低溫甲醇洗裝置工藝模擬及改造研究

2012年8月2012第35卷第4期Large Scale Nitrogenous Fertilizer IndustryVe低溫甲醇洗裝置工藝模擬及改造研究錢(qián)華光,張述偉,管鳳寶1,李燕,楊彩寧2(1大連理工大學(xué)化工學(xué)院,遼寧大連1160232西安近代化學(xué)研究所,陜西西安710065摘要:針對某化肥廠(chǎng)計劃擴產(chǎn)的問(wèn)題,應用化工過(guò)程模擬軟件對原低溫甲醇洗流程進(jìn)行模擬,提出改造方案并模擬,達到了預期效果。關(guān)鍵詞:低溫甲醇洗改造模擬某化肥廠(chǎng)采用殼牌粉煤氣化工藝技術(shù),低溫1原裝置工藝流程及模擬甲醇洗工藝是 Lurgi公司專(zhuān)門(mén)為其設計的,整個(gè)甲原裝置低溫甲醇洗流程主要包括以下幾部醇洗裝置處理能力和操作彈性較大,H2回收率高,分:變換氣預冷、變換氣脫硫脫碳、中壓閃蒸、再吸CO2產(chǎn)品產(chǎn)量高21。由于工廠(chǎng)計劃擴產(chǎn),要求在盡收、甲醇熱再生、甲醇水分離等。量利用原裝置的情況下新增一股原料氣以提高產(chǎn)對于化工流程模擬,物性方法的選擇是否恰能,因此需要對低溫甲醇洗系統進(jìn)行改造優(yōu)化。應當,將直接影響所計算物性的精確程度,進(jìn)而影響用化工過(guò)程模擬軟件對低溫甲醇洗系統進(jìn)行全流模擬結果的準確性,因此正確選擇物性計算方法程模擬,有利于掌握原裝置的運行狀況,進(jìn)而對改至關(guān)重要。作者根據模擬軟件的物性選擇決策樹(shù)造工況進(jìn)行研究,確定改造方案,達到節能降耗和應用適當的物性方法進(jìn)行全流程模擬,模擬結果減少投資的目的,為生產(chǎn)實(shí)踐提供指導。主要參數及設計值對比見(jiàn)表1。表1原低溫甲醇洗流程模擬結果主要參數原進(jìn)料氣001CO2產(chǎn)品氣007克勞斯氣體008循環(huán)甲醇004凈化氣010物流參數設計值模擬值設計值模擬值設計值模擬值設計值模擬值設計值模擬值摩爾組成,%CO2399173991799.65399.59472831726700.0000.00000010.00011755.1170.20.30000050.00000009248492.502HS+COS0.2400.2400.0000.00026.9627.1360.0000.0000.0000.000CH,OH0.00000260.0320.1031000999530.0070.0040.2670.2670.0000.0000.000其他0.07900860.0000047總流量/kmoh)843758437.5145301642.77518041050010505502405022.3壓力(表)MPa3.2493.2490.0740.07400990.0993.0613.051溫度A℃24.8-462-46.5-462通過(guò)模擬計算,模擬值與原設計值如表1所循環(huán)甲醇量及溫度均與設計值相當;各流股的溫示,模擬結果與原設計值吻合良好:二氧化碳吸收度偏差絕大多數在1~2K以?xún)?。從這一模擬結果來(lái)塔塔頂凈化氣流量偏差為-0.03%,溫度偏差為0.3收稿日中國煤化工K;克勞斯氣體中硫含量比設計值高0.167%,溫度作者簡(jiǎn)CNMHG工大學(xué)化工學(xué)院化偏差為01K;二氧化碳產(chǎn)品氣中CO2含量比設計學(xué)工藝專(zhuān)業(yè)碩士在讀,從事化T過(guò)程模擬與優(yōu)化研究。聯(lián)系電話(huà):值低0.059%,且在995%以上,溫度偏差為1.6K;13795190584:F-mil: chandler520@126cm第4期錢(qián)華光等.低溫甲醇洗裝置工藝模擬及改造研究223看,該模擬軟件是可靠的,基本可以滿(mǎn)足工程設計改造需短期內實(shí)施;②改造后,各重要物流的工藝要求,從而對改造工況進(jìn)行設計模擬,對整個(gè)流程指標應與原設計值相當:如凈化氣中硫含量應小的優(yōu)化改造起到很好的指導作用。于10×106、CO2含量小于20×106,CO2產(chǎn)品氣中CO2濃度應大于99%,放空尾氣中硫含量應小于2改造方案10×106等;③改造后,不增加新的污染源根據工廠(chǎng)擴產(chǎn)計劃,在原進(jìn)料氣基礎上新增因為是新增一股進(jìn)料氣,所以需要同時(shí)配置股進(jìn)料氣,進(jìn)料氣壓力(表)為378MPa,溫度為一套凈化系統(凈化裝置及循環(huán)甲醇),且此凈化40℃,流量為18553kmo/h,組成見(jiàn)表2系統需盡量利用原系統裝置。通過(guò)對該廠(chǎng)低溫甲表2新增進(jìn)料氣組分醇洗裝置的特點(diǎn)進(jìn)行分析發(fā)現,原系統循環(huán)甲醇組成CO2H2N2 HS Ho Ar CH CO的溫度較一般低溫甲醇洗系統高,因此可考慮增體積分數,%37527476400470320.20.016146大冷量來(lái)降低原系統循環(huán)甲醇的溫度,從而減少由表1和表2可知,新增進(jìn)料氣氣量是原裝原進(jìn)料氣凈化所需的低溫甲醇量,分流出部分低置設計值的22%,CO2含量比原設計值低36.17%,溫甲醇供新增氣凈化。