低溫甲醇洗提高CO2產(chǎn)品氣濃度的參數優(yōu)化

河南化工50HENAN CHEMICAL INDUSTRY2013年第30卷低溫甲醇洗提高CO2產(chǎn)品氣濃度的參數優(yōu)化朱國祥云南解化清潔能源開(kāi)發(fā)有限公司解化化工分公司,云南開(kāi)遠661600)摘要:解化二甲醚廠(chǎng)低溫甲醇洗CO2產(chǎn)品氣濃度一直偏低,影響氣化爐攙兌,通過(guò)大量摸索,優(yōu)化了流程中部分工藝參數,在保證硫徵量合格的情況下,提高了產(chǎn)品氣濃度。關(guān)鍵詞:CO2產(chǎn)品氣;優(yōu)化;濃度中圖分類(lèi)號:TQ050.2文獻標識碼:B文章編號:1003-3467(2013)03-0050-0濃度,進(jìn)行了大量的工業(yè)實(shí)驗,尋找到了較適宜的操0引言作參數變化范圍,為氣化爐安全攙兌CO2奠定了基云南解化化工分公司二甲醚廠(chǎng)采用-40℃級礎低溫甲醇洗工藝對變換氣進(jìn)行凈化。作為目前國內1CO2產(chǎn)品氣流程簡(jiǎn)述外成熟的一項氣體凈化技術(shù),自2008年9月裝置投產(chǎn)以來(lái),低溫甲醇洗顯示出吸收能力強、操作彈性大簡(jiǎn)易流程圖如圖1。來(lái)自變換的煤氣(12萬(wàn)Nm3/h)經(jīng)換熱和氨蒸發(fā)器冷卻至-40℃進(jìn)入H2S是.C0閃蒸塔Ⅲ段閃蒸的C02產(chǎn)品氣濃度一直偏吸收塔11301在HS吸收塔內,上升煤氣被來(lái)自低,成為煤制醇系統的一個(gè)大問(wèn)題。CO2產(chǎn)品氣經(jīng)CO2吸收塔底部含CO2的甲醇富液(118m3/h)逆加壓用于氣化爐控制床溫。由于濃度偏低,可燃氣流接觸洗滌,脫除了粗煤氣中大部分HS、COS,洗含量高,存在爆炸的重大安全隱患,氣化爐一直采用滌后的煤氣總硫含量約2×10°。然后進(jìn)入CO2吸氮氣控制床溫導致粗煤氣中含有大量的氮氣,氮氣收塔E61302底部向塔頂流動(dòng)在塔板上與向下流作為惰性氣體,不利于煤氣的凈化和粗甲醇的生成的精洗甲醇(278m3/h,-39℃)、主洗甲醇(7同時(shí)也增加了能耗。為了盡可能提高CO2產(chǎn)品氣m/h,-57℃)逆流接觸洗滌;在14層升氣塔盤(pán)將E6130lE61303H2S吸收塔CO2吸收塔CO2閃蒸塔合成氣Ⅲ段產(chǎn)品氣Ⅱ段閃蒸氣精洗甲醇液甲醇液甲醇富液去濃縮塔C6l305冷卻后的變換氣口氣氨J6130Ⅳ段閃蒸氣C61306醇液壓氨氣污甲醇去預洗再生段閃蒸甲醇液去濃縮二次吸收1304AB圖1CO2產(chǎn)品氣簡(jiǎn)易流程圖中國煤化工收稿日期:2012-12-27CNMHG作者簡(jiǎn)介:朱國祥(1983-),男,助理工程師,從事二甲醚生產(chǎn)管理工作,電話(huà):13312665812第2期(上)朱國祥:低溫甲醇洗提高CO3產(chǎn)品氣濃度的參數優(yōu)化匯積了精洗和主洗甲醇的甲醇引出加壓冷卻作為冷板式塔的正常操作范圍內,氣液比越小,氣液兩相在卻甲醇(470m/h,-40℃)返回到第13塊塔盤(pán)再塔內接觸越充分,傳質(zhì)效果越好,但單位體積溶解的吸收CO2ε底部的甲醇富液分作兩股:一股加壓冷CO2氣體相應減少;溶液的循環(huán)量過(guò)小,氣液比過(guò)卻送HS吸收塔,另一股送到CO3閃蒸塔F61303大,氣液接觸不良,傳質(zhì)效果降低,但單位體積溶解閃蒸再生后加壓送至F61302塔主洗段循環(huán)吸收。