低溫甲醇凈化合成氣體的新工藝

2005年第26卷第3期小氮肥設計技術(shù)s低溫甲醇凈化合成氣體的新工藝薛天祥馬明燕(中國寰球工程公司100029)摘要主要介紹“低溫甲醇凈化合成氣體的新工藝設計的指導思想和設計的特點(diǎn)裝置在開(kāi)車(chē)過(guò)程出現的問(wèn)題等關(guān)鍵詞甲醇凈化吸收塔新工藝山東華魯恒升化工股份有限公司大型氮肥低溫甲醇凈化合成氣的工藝流程通常是由裝置是我國第一套以水煤漿為原料、采用低溫甲吸收塔(T-1001)、CO2產(chǎn)品塔T-1002)、HS濃縮醇凈化合成氣、日產(chǎn)100液氨的國產(chǎn)化裝置,塔(T-1003)熱再生塔(T-1004)和甲醇/水分離該裝置于2004年12月一次開(kāi)車(chē)成功。塔(T-1005)等構成的“五塔流程”,依下游產(chǎn)品的山東華魯恒升化工股份有限公司大型氮肥不同,吸收塔(T-1001)可設置成一臺(即一頭裝置的設計,除氣化和變換工序外,其它工序均線(xiàn)時(shí))兩臺(即一頭兩線(xiàn)時(shí))或三臺(即一頭三線(xiàn)由中國寰球工程公司承擔。時(shí));而CO2產(chǎn)品塔(T-1002)、HS濃縮塔低溫甲醇凈化合成氣體的新工藝”的特點(diǎn)(T-1003)熱再生塔(T-1004)和甲醇/水分離塔用低溫甲醇來(lái)凈化合成氣是國內外所公認(-1005)等則均是單系列設置。如果新設計的工的最為經(jīng)濟且凈化度又高的凈化方法,尤其是對廠(chǎng)不需要產(chǎn)品CO2氣體,則可以取消流程中的煤(水煤漿)或渣(重)油為原料制取合成氣的凈CO2產(chǎn)品塔(T-1002)即為“四塔流程”;如果今后化采用此方法則效果更佳。新設計的工廠(chǎng)不需要產(chǎn)品CO2,且所處理的原料我公司設計的“低溫甲醇凈化合成氣”有其氣中不含硫和對凈化后的氣體中CO2含量要求獨到的特點(diǎn),即在一個(gè)工序內既可實(shí)現凈化合成較低(如允許在3%~5%時(shí))的條件下,不僅可以氨的合成氣、合成甲醇的羰基合成氣和羰基原料取消流程中的CO2產(chǎn)品塔(T-1002)還可取消流程氣(簡(jiǎn)稱(chēng)一頭三線(xiàn));又可同時(shí)實(shí)現凈化任意的兩中的熱再生塔(T-1004)即為“三塔流程”。種(簡(jiǎn)稱(chēng)一頭兩線(xiàn))或凈化任意一種氣體(簡(jiǎn)稱(chēng)1)“五塔”的設計參數頭一線(xiàn))(見(jiàn)圖1)。山東華魯恒升化工股份有限公司大型氮肥到液氮洗制HxN2氣裝置中的“低溫甲醇凈化合成氣工序”,為滿(mǎn)足變換氣T-1001A一頭三線(xiàn)”的要求,吸收塔被設計成3臺,其設收塔」羰基合成氣CO→+H(CO/H=1:2計參數如下:T-1001B①第一吸收塔(T-1001A)和第二吸收塔吸收塔羰基合成氣CO+B(T-1001B)T-1001C塔型:板式塔吸收塔材料:3.5N低溫碳鋼T-1002塔徑:Φ1800/2200CO2產(chǎn)品塔塔高:~70m(T-T高度)處理能力:可滿(mǎn)足340~660/d合成氨或T1004酸性體甲醇的氣量熱再生塔②第三吸收塔(T-1001C)尊/水塔型