低溫甲醇洗技術(shù)在60萬(wàn)噸/年甲醇裝置中的應用

第28卷第9期石油化工應用Vol.28 No.92009年12月PETROCHEMICAL INDUSTRY APPLICATIONDec. 2009石化工藝與設備低溫甲醇洗技術(shù)在60萬(wàn)噸/年甲醇裝置中的應用馮澎波.(神華寧煤集團煤炭化學(xué)工業(yè)分公司二甲醚項目籌建處,寧夏靈式751400)摘要:介紹了神華寧煤集團 83萬(wàn)la二甲醚項目一期工程甲醇裝置配套的低溫甲醇洗工藝流程,分析了該工藝設計特點(diǎn),總結了該工藝在設計上的先進(jìn)性,并提出實(shí)施過(guò)程中存在和應注意的問(wèn)題。關(guān)鍵詞:低溫甲醇洗;凈化;HS;CO2中圖分類(lèi)號:TQ223.121文獻標識碼:A文章編號: 1673- -5285( 2009 )09- -0084 -03神華寧煤集團83萬(wàn)ua二甲醚項目-期T.程以寧1 60 萬(wàn)t/a甲醇裝置中低溫甲醇洗工藝東磁二礦、羊場(chǎng)灣礦煤為原料,由對置式多噴嘴氣化裝流程置制得原料氣,經(jīng)中溫部分變換,低溫甲醇洗工藝脫硫脫碳,要求出工序的總硫≤0.1 mg/L.CO2≤3 % ,凈化來(lái)自CO耐硫變換工序的變換氣用鍋爐給水洗滌氣經(jīng)聯(lián)合壓縮機加壓進(jìn)人合成塔得到粗甲醇。為了給除氨后， 在供氣冷卻器(EIA) 中被來(lái)自甲醇洗滌塔下一工序提供合格的凈化氣,必須對合成氣中的CO2、(C1)的低溫凈化氣冷卻到 -20 C,為了防止變換氣中HS.COS等酸性氣體進(jìn)行脫除。氣體凈化的指標直接水分 在低溫下冷卻結冰,在預冷前需噴人少量甲醇,然影響到甲醇的產(chǎn)量及合成觸媒的使用壽命,因此做好后經(jīng)變換 氣/甲醇水分離器( DI )分離出甲醇和水,變換氣體凈化十分重要。氣從甲醇洗滌塔(C1) 底進(jìn)人，依次脫除HS +COS、以脫除CO2為主要任務(wù)的酸性氣脫除方法有溶CO2。 送下一工序變壓吸附(PSA)的凈化氣中CO2含量液物理吸收、溶液化學(xué)吸收、低溫蒸餾和吸附4大約為 2 %,HS +COS<0.1 mg/L。 .類(lèi)。前兩種方法應用最為普遍,溶液物理吸收法有低從甲醇貯槽(D5)來(lái)的貧甲醇在貧甲醇深冷器溫甲醇洗( Rectisol)法、聚乙二醇二甲醚(NHD)法、(E13)中 被冷卻到-36 C,并在貧甲醇冷卻器( E8)中被碳酸丙烯酯法,主要用于壓力較高的場(chǎng)合,化學(xué)吸收來(lái) 自HS濃縮塔(C2 )的富冷甲醇進(jìn)-步冷卻到-50 C,方法有熱鉀堿法、N-甲基二乙醇胺( MDEA)法,主要從甲 醇洗滌塔(C1 )頂進(jìn)人,甲醇洗滌塔上段為CO2吸用于壓力相對較低的場(chǎng)合。溶液物理吸收法中以低收段, 甲醇液自上而下與變換氣逆流接觸,脫除氣體中溫甲醇洗法能耗最低，可以在脫除CO2的同時(shí)完成CO2。從甲醇洗滌塔下段和底部引出的富CO2和富精脫硫。低溫甲醇洗是由德國林德( Linde)公司和魯HS.COS 甲醇液分別被冷卻減壓，進(jìn)入閃蒸分離器奇(Lurgi)公司研究開(kāi)發(fā)的,使用冷甲醇作為酸性氣(D3)進(jìn)行減壓閃蒸,閃蒸氣從閃蒸分離器II(D4)輸吸收液,利用甲醇在-60 C左右的低溫下對酸性氣出 ,經(jīng)循環(huán)氣壓縮機(K1 )壓縮后再進(jìn)入系統。體的溶解度極大的物理特性,在同-塔內分段選擇從閃蒸分離器底部出來(lái)的閃蒸液經(jīng)減壓后送往性的進(jìn)行脫硫和脫碳。少量的脫碳富液脫硫,不僅簡(jiǎn)HS濃縮塔(C2)通過(guò)低壓N2降低氣相中CO2的分壓,化了流程且容易得到高濃度的H$組分，并可用克上部不含硫的閃蒸液洗滌該塔下部溶液中閃蒸出的勞斯法回收硫。H2S和Cos。