔的貧甲醇溫大氣標(biāo)準(zhǔn),見(jiàn)表3。測(cè)試前后系統(tǒng)水含量沒(méi)有明顯度-60.7℃左右。系統(tǒng)穩(wěn)定17h后,于6月14日的上漲,表明脫水塔滿足增產(chǎn)后工況的脫水要求。17:00開(kāi)始減負(fù)荷,由于后工序產(chǎn)能限制,沒(méi)有測(cè)表3硫化氫濃縮塔尾氣分析數(shù)據(jù)試改造后的最高設(shè)計(jì)負(fù)荷(211071m3/h)。測(cè)試期分析項(xiàng)目改造前改造后間系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果見(jiàn)表2HO,+A表2測(cè)試期間系統(tǒng)運(yùn)行關(guān)鍵數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)28原設(shè)計(jì)改造后效率,%低溫甲醇洗進(jìn)口CHe15475818890012280.16總氣量/m3h總甲醇循環(huán)量thHs, x10吸收貧甲醇溫度/C65.9CHOH,×1060.7硫化氫濃編塔表壓力MPa00熱再生塔表壓力/MPa4存在的問(wèn)題和分析3.2測(cè)試結(jié)論4.1甲醇洗冷量消耗無(wú)法有效補(bǔ)充測(cè)試中可以看出,在二氧化碳吸收塔負(fù)荷較M凵中國(guó)煤化工的情況下,單純高的情況下,系統(tǒng)的溫度上漲不明顯,系統(tǒng)還有較增加CNMHG再生系統(tǒng)的影響大的吸收潛力,甲醇洗系統(tǒng)冷量充足,完全能夠滿較大,甲醇冼冷量消尢法得到有效補(bǔ)充,系統(tǒng)溫2010年第33卷度上漲明顯,這與理論分析結(jié)論一致。所以在系統(tǒng)蒸罐尾氣的無(wú)硫甲醇流量,防止影響CO2的產(chǎn)量。髙負(fù)荷生產(chǎn)的情況下,優(yōu)先保持二氧化碳吸收塔3)提高二氧化碳產(chǎn)品塔操作壓力,減少COH2負(fù)荷在高限,逐步增加一氧化碳精制塔的負(fù)荷,才等組分在塔內(nèi)的閃蒸量,提高CO2產(chǎn)品氣純度。能保證系統(tǒng)的冷量平衡穩(wěn)定。43冰機(jī)負(fù)荷增加42產(chǎn)品CO2質(zhì)量下降系統(tǒng)負(fù)荷增加后,甲醇洗系統(tǒng)個(gè)別氨冷器加氧化碳精制塔負(fù)荷增加后,CO2產(chǎn)品質(zhì)量氨困難,出現(xiàn)閥門全開(kāi)但無(wú)液位的情況,將冰機(jī)省有所下降,通過(guò)表4分析數(shù)據(jù)可以看出,CO2產(chǎn)品功器表壓力由350kPa提高至5026kPa后情況好中的C0含量由測(cè)試前的0.23%左右上漲至轉(zhuǎn),說(shuō)明負(fù)荷增加后,需要冰機(jī)提供更多的冷量來(lái)04%,CO2純度略有下降。補(bǔ)充系統(tǒng)冷量的損失。表4產(chǎn)品CO2分析分析項(xiàng)目改造前改造后5結(jié)束語(yǔ)低溫甲醇洗再生系統(tǒng)增產(chǎn)改造效果明顯,基O+Ar0.59本達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo),為合理優(yōu)化工藝生產(chǎn)、提0.23高裝置性能提供了保證。隨著負(fù)荷的增加,需要對(duì)9850低溫甲醇洗系統(tǒng)的運(yùn)行繼續(xù)進(jìn)行探索和研究,進(jìn)HS+COS,×1023+0093.56+0.12一步優(yōu)化并解決增產(chǎn)改造后所暴露出來(lái)的問(wèn)題,CHOH,x10°為國(guó)內(nèi)低溫甲醇洗技術(shù)的應(yīng)用與提高提供有益的分析原因主要是一氧化碳精制塔的原料氣中經(jīng)驗(yàn)。CO含量高達(dá)45.7%,洗滌后的富甲醇在二氧化碳參考文獻(xiàn)產(chǎn)品塔閃蒸時(shí)解吸了較多的CO,使得產(chǎn)品CO2氣1王志華大型合成氨裝置進(jìn)一步增產(chǎn)改造的探討大氮肥,1992體成分受到了影響。在工藝操作上,采取以下方法(2):45-47進(jìn)行優(yōu)化控制2韓廣明,張麗,薛援低溫甲醇洗系統(tǒng)改造方案探討大氮肥,2006,29(6):371-3731)降低中壓區(qū)操作表壓力175MPa,使更多3時(shí)均,汪家鼎,余國(guó)琮等化工T程手冊(cè).第二版.上卷.北京的CO和H2在閃蒸罐得到解析?；瘜W(xué)工業(yè)出版社,199614262)在滿足硫化氫濃縮塔負(fù)荷的前提下,減少4丁武松,寧平.低溫甲醇洗熱再生系統(tǒng)存在的冋題及改進(jìn)措去新閃蒸罐的甲醇流量,可以減少用于洗滌新閃施化學(xué)工業(yè),2005(5)DESIGN REVAMP AND RUNNING EVALUATION OF RECTISOL UNITZhuang Guangshan, Zhao XinjiangShandong Hualu-Hengsheng Chemical Co, Ltd, Dezhou, 253024)Abstract This paper introduced the vamp of the first capacity-expansion of Rectisol em-ploying the nationalized process technology. Based upon the actual running experience of existing Rectisol units, the bottlenecking problems in capacity expansion and cool balance aredeeply studied, the revamp scheme formulated. After the implementation, the handling capacityof Rectisol regenerative system is 54% higher than that in the original design and each and every targets normal meeting the requirement for capacity-expansion and output-incrementKey Words: Rectisol; capacity-expansion; running evalua歡迎投搞、歡迎訂閱YH中國(guó)煤化工CNMHG