:規整填料塔T1005材料:1Cr18NT不銹鋼小氮肥設計技術(shù)2005年第26卷塔高:~39m(T-T高度)(HS+COS)≤01×10處理能力:可滿(mǎn)足8000~16000mh水煤CO2≤20×106氣的氣量CH4OH≤25×106③CO2產(chǎn)品塔(T-1002)2“低溫甲醇凈化合成氣體的新工藝”的設計指塔型:板式塔導思想材料:35N低溫碳鋼(1)利用了國內的專(zhuān)利技術(shù)和成功經(jīng)驗塔徑:Φ2050我們采用了大連理工大學(xué)化工學(xué)院的“關(guān)于塔高:~49.1m(T-T高度)低溫甲醇洗”的專(zhuān)利技術(shù),專(zhuān)利號:ZL941014479;處理能力:最大可滿(mǎn)足1000合成氨的ZL941057674,并由他們負責進(jìn)行“低溫甲醇凈化氣量合成氣體的新工藝”裝置的物料和熱量的衡算。④HS濃縮塔(T-1003)在吸收塔(T-1001A,B)的塔盤(pán)設計上,我們塔型:板式塔采用了華東理工大學(xué)開(kāi)發(fā)的“一種液體停留時(shí)間材料:35N低溫碳鋼均布的塔盤(pán)”的專(zhuān)利技術(shù),專(zhuān)利號:ZL98110893.8;塔徑:Φ3100還采用了氣體通量與標準浮閥相同并能限制旋塔髙:~43.4m(T-T高度)轉的方型浮閥從而改善傳質(zhì)和提高板效率。處理能力:最大可滿(mǎn)足1000d合成氨的對于用在凈化羰基氣上的吸收塔氣量(T-1001C),因氣量小故塔徑也小,僅為Φ1200,⑤熱再生塔(T-1004)再采用浮閥塔盤(pán),塔高-70m則設計制造上均是塔型:板式塔相當困難的。為此,我們與天津大學(xué)填料與蒸餾材料:碳鋼研究室合作并用規整填料代替浮閥塔盤(pán),使塔髙塔徑:Φ34002400降低到~39m。塔高:~2155m(T-T高度)在甲醇/水分離塔(T-1005)的設計上我們采處理能力:最大可滿(mǎn)足1000d合成氨的用了浙江工業(yè)大學(xué)“D-2型帶導流裝置的塔盤(pán)”的氣量專(zhuān)利技術(shù),專(zhuān)利號:ZL971038686;ZL971038694,⑥甲醇/水分離塔(T-1005)滿(mǎn)足了因開(kāi)停車(chē)頻繁造成甲醇/水分離塔塔型:板式塔(T-1005)的處理能力必須提高,從而操作彈性必材料:碳鋼須加大的需要。塔徑:Φ1000(2)設備制造國產(chǎn)化塔高:~22.47m(T-T高度)①低溫塔器的制造處理能力:最大可滿(mǎn)足1000合成氨的我們采用了由制造廠(chǎng)直接從國外進(jìn)口材料氣量再由國內進(jìn)行制造的辦法把吸收塔(T-1001)、CO2(2)產(chǎn)品氣體所達到的質(zhì)量要求產(chǎn)品塔(T-1002)、HS濃縮塔(T-1003)等委托大對于凈化后的產(chǎn)品氣體可達到的質(zhì)量要求連冰山集團金州重型機器有限公司制造。