低溫甲醇洗熱再生系統的優(yōu)化探討

第3期王彥濤:低溫甲醇洗熱再生系統的優(yōu)化探討133低溫甲醇洗熱再生系統的優(yōu)化探討王彥濤(鶴壁煤電股份有限公司化工分公司,河南鶴壁458000摘要:概述了低溫甲醇洗工藝原理及流程,分析了鶴壁煤電股份有限公司化工分公司低溫甲醇洗裝置目前存在的問(wèn)題,并探討了優(yōu)化措施關(guān)鍵詞:低溫甲醇洗;裝置;存在問(wèn)題;優(yōu)化措施中圖分類(lèi)號:TQ223.12+1文獻標識碼:B文章編號:1008-021X(2014)03-0133-011概述作為冷卻介質(zhì)的換熱器對C05001中的甲醇降溫。凈化后的鶴壁煤電股份有限公司化工分公司低溫甲醇洗工藝采氣體(主要成分:CO、H2)由吸收塔頂出來(lái)后經(jīng)過(guò)2個(gè)換熱器用的是50年代初由魯奇公司研發(fā)的一種氣體凈化工藝。該將冷量回收凈化氣體進(jìn)入下一工段;從吸收塔出來(lái)后的甲工藝以冷甲醇為吸收溶劑,利用甲醇在-46℃低溫高壓下對醇分為三路分別進(jìn)入中壓閃蒸塔002和熱再生塔05004,酸性氣溶解度極大的優(yōu)良特性,脫除原料氣中的酸性氣體。從吸收塔來(lái)的甲醇分兩路進(jìn)人中壓閃蒸塔的上塔和下塔,由該工藝氣體凈化度高選擇性好,氣體的脫硫和脫碳可在同于中壓閃蒸塔的壓力相比吸收塔要低所以甲醇中溶解的一工序中分別、選擇性地進(jìn)行。低溫甲醇洗工藝技術(shù)成熟,CO、H2不易被甲醇吸收的組分解析出來(lái)解析出來(lái)的氣體在工業(yè)上有著(zhù)很好的應用業(yè)績(jì),被廣泛應用于合成氨、合成作為循環(huán)氣體經(jīng)壓縮機提壓后,和來(lái)自變換工段的氣體混合甲醇和其它羰基合成、城市煤氣、工業(yè)制氫和天然氣脫硫等重新作為原料氣使用,提高了原料氣的利用率;從中壓閃蒸氣體凈化裝置中塔出來(lái)后的甲醇分四路進(jìn)入再吸收塔C05003的上塔、中塔甲醇是一種極性有機溶劑,各種組份在其中的溶解度有和下塔,由于再吸收塔的壓力相比中壓閃蒸塔壓力更低,在很大的差異,依次為H2S、cOS、CO2、CH4、CO、N2、H2,而上塔甲醇解析出來(lái)的CO2在出塔之前被一小股甲醇洗滌掉H2SCOS、CO2在甲醇中的溶解度要遠遠大于其它幾種氣體其中的H2S氣體去H2S后的CO2和中塔解析出來(lái)的CO2在甲醇中的溶解度,甲醇洗工藝正是依據這些物質(zhì)在甲醇中混合,通過(guò)幾臺換熱器將冷量回收經(jīng)壓縮機提壓后送至氣溶解度之間的差異來(lái)實(shí)現氣體分離的化工段,中塔也解析出CO2,再吸收塔的下塔是氣提段,由上低溫甲醇洗的物理吸收過(guò)程遵循亨利定律亨利定律的塔和中塔來(lái)的甲醇在此匯合,在塔底以15000mn3/h的速度內容為在恒溫和平衡條件下,一種氣體在溶液中的溶解度加入N2,由于氣體在溶液中的溶解度和氣體的分壓成正比和該氣體的平衡壓力成正比。其數學(xué)表達式為:P=KX甲醇中溶解的CO2、N2大部分被解析出來(lái),解析出來(lái)的氣體其中:P——氣體的平衡壓力作為尾氣經(jīng)水洗回收其中的甲醇后直接排放到大氣當中去;K——亨利常數(溶質(zhì),溶劑一定時(shí),只隨溫度而變從再吸收塔底出來(lái)的甲醇經(jīng)泵提壓和一系列換熱器提溫后化);達到大約87℃,熱再生塔的上塔是閃蒸段,下塔是再生段,X—平衡時(shí),氣體在溶液中的摩爾分數。閃蒸段的壓力較低溫度較高,在此條件下甲醇中溶解的H2S由上式可知氣體的分壓越大在溶液中的溶解度也就氣體被解析出來(lái)解析出的H1S氣體經(jīng)過(guò)降溫、回收其中的越大,所以增加氣體的壓力有利于吸收。反之降低氣體的甲醇后送入再吸收塔的氣提段此目的是為了提高克勞斯氣壓力有利于解吸。實(shí)驗表明當溶質(zhì)和溶劑一定時(shí),在一定溫的H2S濃度,在熱再生段利用塔底再沸器和從甲醇水洗塔度下K為定值。而且,在大多數情況下溶解度系數隨溫度來(lái)的甲醇蒸汽對甲醇進(jìn)行加熱,在溫度高壓力低的條件下的下降而增大,故物理吸收要求在盡可能低的溫度下進(jìn)行。