這樣做的好處是不用增加硫含量比原設計值高0.23%。根據工廠(chǎng)的現狀及低循環(huán)甲醇量就可凈化新增氣,且避免了新增一股溫甲醇洗的工藝要求,改造方案需滿(mǎn)足以下基本進(jìn)料氣后閃蒸塔、熱再生塔負荷增加過(guò)大的問(wèn)題原則:①考慮到現場(chǎng)設備及配管實(shí)際情況,新增設最大程度的利用了原裝置,如果可行,采用后能給備不宜過(guò)多,原裝置主流程不宜作大的改動(dòng),擴產(chǎn)整個(gè)工程節省大量的投資。凈化氣低溫甲醇吸收塔新增氣冷凝罐凈化氣循環(huán)甲醇壓縮積原進(jìn)料氣冷凝罐凈化氣閃蒸罐克勞斯氣體放空氣體生口甲醇水雜質(zhì)水圖1改造前后的低溫甲醇洗工藝流程實(shí)線(xiàn)部分為改造前流程;虛線(xiàn)部分+實(shí)線(xiàn)部分為改造后流程遵循以上原則和分析,確定改造方案如圖1新增氣(011)與中國煤化工個(gè)冷凝中虛虛線(xiàn)部分所示:①增大原系統氨冷器負荷使原罐,新增氣中的CNMHG進(jìn)入新系統低溫甲醇溫度降低,分流出一部分甲醇液凈增的吸收塔內,假原系猶丌沉出米時(shí)低溫甲醇化新增氣;②新增加一個(gè)吸收系統來(lái)凈化新增氣:(005)脫硫脫碳凈化至工藝標準。新增吸收塔分兩2012年第35卷段,上段為脫碳段,下段為脫硫段,新增氣中的硫部分貧甲醇給新增的吸收塔。對改造后的全流程化物在下段脫除,同時(shí)還脫除部分CO2。脫碳段出進(jìn)行模擬計算,主要物流結果如表3所示。來(lái)的甲醇部分進(jìn)入脫硫段,部分回到原裝置二氧從表3的數據可以看出:改造后原進(jìn)料氣凈化碳吸收塔上段。脫硫段出來(lái)的含硫甲醇液回到化氣及新增氣凈化氣都可達工藝標準,即硫含量原裝置硫化氫吸收塔下段。小于10×10°,CO2含量小于20×10;CO2產(chǎn)品氣的利用工廠(chǎng)富余的冷量,通過(guò)增加氨冷器的負濃度也大于99%;克勞斯氣體中硫濃度有大幅提荷來(lái)降低循環(huán)甲醇的溫度可行。通過(guò)模擬計算,循高;改造前后總的循環(huán)甲醇量不變。以上結果表環(huán)甲醇溫度由原來(lái)的-465℃降到-51.5℃,循環(huán)甲明:改造方案充分利用了原低溫甲醇洗裝置,改動(dòng)醇溫度降低后,原裝置中的原料氣達到凈化要求小,且可通過(guò)操作控制,維持原進(jìn)料氣進(jìn)料生產(chǎn),需要的循環(huán)甲醇量由原來(lái)的10500kmol/h降至8易于利舊和節能,通過(guò)較小的投資達到了增產(chǎn)的100 kmol/h,從而可以從原裝置循環(huán)甲醇中分出目的。表3改造后低溫甲醇洗流程模擬結果主要參數物流參數凈化氣010凈化氣012低溫甲醇005低溫甲醇006CO2產(chǎn)品氣007克勞斯氣008摩爾組成,%CO0.0010.0010.0009921943.90392.5750.0000.0000.000.00055834CH OH0.0030.0059995000240.1090.0000.0500.050其他0.000總流量/( kmol.b-)5032.82400.08100.0壓力(表)/MPa3.01530740.099溫度℃51.351.0-51.553.724.63結論置的改動(dòng)小,投資較省,易于操作,符合技術(shù)改造經(jīng)過(guò)以上研究,通過(guò)模擬計算,針對該化肥廠(chǎng)的要求。新增原料氣以擴產(chǎn)的問(wèn)題,提出新增一個(gè)吸收塔、參考文獻個(gè)冷凝罐、一個(gè)換熱器、增大冷量等措施對原裝張文才化肥油改煤T程低溫甲醇洗T藝設置特點(diǎn)分析置進(jìn)行改造,模擬計算結果表明該改造方案可以大氮肥,2006,29(4):87-90.[2]董忠民.魯奇型低溫甲醇洗工藝探討[J.大氮肥,1995:474-達到預期效果,實(shí)現增產(chǎn)的目標。此改造方案對裝PROCESS SIMULATION OF RECTISOL UNIT ANDTRANSFORMATION STUDYQian Huaguang, Zhang Shuwei, Guan Fengbao, Li YanDepartment of Chemical Technology, Dalian University of Technology, Dalian 116023)Yang Canning(Xi'an Research Institute of Modern Chemistry, Xi'an 710065Abstract With a plan to have the capacity expanded in a chemical fertilizer plant a chemical processsimulation software is applied to simulate the existing Rectisol process and a transformation scheme is pro-posed and simulated and the expected effect achievedKey words: Rectisol; transformation; simulationV山中國煤化工。CN歡迎投稿、歡迎訂閱、歡赳刊登廠(chǎng)告!