是②纏繞式換熱器①氨合成氣纏繞式換熱器分兩種類(lèi)型:其一是單股流與(HS+COS)≤0.1×106多股流換熱的纏繞式換熱器(共2種4臺),認為CO2≤20×106技術(shù)難度大,故選擇了大連林德工藝裝置有限公CH3OH≤25×106司制造,而設計則由德國林德公司負責;其二是②羰基合成氣單股流與單股流換熱的纏繞式換熱器(共4種4(H2S+COs)≤0.1×10臺),相對簡(jiǎn)單,則由浙江省寧波市鎮海煉化檢修CO2≤2%~5%安裝公司制造,而設計則由合肥通用機械研究所CH4OH≤25×106負責。實(shí)際上鎮海煉化檢修安裝公司也是有能力第3期薛天祥,等:低溫甲醇凈化合成氣體的新工藝③低溫用泵內部的換冷其冷量已不足,必須靠外部的氨冷補低溫用泵共7種14臺,除貧甲醇泵(種2充冷量;其二是增加此氨冷器后可編短系統開(kāi)車(chē)臺因其揚量大揚程高而采用了日本新大機的產(chǎn)的時(shí)間。在凈化生產(chǎn)合成氨用的合成氣或在系統品外,其余均是大連耐酸泵廠(chǎng)制造。經(jīng)使用后,性生產(chǎn)正常情況下,可以旁通此氨冷器。能良好。(4)增設溶液過(guò)濾器。我們在出冷區進(jìn)熱區④氨壓縮機的富液和出熱區、進(jìn)冷區的貧液等兩處增設溶液由于工廠(chǎng)含有甲醇裝置且存在合成氨不生過(guò)濾器,對循環(huán)甲醇液進(jìn)行過(guò)濾。過(guò)濾后的溶液產(chǎn)而甲醇單獨生產(chǎn)的工況,故“低溫甲醇凈化合因其懸浮物被濾出而減少了在塔板上和換熱器成氣體新工藝”裝置所耗用的冷量是由一臺電機的列管上的沉積,不僅減少了懸浮物對設備的腐驅動(dòng)的離心式的氨壓縮機提供。蝕,同時(shí)提高了傳質(zhì)和傳熱的效率。本氨莊縮機不僅能提供-38℃級別的冷凍量(5)由于本凈化裝置可同時(shí)凈化三種不同用供“低溫甲醇凈化合成氣體新工藝”裝置使用,還途的原料氣體(即在三臺吸收塔內完成),而溶液同時(shí)可提供-5℃級別的冷凍量以供空分裝置使的再生系統則是一套系統,就造成了控制回路的用,該氨壓縮機是由沈陽(yáng)鼓風(fēng)機廠(chǎng)制造。經(jīng)使用增加,切斷閥門(mén)增加,給操作帶來(lái)了麻煩。加之生后性能良好。產(chǎn)合成氨用的合成氣管線(xiàn)和生產(chǎn)甲醇用的羰基螺桿式的氨壓縮機盡管也可提供-38℃級別合成氣管線(xiàn)之間又不允許相互的泄漏(工藝上的的冷凍量,但因液氨挾帶有微量的油,且在-38℃要求),因而要求有高質(zhì)量的閥門(mén)來(lái)作保證。蒸發(fā)時(shí),有可能會(huì )固化在氨蒸發(fā)的列管上,故不6)在裝置同時(shí)進(jìn)行凈化生產(chǎn)甲醇用的羰基予以采用而選擇了離心式的氨壓縮機。合成氣和生產(chǎn)合成氨用的合成氣時(shí),要密切的關(guān)3“低溫甲醇凈化合成氣體新工藝”的設計應注注產(chǎn)品CO2的質(zhì)量。尤其在凈化生產(chǎn)甲醇用的羰意的幾個(gè)問(wèn)題基合成氣時(shí)因其原料氣中含CO高,將會(huì )導致產(chǎn)(1)適當地提高吸收塔(T-1001)的進(jìn)料氣體品CO2中有較多些的微量CO,并有可能影響尿的溫度,以使其接近但略高于CO2的露點(diǎn)溫度。素裝置對產(chǎn)品CO2的要求。