甲醇中溶解的H2S、CO2N2氣體被解析出來(lái)解析出來(lái)的氣2工藝流程簡(jiǎn)述體我們叫做克勞斯氣提,由于克勞斯氣體的溫度高,在此用由氣體變換工段送來(lái)的工藝氣體(主要組分:H2、CO、E5017、05019、B05020等換熱器對其進(jìn)行降溫,溫度降低CO2、H2S、COSN2、NH3、HCN),經(jīng)過(guò)一系列的降溫、水洗等,冷凝下來(lái)的甲醇用泵P05006/B提壓后重新送回熱再生段氣體在-15℃左右條件下進(jìn)入吸收塔C05001,水洗的目的再生,從熱再生塔出來(lái)的甲醇可以看做是很干凈的甲醇經(jīng)主要是洗去原料氣中的NH3等易溶于水的成份,工藝氣體泵提壓后,經(jīng)過(guò)換熱器降低其溫度后到吸收塔作為吸收介進(jìn)入C0001后由下向上運動(dòng),在吸收塔頂-45℃左右的甲質(zhì);將熱再生塔底的小股甲醇源源不斷的用泵送到甲醇水精醇由上向下運動(dòng)氣液兩相在塔盤(pán)上接觸過(guò)程中,甲醇依次餾塔,在塔底用再沸器提供熱量,甲醇水精餾塔的作用主要吸收掉原料氣中的NH、 HCN, COS、H2SCO2等相對易溶于是降低系統循環(huán)甲醇中的水分甲醇的組分,由于甲醇吸收氣體要放出熱量在甲醇從上向3本裝置目前存在問(wèn)題下運動(dòng)的過(guò)程中,用一臺氨冷器和另外一臺用-42℃冷甲醇(下轉第136頁(yè))收稿日期:2014-01-22作者簡(jiǎn)介:王彥濤(1984-),河南開(kāi)封人,助理工程師主要從事化工工藝管理工作。山東化工136·HANDONG CHEMICAL INDUSTRY2014年第43卷IFV設備爆炸危險區域內,現場(chǎng)必須確保IFV試驗裝置在正1]白宇恒廖勇,陸永康,等.大型LNC中間介質(zhì)氣化壓通風(fēng)條件下,控制室環(huán)境為非防爆、正壓環(huán)境器換熱面積計算方法[J].油氣加工,2012,31(3):312.4試驗內容現場(chǎng)測試首先完成IFⅤ設備和管道的整體升壓測漏,再2]宋坤,衣鵬.LNC中間介質(zhì)氣化器換熱分析[門(mén)]化開(kāi)始對IFV進(jìn)行低溫動(dòng)態(tài)運行,最后進(jìn)行動(dòng)態(tài)運行測試。低學(xué)工程與裝備,2012,(10):75-77溫動(dòng)態(tài)運行測試要對IFV中的換熱管程進(jìn)行震動(dòng)和壓力監[3]陳永東·LNG成套裝置換熱器關(guān)鍵技術(shù)分析[J天然測,對IFⅤ殼體進(jìn)行溫度和可燃氣體監測,并配有有效的安氣工業(yè),2010,30(1):96-100全關(guān)斷和泄放設施,整個(gè)試驗持續時(shí)間約為3個(gè)月。[4]陳永東,常學(xué)東.大型LNG汽化器的選材和結構研究3研究結論[J].壓力容器,2007,24(11):40-47本文闡述了IFV設備目前的關(guān)鍵研究問(wèn)題和難點(diǎn),通過(guò)5] Iwasaki M, Egashira S,odaT, et al. Intermediate fluid type對IFV設備完成的系統、管道、自控、總圖等關(guān)鍵設計,滿(mǎn)足vaporizer and nature gas supply method using the vaporizer了低溫動(dòng)態(tài)測試實(shí)驗需求。設計中所有設備、管道、閥門(mén)和Us,6164247[P].2000-12-26儀表均采用國內設備,減少了訂貨時(shí)間并節省投資;充分利6]waiM, Asada K. Intermediate fluid type vaporizer:US,用接收站內現有裝置的部分設備,節約用地,節省基建投資,6367429B2[P].2002-04-09加快建設進(jìn)度。設計中還盡量減少對原福建接收站正常生[7]呂俊王蕾浙江LNG接收站項目氣化器選型及系產(chǎn)裝置的影響。低溫動(dòng)態(tài)測試成功標志著(zhù)IFV國產(chǎn)化設備統優(yōu)化[門(mén).天然氣工業(yè),2008,28(2):132-135的研制成功,也加速了中國LNC產(chǎn)業(yè)鏈上其他關(guān)鍵設備的國產(chǎn)化進(jìn)程。本文文獻格式朱艷艷,賀同強,管西龍,等IFV低溫性能參考文獻試驗裝置設計[門(mén)]山東化工,2014,43(3):134-136.)