的CO2氣體相應增多。甲醇循環(huán)量大,有利于CO2、在E61303塔Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段逐級減壓閃蒸,Ⅳ段H2S的吸收,但不利于產(chǎn)品氣CO2濃度的提高,甲醇用氮氣氣提再生。在Ⅰ段減壓至0.70MPa,有用可循環(huán)量小,將導致微量突破,所以需要找到一個(gè)平衡燃性氣體(CO、H2、CH4)被解吸出來(lái),甲醇經(jīng)氨蒸發(fā)點(diǎn)。器C61307冷卻至-40℃進(jìn)入Ⅱ段,壓力下降為2.4甲醇的質(zhì)量0.25MPa,Ⅲ段壓力0.04MPa閃蒸再生,自Ⅲ段閃進(jìn)入低溫甲醇洗滌塔的甲醇純度,包括甲醇的蒸出來(lái)的閃蒸氣復熱回收冷量后;一股作為CO2產(chǎn)含水量、甲醇中硫化物和二氧化碳的濃度等,對硫化品氣去壓縮機加壓,供氣化爐穩定床溫,一股去水洗物的吸收效果都有重要影響。如甲醇中含水5%塔洗滌回收甲醇后排放至大氣。在Ⅳ段,用氮氣氣時(shí),二氧化碳在甲醇中的溶解度降低15%,硫化氫提(1900Nm3/h)再生,再生甲醇(-57℃)分成兩的溶解度也大幅度下降;另一方面,甲醇中除含有水股:一股加壓送至E61302作為主洗甲醇循環(huán)吸收;和硫化物、二氧化碳外,還含有輕油組分。若甲醇質(zhì)股加壓送至H2S濃縮塔二次吸收。量差,甲醇循環(huán)量相應增多,其單位體積溶解的CO少,不利于產(chǎn)品氣濃度的提高。2影響CO2產(chǎn)品氣濃度的因素2.5粗煤氣中硫化物偏高低溫甲醇洗CO2產(chǎn)品氣濃度設計值為99.3%,氣化爐釆用高硫褐煤作為原料,2012年變換氣投產(chǎn)以來(lái),其一直偏低(見(jiàn)表1)。低溫甲醇洗工藝中H2S平均含量高達1.7%,比設計值0.57%高出是一種物理吸收、解吸過(guò)程,它依據的基本原理是各3倍多。因此需要增加甲醇循環(huán)量來(lái)保證硫微量合種組分在甲醇中的溶解度不同,并且酸性氣體與其格(H2S+COs+CS2,<0.1×10°),導致單位體積他組分的溶解度差別很大。CO2產(chǎn)品氣濃度高低與內CO2溶解量減少。吸收、解吸都有緊密關(guān)聯(lián),影響的因素主要有:溫度、3操作參數優(yōu)化壓力、甲醇的循環(huán)量和氣液比、變換氣中硫化物濃度的變化、甲醇的純度、甲醇再生質(zhì)量等。針對上述分析,二甲醚廠(chǎng)針對低溫甲醇洗工藝表1C0產(chǎn)品氣成分分析及其操作條件進(jìn)行了系統分析,找出了提高CO2產(chǎn)負荷CO2CH4COH2N2CnH總計品氣濃度的試驗方法,并取得了成功。在優(yōu)化調試萬(wàn)m3/h%%%%中,遵循以下幾點(diǎn):在保證合成氣微量合格的情況6-79].853.11.240.060.333.421001下,多次微調細調,優(yōu)先提高甲醇質(zhì)量,確保優(yōu)化期8994.172.290.630.040.272.5799.9間的工藝安全;其次降低閃蒸壓力操作,因降低閃蒸96.581.020.130.020.142.13100.02壓力不影響整個(gè)系統;然后微調各循環(huán)甲醇的溫度2.1溫度及流量;最后逐步提高主洗甲醇閃蒸溫度。