通常,當凈化生產(chǎn)甲國內某廠(chǎng)此溫度很低且在露點(diǎn)溫度以下,造成進(jìn)醇用的羰基合成氣的生產(chǎn)負荷(以660d甲醇料氣體中CO2的液化,使其在進(jìn)料氣體分離器中計)和凈化生產(chǎn)合成氨用的合成氣的生產(chǎn)負荷與冷凝的甲醇水一起被分離造成甲醇/水系統(以1000d氨計為各50%時(shí),產(chǎn)品CO2的純度操作的紊亂。我們提高進(jìn)料氣體的溫度,并把冷不超標,但當凈化生產(chǎn)甲醇用的羰基合成氣的生卻進(jìn)料氣體的尾氣之冷量部分用于冷卻吸收塔產(chǎn)負荷(以660d甲醇計)超過(guò)50%時(shí)將有可能(T-I001)脫硫段的無(wú)硫甲醇,從而解決了進(jìn)料氣出現產(chǎn)品CO2的純度超標。體溫度過(guò)低的弊病(7)在凈化羰基氣和甲醇用的羰基合成氣時(shí)(2)由于凈化以前工序的故障,造成本凈化應注意對環(huán)境的污染。工序開(kāi)停車(chē)的頻繁,從而使循環(huán)甲醇的水含量煤在高溫下氣化,煤中的硫多以HS、COs等(正常為:0.5%)增高,當甲醇中的水含量高于化合物存在于粗煤氣中,粗煤氣中除含有HS、2%時(shí),腐蝕明顯的加重。為此,我們用加大到甲COS外,還含有粉塵以及氣化過(guò)程所生成的多種醇/水分離塔(T-1005)的給料來(lái)解決循環(huán)甲醇的化合物等。水含量增高的問(wèn)題。為提高甲醇/水分離塔粗煤氣經(jīng)變換反應后,其中的COS會(huì )發(fā)生加(T-1005)的處理能力,我們采用了浙江工業(yè)大學(xué)氫反應生成HS。DJ-2型帶導流裝置的塔盤(pán)”的專(zhuān)利技術(shù),從而滿(mǎn)低溫甲醇在凈化羰基氣和甲醇用的羰基合足了因開(kāi)停車(chē)頻繁造成甲醇/水分離塔(T-1005)成氣時(shí),其原料氣是全部或部分來(lái)自氣化工序的的操作彈性必須加大的需要。粗煤氣,而粗煤氣因未經(jīng)變換反應故含有較高的(3)在出吸收塔(T-1001)下段釜部引出的含C0S,COS在低溫甲醇中的溶解度是低于HS,造硫甲醇的預冷系統中增加一臺氨冷器,其目的有成吸收塔下部的脫硫段塔板數的增加。小氮肥設計技術(shù)2005年第26卷由上述公式可知,使渦輪機最大化節電,需5結語(yǔ)做如下工作:(1)改善渦輪機組的現狀,除加大宜傳力度(1)加大溶劑的循環(huán)流量(Q),保證渦輪機組外,還應引入競爭機制,希望設計和制造渦輪機滿(mǎn)負荷運行。組的企業(yè)主動(dòng)參與市場(chǎng)競爭,并加強售后服務(wù)。(2)提高進(jìn)出口壓差(△H),一般只能根據另外,離合器應大力實(shí)現國產(chǎn)化,渦輪機組供貨生產(chǎn)情況適時(shí)調低出口壓力。另外,渦輪機配管周期才能大大縮短。也非常重要,選擇較大口徑的進(jìn)出口管及減少彎(2)根據企業(yè)具體工況配置,通過(guò)優(yōu)化工藝頭,以降低流體阻力管理及加強渦輪機組的維護保養等,完全可以使(3)選擇較高效率(n)的渦輪機也非常關(guān)渦輪機組長(cháng)周期穩定運行。鍵(收稿日期:2005-04-08(上接第3頁(yè))頂逸出的含HS+COS+CO2等酸性溫度偏低。其原因是由于蒸汽壓力低,僅為氣體,被送到克勞斯硫回收工序作原料氣。