(上接第133頁(yè))(3)本裝置目前使用的兩臺泵05P06是中國大連深藍由于當初設計的缺陷,水冷器E0018換熱面積不夠用,泵業(yè)有限公司生產(chǎn)的離心泵,泵的型號是ESH40-200、流量導致出E5018氣體溫度高達不到設計要求,出裝置的氣體約22.5m3h功率7.5kW、揚程56m、轉速2950/min,這兩中甲醇攜帶量較多,造成甲醇損失增大還有就是克勞斯氣臺泵只所以在使用過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生氣蝕經(jīng)分析主要的原因體當中冷凝下來(lái)的甲醇在生產(chǎn)時(shí)只有雙泵啟動(dòng)時(shí)才能回收還是由于出059003中甲醇溫度高。058003中甲醇有三個(gè)來(lái)的及時(shí),具體問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面源:-股是經(jīng)E5018冷凝酸性氣體后冷凝下來(lái)的甲醇,一股(1)熱再生塔再沸器經(jīng)常有水擊的現象發(fā)生,造成對設是從泵P0002來(lái)的甲醇,最后一股是從05單元地下槽來(lái)的備及其管道的破壞;甲醇。由于從P05002來(lái)甲醇的量較小,約1.88m3/h,從05(2)換熱器E5018出口溫度T05045偏高達不到本裝地下槽來(lái)的甲醇量較小且是不定時(shí)輸送的,可以忽略不計置的要求;所以從E05018來(lái)的熱甲醇是泵05P006甲醇的主要來(lái)源(3)P0506/B經(jīng)常有氣蝕現象發(fā)生,造成泵不打量;其中甲醇溫度偏高,現場(chǎng)用測溫儀測定約65℃左右(4)出低溫甲醇洗裝置的酸性氣體中帶有大量甲醇,不05018經(jīng)技改后出口甲醇溫度能夠降至40℃左右,目前生產(chǎn)僅損失甲醇而且也不利于后面硫酸單元的運行。期間P05006都是雙泵同時(shí)運行才能滿(mǎn)足S05003打液要由于以上問(wèn)題的存在,造成停車(chē)等事故時(shí)有發(fā)生,經(jīng)常求,此泵沒(méi)有備泵,一旦其中一臺發(fā)生故障短時(shí)間內如無(wú)法給裝置的運行帶來(lái)不必要的麻煩,迫切需要解決。投入使用,會(huì )造成整個(gè)裝置的停車(chē),對企業(yè)造成較大的經(jīng)濟4優(yōu)化措施損失。為避免停車(chē),可以在現有的設備基礎上增加一臺和(1)經(jīng)過(guò)分析我們認為現在再生塔再沸器出口管線(xiàn)經(jīng)0500同等型號的泵如果其中一臺泵出現故障可以立刻常發(fā)生水擊是因為從熱再生塔出來(lái)的蒸汽冷凝液溫度和從啟動(dòng)備用泵,不至于因為停車(chē)而造成較大的損失,為檢修掙空分裝置過(guò)來(lái)的冷液混合時(shí)溫差太大,兩股冷凝液的壓力不取時(shí)間;同在匯合時(shí)很容易發(fā)生水擊。我們可以將熱再生塔再沸器(4)由于目前出05裝置的酸性氣體中帶有大量的甲出來(lái)的冷凝液走一條單獨的管道送到下游單元,避免水擊的的醇對制硫酸單元造成不利的影響。我們可以在酸性氣體出05裝置前增加一分離罐,將酸性氣體中的甲醇盡量的分離發(fā)生;出來(lái)(2)E5018出口溫度高,經(jīng)過(guò)我們檢查換熱器不存在堵5結論塞問(wèn)題換熱面積也都得到了利用,循環(huán)水量也達到了設計經(jīng)過(guò)技改后不僅能夠使裝置更穩的運行,減少了設備的要求。為了能夠使EO508出口溫度達到設計要求我們準檢修周期時(shí)間節約了檢修費用,而且使出低溫甲醇洗單元備做以下技術(shù)改動(dòng):B)在不更換現有換熱的情況下可以再串酸氣中的甲醇得到有效回收減小了甲醇的損失,有利于企聯(lián)一臺換熱器,這樣不好的地方就是現場(chǎng)現有的設備放置空業(yè)的長(cháng)遠發(fā)展。間不夠,要想改造所需費用較大;b)將現有換熱器更換成臺較大換熱面積的換熱器這樣的好處是費用較小適合本(本文文獻格式:王彥濤低溫甲醇洗熱再生系統的優(yōu)化探討裝置的需要[J].山東化工;2014,43(3);133,136.)