合成氣工藝冷凝液高電導率的原因分析及處理

四川化工第7卷2004年第3期Maa工藝與設備tvttyvyEV合成氣工藝冷凝液高電導率的原因分析及處理管琦潘永亮(四川大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院,成都,610065)摘要天然氣蒸汽轉化制合成氣生產(chǎn)工藝中的工藝冷凝液由于氨、二氧化碳和無(wú)機鹽等的影響使冷凝液電導率高達4005004/cm而無(wú)法回收利用。采用離子樹(shù)脂除鹽技術(shù)對工藝冷凝液進(jìn)行了處理,使其電導率不超過(guò)1s/cm,達到了可回收利用的水質(zhì)要求為企業(yè)帶來(lái)了明顯的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益關(guān)鍵詞:蒸汽轉化工藝冷凝液電導率回收1前言2.1天然氣蒸汽轉化工藝原料天然氣的主要成分為甲烷,同時(shí)含有少量重慶市揚子江乙?；び邢薰疽谎趸糃O2、N2等組分。另外,天然氣中還含有H1S(CO)裝置以天然氣為原料采用蒸汽轉化法制CO即天然氣蒸汽轉化法制合成氣生產(chǎn)工藝。工藝中水C2H3SHCH3SCH等無(wú)機硫和有機硫。為避免由以蒸汽形式直接參與反應,與原料天然氣按一定比于硫對轉化催化劑的毒化作用在轉化前需對天然例在催化劑作用下經(jīng)高溫轉化生成一氧化碳。由氣進(jìn)行脫硫處理于反應后的合成氣中仍有大量的水未參與反應,根脫硫后的天然氣與水蒸汽混合進(jìn)入轉化爐在據原設計,此工藝冷凝液將回收人鍋爐蒸汽系統,重高溫下經(jīng)鎳轉化催化劑的作用反應:CH+H1O→新加熱成為蒸汽H2+CO主反應)。為防止析碳以及促進(jìn)甲烷的轉裝置自1998年11月投運以來(lái)在實(shí)際運行中化,通常汽碳比控制在2.2左右。由于水蒸汽遠多發(fā)現,此工藝冷凝液電導率偏高,不符合鍋爐的使用反應所需量,反應后的轉化氣中仍含有大量的水標準無(wú)法回收進(jìn)入鍋爐水系統重新使用,只能作為蒸汽,轉化氣經(jīng)降溫冷卻后,這部分多余的水蒸汽就污水排放。分析其原因,主要是由于工藝冷凝液中成為工藝冷凝液。轉化前后的氣體組成見(jiàn)表1。氨、二氧化碳、無(wú)機鹽增多造成水中電解質(zhì)增多從表1轉化前后的氣體組成(%)而導致電導率升高組成轉化前轉化后針對工藝冷凝液電導率高的情況我們采用了一套包含過(guò)濾器離子樹(shù)脂交換床的整裝處理單元。6.653.1從其運行效果來(lái)看,采用此處理單元后,解決了工藝1.5冷凝液中雜質(zhì)多電導率高的問(wèn)題使其可以重新進(jìn)入蒸汽鍋爐系統生成蒸汽,避免了水資源的浪費,同按照原設計,工藝冷凝液回收后將和外來(lái)合格時(shí)減少了裝置污水排放量避免了環(huán)境污染脫鹽水入鍋爐,產(chǎn)出的高壓蒸汽供天然氣轉2工藝冷凝液污染原因分析中國煤化工及作為熱源供換CNMHG第3期合成氣工藝冷凝液高電導率的原因分析及處理由于工藝冷凝液電導率高如將其回收使用,將表5·工藝冷凝液回收標準導致所產(chǎn)生蒸汽不符要求對高速運轉的壓機透乎、項目工藝冷凝液轉化催化劑及其它相應設備都將造成不利的影響6.5-75因工藝冷凝液不合符標準無(wú)法回收造成多增電導(s/cm)25t/h左右的污水,補充脫鹽水需25t/h。