在此027MPa(設計值為035MPa)。當提高蒸汽的壓工序,原料氣經(jīng)燃燒爐再經(jīng)各級轉化器、并在其力后,T-1004的塔釜溫度即升高,使甲醇處于沸催化劑床上發(fā)生克勞斯反應而把HS轉化為單騰,在沸騰狀態(tài)下,HS在甲醇中的溶解度為零。體S而予以回收。原料氣中COS是十分穩定的,從而使進(jìn)T-1001B塔塔頂的低溫凈甲醇中不再它無(wú)變化地通過(guò)各級轉化器的催化劑床最后隨溶有HS,才有可能使塔頂排氣中的HS降到尾氣排到大氣,造成對大氣的污染。由于凈化羰0.1×106?；鶜鈺r(shí),其原料氣是全部來(lái)自氣化工序的粗煤(3)控制系統中的修改建議氣,凈化甲醇用的羰基合成氣時(shí),其原料氣是部①T-1001A和T-1001B排出的無(wú)硫和含硫分來(lái)自氣化工序的粗煤氣,所用粗煤氣的量越大甲醇的液位調節不穩定,將PCV閥改為HV閥可(帶進(jìn)的COS越多)、變換氣的量越小則對環(huán)境能會(huì )更好。所造成的污染也就越大。②出T-1001B氣體的在線(xiàn)自動(dòng)分析儀4開(kāi)車(chē)小節AT-1011B的量程只滿(mǎn)足了合成氨工況而不能滿(mǎn)盡管本工序的流程是順利地打通,但開(kāi)車(chē)過(guò)足甲醇工況,因此最好再加一臺滿(mǎn)足甲醇工況的程中仍遇到不少的問(wèn)題,現記錄如下。在線(xiàn)分析儀并能切換使用。(1)控制閥門(mén)的質(zhì)量必須保證③在線(xiàn)分析AT-1010的位置裝在了去火炬為了實(shí)現在DCS上能對不同操作工況的自的管道之后,起不到監測作用,應裝在去火炬的動(dòng)切換,我們將T-1001A和T-100B塔的進(jìn)出口管道之前。切斷閥都設計為可自動(dòng)控制的調節閥,而現場(chǎng)5結束語(yǔ)所裝的調節閥質(zhì)量差、內漏,造成該切斷的系統山東華魯恒升化工股份有限公司大型氮卻切不斷。肥裝置是我國第一套以水煤漿為原料、采用低如在剛開(kāi)車(chē)時(shí),將來(lái)自變換工序的變換氣僅溫甲醇凈化合成氣、日產(chǎn)1000液氨的國產(chǎn)化導人T-100B(T-1001A切出,并用N2氣保壓)。裝置。它的一次開(kāi)車(chē)成功并生產(chǎn)出合格產(chǎn)品但由于進(jìn)T-1001A塔頂的低溫凈甲醇調節閥門(mén)標志著(zhù)我公司有依靠國內已有的知識產(chǎn)權、進(jìn)出現了內漏,使冷甲醇漏到T-1001A中,造成行自行設計的能力。今后我們完全可以按業(yè)主T-1001B系統降溫較慢。為此,采購時(shí)應特別強調提出的要求進(jìn)行設計,設備國產(chǎn)化,性能指標和注意閥門(mén)的內漏問(wèn)題,并考慮在比較重要的部先進(jìn)。位,將調節閥前后加切斷閥。我公司將以熱忱的服務(wù),精良的設計,提交(2)熱再生塔(T-1004)再沸器的供汽壓力必給每一用戶(hù)。中國寰球工程公司的質(zhì)量方針是:須達到設計壓力“優(yōu)質(zhì)興業(yè)、八方受益、精益求精、用戶(hù)滿(mǎn)意”。T-1001B塔開(kāi)始導氣后,凈化氣中的HS含收稿日期:2005-03-28