從HS濃縮塔中部引出的回收冷量甲醇*收稿日期:2009-09- -22第9期馮澎波低溫甲 醇洗技術(shù)在60萬(wàn)噸/年甲醇裝置中的應用85進(jìn)入下部被來(lái)自氣提塔(C3)的含N2尾氣和來(lái)自管網(wǎng)器(E12) 提供的熱量徹底再生,熱再生塔底部出來(lái)的的低壓氮氣氣提，塔底部經(jīng)加壓過(guò)濾后的粗甲醇回收甲 醇水溶液一部分被送往甲醇貯槽(D5)被低溫甲醇冷量后送氣提塔(C3 )被塔底氮氣氣提。洗裝置循環(huán)使用;另- -部分送人甲醇脫水塔(C5 )進(jìn)行富含HS.COS的甲醇經(jīng)N2氣提、加壓、回收冷量精餾,熱源由甲醇/水分離塔再沸器(E14)提供,甲醇脫升溫至近80 C進(jìn)熱再生塔(C4)。熱再生塔頂含HS水塔底出來(lái)的甲醇含 量小于0.03 %( wt)的廢水經(jīng)冷卻氣體在濃度沒(méi)有達到進(jìn)硫磺回收裝置要求的濃度前，后送污水處理 系統。通過(guò)循環(huán)管線(xiàn)繼續回到硫化氫濃縮塔濃縮，濃度達到60萬(wàn)Ua甲醇裝置中低溫甲醇洗工藝原則流程(見(jiàn)進(jìn)硫磺回收裝置的要求后引出。甲醇被熱再生塔再沸圖1)。HS'(體本概確問(wèn)收E8"BhK13團一品9E19CI:甲鴨洗海塔C5:中醇版術(shù)塔C2: H.s膿蟾塔C6:水洗塔C3:氣提塔C7:洗慷塔鋼妒給水座水C4:熱再生塔圍1低溫甲醇洗工藝原則流程圍2工藝流程設置特點(diǎn)分析表1甲醇蒸汽壓表溫度/C-54.5 -44. -25.3 -16.2 -6.0 -5.0 -21.2 -34.82.1甲醇對 CO2的吸收具有高選擇性,合成氣凈化度高-64.7甲醇屬于極性分子,它對酸性氣體的溶解度大,而、甲醇蒸汽壓對H、N2等非極性分子的溶解度小。壓力越高、溫度越AkPa101.30.05 0.133 0.667 1.33 2.67 5.33 13.3 26.7低,CO2和HS在甲醇中的溶解度越大，而H2、N2.CO出甲醇洗滌塔(Cl )氣相物流溫度為- 43 C,出HsS在甲醇中的溶解度隨著(zhù)溫度的降低而降低。據Lurgi工濃縮塔(C2 )氣相物流溫度為-59 C,由于甲醇在低溫藝包數據，當溫度從0降到-45 C時(shí)，H2在甲醇中的下具有 較低的蒸汽壓,故帶走的甲醇蒸汽很少。甲醇粘溶解降低30 %,當壓力一定時(shí), -50 C甲醇與0 C相比，度 低故動(dòng)力消耗和運轉費用很低。其對HS的溶解度提高8倍。60 萬(wàn)U/a甲醇裝置中低2.3 提高去硫回收裝置尾氣中HS濃度溫甲醇洗工序在3.3 MPa壓力下，用-50 C及-20 C進(jìn)低溫甲醇洗裝置的HS摩爾含量為0.075 %,為甲醇吸收CO2及HS,使凈化氣中CO2及HS穩定地了保證去硫磺回收裝置尾氣中HS摩爾含量在25%以小于0.1 mg/L,CO2摩爾含量在2 %左右。而溶解在甲上,工藝物流在 進(jìn)入HS濃縮塔前先進(jìn)行兩級閃蒸,除醇中的H、N2、CO等則經(jīng)過(guò)減壓、深冷后從甲醇中閃可 以提高H2回收率,另-一個(gè)重要作用就是減少直接進(jìn)蒸出來(lái)便于回收。人熱再生塔的CO2含量,從而提高尾氣中HsS含量。此另外,甲醇對HS的溶解度比CO2大,且吸收CO2外還設置 了HS提濃循環(huán)管線(xiàn)，將去硫磺回收裝置的后不影響對HS的吸收，故脫硫脫碳可在同-塔內分氣體- -部分引回HS濃縮塔底部以保證H2S摩爾含量段進(jìn)行,從而大大簡(jiǎn)化了工藝流程。大于25%,進(jìn)人優(yōu)級克勞斯硫回收裝置。2.2 甲醇 損耗少動(dòng)力消耗低2.4設 置水洗塔洗滌放空CO2及氣提再生氣中甲醇甲醇在不同溫度下的蒸汽壓(見(jiàn)表1)。為了保證達標排放,放空尾氣經(jīng)(下轉第97頁(yè)).