對生產(chǎn)成SiO(mg/L)Felt(mg/l)本、經(jīng)濟效益、環(huán)境都造成了不利的影響。Cu+(mg/L)0-0.022.2工藝冷凝液分析結果0-0.通過(guò)對工藝冷凝液取樣分析所得到的典型組24.1氯的影響成見(jiàn)表2。從分析結果可看到,工藝冷凝液中氨達到表2工藝冷凝液組成300mg/L,這主要是由于轉化副反應所造成的。在項目工藝冷凝液進(jìn)入轉化的氣體中含有氫氣,在高溫以及鎳轉化催化劑的作用下,氮氣與氫氣反應生成氨,其含量由天電導(ps/cm)400-500然氣中所含的氮氣量而定。Na+(mg/L)<0.12.4.2二氧化碳的影響Zn2+(mg/L)NH(mg/L)轉化后的氣體中含有5%左右的二氧化碳,它150-300懸浮固體〔mg/l溶解于工藝冷凝液中,形成碳酸并且與溶解在水中總溶解固體(mg/L)的氨形成碳酸銨,形成電解質(zhì)造成電導率的升高總堿度(mg/L)300-400CO(mg/L)同時(shí)導致了對設備材料的腐蝕加劇碳銨(mg2.4.3無(wú)機鹽的影響其冷凝液中懸浮固體的粒徑分布如表3所示。天然氣在經(jīng)加氫、脫硫轉化反應時(shí),均是以氣表3懸浮固體的粒徑分布體在固體催化劑作用下反應,不可避免由于氣體流粒徑(pm)含量(%,wt)動(dòng)將帶走部分粉化的催化劑;以及氣體從途經(jīng)設備1.26-5.0上所帶走的金屬顆粒最終均在水蒸汽冷凝為水時(shí)5.0-10.0進(jìn)人工藝冷凝液中。10.0-15.015.0-20.0405為解決工藝冷凝液電導率高的問(wèn)題采用離子20.0-30.0樹(shù)脂除鹽技術(shù),在生產(chǎn)裝置中設立了一套整裝水處4理裝置來(lái)處理工藝冷凝液以期在處理后能夠達到對懸浮固體進(jìn)行了分析,其組成分布如表4所回收使用的標準。表4懸浮固體的組成組成3工藝冷凝液的處理組成含量(%,wt)31工藝流程4.5水處理單元由過(guò)濾器、強酸陽(yáng)離子交換器除碳器、強堿陰離子交換器、混合床組成。水處理工藝流程如圖1所示。而鍋爐對工藝冷凝液所要求達到的回收標準如工藝冷凝液首先進(jìn)入等級4微米過(guò)濾器,將其表5所示中懸浮固體等雜質(zhì)過(guò)濾除去。經(jīng)過(guò)濾后的冷凝液進(jìn)2.4污染原因分析人陽(yáng)離子床,其中的Na等陽(yáng)離子與樹(shù)脂上的H+通過(guò)以上的工藝冷凝液分析結果可發(fā)現不合交換,水中各種陽(yáng)離子被樹(shù)脂吸附;樹(shù)脂原吸著(zhù)的格指標具體體現在電導率遠遠高于標準值。而結合H與水中的陰離子HCO-、C等組成相應的酸整個(gè)生產(chǎn)工藝,可發(fā)現工藝冷凝液不合格的原因主中國煤化的碳酸,雖然可以被要是以下三個(gè)方面的污染造成的與除碳器比較,增加CNMHG運行費用高。因此在四川化工第7卷2004年第3期衰6處理后的工藝冷凝液水質(zhì)含量6.5-7.5電導(ps/cm)SiO(mg/L)3Fe+(mg/L)1.過(guò)濾器2強酸陽(yáng)離子父換器3除碳器上表數據表明,經(jīng)處理后的工藝冷凝液完全可4強堿陰離子交換器5混合床以滿(mǎn)足回收使用的水質(zhì)要求圖1水處理流程示意圖4.2成本消耗比較進(jìn)人陰離子樹(shù)脂前,通過(guò)除碳器使碳酸成為二氧化此套水處理裝置投運前,裝置脫鹽水需多用碳,從水中除去。然后含有無(wú)機酸的H+交換水,通25t/h左右,污水送出量多出25t/h左右。以脫鹽過(guò)強堿陰離子樹(shù)脂層后,水中的陰離子被樹(shù)脂吸附,水、廢水價(jià)格2元/t年運行時(shí)間8000h計:樹(shù)脂上OH被置換到水中,并與水中H+結合成(25×2+25×2)×8000=800,000元/年水。由于要求處理后的水質(zhì)高最后的混合床將起而投運后,水處理裝置的運行費用每年約10萬(wàn)到保證水質(zhì)的作用。元3.2工藝參數使用水處理裝置后每年節約費用80-10=70操作壓力0.8MPa,溫度5080℃,冷凝液漩萬(wàn)元量25t/h左右5結束語(yǔ)過(guò)濾器:整裝過(guò)濾器,4微米等級強酸陽(yáng)離子交換器:槽內徑1600mm,樹(shù)脂裝入天然氣蒸汽轉化制合成氣工藝中所產(chǎn)生的工藝量4400L冷凝液因電導率高不能循環(huán)使用。為此,利用離子樹(shù)脂除鹽技術(shù),將工藝冷凝液電導率由原400強堿陰離子交換器槽內徑100m,樹(shù)脂裝入500s/cm降至不超過(guò)1s/cm。這不但解決了工藝量1200混合床槽內徑1200mm,強酸陽(yáng)離子樹(shù)脂和強凝液無(wú)法回收使用的問(wèn)題減少了水資源消耗降堿陰離子樹(shù)脂各裝人650L低了對環(huán)境的污染,同時(shí)降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本近以上設備除除碳器外均為2套,一開(kāi)一備70萬(wàn)元/年,為企業(yè)帶來(lái)了明顯的經(jīng)濟效益過(guò)濾器操作循環(huán)周期為36h離子樹(shù)脂除鹽技術(shù)廣泛用于電站、化工等需要強酸陽(yáng)離子交換器操作循環(huán)周期:運行17.5h高標準水質(zhì)的各種行業(yè)但應用在蒸汽轉化制合成后用100%硫酸再生,每次用353kg,再生需費時(shí)氣工藝中的工藝冷凝液回收還沒(méi)有先例。在揚子江乙酰擴容項目中新CO裝置已采用這一技術(shù),CO強堿陰離子交換器操作循環(huán)周期:運行17.5h裝置設計承包商德國Lurg也吸收這一成功的改造后用10%氫氧氨化鈉再生,每次用60k,再生需費驗,報在以后的同類(lèi)型裝置中加以推廣時(shí)2h?？梢灶A料,這將對以后蒸汽轉化制合成氣的同混合床操作循環(huán)周期:運行14天后,先用類(lèi)型裝置均是一個(gè)有效的應用處理典范100%硫酸97kg,再用100%氫氧化鈉65kg再生,費參考文獻時(shí)4h。[1]四川瀘州天然氣化工廠(chǎng),天然氣脫硫加壓燕氣轉化的工藝與操作,石油化工出版社,19954離子樹(shù)脂除鹽效果評估分析[2陸柱等,水處理技術(shù)華東理工大學(xué)出版社,2000[3]陳浩;等鍋爐水處理技術(shù)問(wèn)答化學(xué)工業(yè)出版社,20034.1效果評估[4]唐受印等水處理工程師手冊,化學(xué)工業(yè)出版社,2001[5]王九思等水處理化學(xué)化學(xué)工業(yè)出版社環(huán)境科學(xué)與工程出版中這套離子樹(shù)脂水處理裝置自2001年6月投運心,2以來(lái),運行效果良好處理后水質(zhì)指標見(jiàn)表6。[6]顧YHa中國煤化工,200CNMHG