第9期史忠亞等螺旋折流 板式換熱器強化傳熱及其優(yōu)點(diǎn)97是針對弓型折流板而言的,要使螺旋折流板進(jìn)人標準程的換熱， 然后流到浮頭返回簡(jiǎn)外側進(jìn)人第二個(gè)殼化的設計,則需要對其流動(dòng)和傳熱機理展開(kāi)詳細分析程,最后在管箱側從出口接管流出。這種換熱器比單研究,而影響其流動(dòng)和傳熱機理的因素除了影響傳統殼程流通 截面積減小了1/2?？梢栽诓皇У糇罴褍A斜弓型折流板的因素以外，還有如幾何因素(布置型式、角的情況下,得到了寶貴的高流速,確保螺旋折流板螺旋角.螺距)、相變情形.不同介質(zhì)的物性影響等等，換熱器 在傳熱、壓降、抗結垢及抗振動(dòng)等方面的優(yōu)有理由相信,隨著(zhù)計算機技術(shù)的不斷發(fā)展以及對螺旋勢。折流板換熱器機理的深人研究,這種換熱器的應用將目前,世界各國在換熱器強化傳熱理論研究和新更加廣泛。技術(shù)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方面已進(jìn)入高層次的探索階段,新型強化傳熱元件不斷涌現。我們應該重視專(zhuān)家系統在換5建議熱器優(yōu)化選型中的應用.重視節省金屬材料、降低成本,以獲得較高的經(jīng)濟效益。螺旋折流板換熱器可以由單殼程改為雙殼程，(見(jiàn)圖5)。參考文獻: .[1] 肖鋒等.管殼式換熱器傳熱強化的研究與開(kāi)發(fā)[J].化工時(shí)刊,2006,20(7).2] 王秋旺螺旋折流板管殼式換熱器殼程傳熱強化研究進(jìn)展[].西安交通大學(xué)學(xué)報,2004,38(9):881-844.圖5雙殼程螺旋折流板換熱器示意圉[3]潘振.螺旋 式折流板換熱器傳熱系數與降壓實(shí)驗研究[J].雙殼程螺旋折流板換熱器的殼程分割靠-一個(gè)和.石油化工設備,2006,35(5).殼體同心,截面積為殼體1/2的焊接圓簡(jiǎn)完成?？v向兩[4] 鄭津洋,董其伍,桑芝富編著(zhù):過(guò)程設備設計[M].北京:化殼程間泄漏為零,換熱介質(zhì)首先沿內筒完成第一- 個(gè)殼學(xué)工業(yè)出版社,2005.(上接第85頁(yè))冷量回收后,溫度升到31 C進(jìn)入水洗塔(C6)底部,經(jīng)3結 語(yǔ)來(lái)自甲醇脫水塔(C5)和來(lái)自界區外的鍋爐給水洗滌,尾氣中的甲醇含量降到72 mg/L后再排至大氣,每年60萬(wàn)Ua甲醇裝置采用Lurgi公司引進(jìn)的低溫甲可回收甲醇百余噸。洗滌后的水經(jīng)泵加壓后與來(lái)自甲醇洗技術(shù)，在進(jìn)行H2S濃縮和熱再生前設置兩級閃醇脫水塔底的高溫廢水進(jìn)行換熱回收熱量后送回甲醇蒸提高 H2回收率，為了保證酸氣中HS濃度大于脫水塔。25 %(mole),設置了HS提濃循環(huán)管線(xiàn);水洗塔的設2.5采用繞 管式換熱器置減少了直排大氣的甲醇含量;繞管式換熱器既節省60萬(wàn)tla甲醇裝置中低溫甲醇洗在流程設置中裝置占地 又有效地利用了冷量與熱量。通過(guò)分析及采用了多臺繞管式換熱器，使用繞管式換熱器有以該技術(shù)在其它已 投用項目的使用效果看,該裝置在技下優(yōu)點(diǎn):術(shù)上是較為先進(jìn)的。1流程布置較緊湊,減少了設備數量, 使因設備泄漏而引起停車(chē)的可能性減少;參考文獻:2傳熱效果好 ,使冷量回收的較為徹底;[1] 汪家銘.低溫甲醇洗凈化工藝技術(shù)進(jìn)展及應用概況[].瀘3降低系統阻力;天化科技,2007(2):121-22.[2] 唐怡紅.低溫甲醇洗技術(shù)在20萬(wàn)ha甲醇裝置中的應用4減少了冷量的散失。[J].煤化工, 1997(8)19.使用繞管式換熱器投資比常規TEMA換熱器高,但運行較為經(jīng)濟。