在一定壓力下,CO2氣體在液體中的溶解度隨3.1嚴格控制甲醇質(zhì)量溫度的降低而增大,因此,采用較低的洗滌溫度對在低溫甲醇洗系統中,甲醇的再生采用分段解CO2吸收過(guò)程有利,采用較高的溫度對CO2的閃蒸吸、氣提和加熱再生相結合的方法。甲醇中已經(jīng)溶有利。解了二氧化碳、硫化氫、有機硫等組分,如果甲醇再2.2壓力生質(zhì)量不合格,再生效果難以保證,這樣的甲醇進(jìn)入從傳質(zhì)推動(dòng)力的角度分析,壓力越高,越有利于低溫甲醇洗,將直接導致吸收效率降低。尤其嚴重吸收過(guò)程的進(jìn)行,壓力越低,越有利于解吸過(guò)程的進(jìn)的是,當甲中國煤化的硫化物將揮發(fā)到凈化氣合格,硫化物超2.3甲醇的循環(huán)量和氣液比CNMHG標。因此。以工,加強CO2解從傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)角度分析,溶液的循環(huán)量越大,在吸過(guò)程的條件控制,合理匹配甲醇量的分布,確保熱河南化工HENAN CHEMICAL INDUSTRY2013年第30卷平衡,采取多種措施,保證再生甲醇中硫化物和水、解的可燃性氣體(CH4、CO等)在Ⅱ段大量閃蒸出輕油等組分的含量達到最低值來(lái),進(jìn)入Ⅲ段閃蒸時(shí),僅有少量的可燃性氣體,CO23.2壓力的控制濃度將提高。在CO2閃蒸塔E61303塔,可以適當降低I、Ⅱ但是,由于甲醇溫度的提高,將使E61303塔再段閃蒸壓力,可燃氣體的溶解度降低,甲醇中溶解的生甲醇溫度升高,不利于ξ61302塔的吸收,有可能可燃氣體被釋放出來(lái),在Ⅲ段閃蒸的時(shí)候,可燃氣體導致系統硫微量超標,所以調整時(shí)十分謹慎,每次溫減少,產(chǎn)品氣濃度升高。調整時(shí),Ⅰ段閃蒸壓力由度提高約2℃,并穩定24h,以便觀(guān)察對吸收的影響0.70MPa降至0.60MPa,Ⅱ段閃蒸壓力由0.25以及CO2濃度的變化情況。另外,通過(guò)加大Ⅳ段氣MPa降至0.15MPa,產(chǎn)品氣濃度變化不大(見(jiàn)表體氮氣量(由1900m3/h加至2600m3/h)及降低2),主洗甲醇的溫度升高了4℃,達-53℃氮氣的溫度(由-35℃降低至-40℃)來(lái)減緩甲醇表2降低閃蒸壓力CO2產(chǎn)品氣成分分析溫度的回升。最終,C-61307出口甲醇的溫度由負荷C2CH1C0H2N2CHn總計40℃提高至-30~-32℃。通過(guò)大量的試驗,在萬(wàn)m3/h%%%降低閃蒸壓力的前提下,CO2濃度得到了大幅提升95.021.680.590.020.202.4899.99達到了設計值(見(jiàn)表3),但主洗甲醇溫度也大幅回l197.120.900.1000.201.6599.97升,由-57℃回升至-48℃。在調試中,緩慢提高3.3合理調整甲醇循環(huán)量和氣液比E061303塔Ⅰ、Ⅱ段閃蒸壓力至設計壓力,結果發(fā)在一定溫度、壓力下,溶液對氣體的吸收能力受現,CO2產(chǎn)品氣濃度未下降(見(jiàn)表4),閃蒸壓力對濃氣液平衡的限制,而在實(shí)際運行時(shí)吸收操作達不到度影響較小,提壓后主洗甲醇溫度降至-52℃,不氣液平衡狀態(tài)。因此過(guò)大的循環(huán)量可確保合成氣微影響E61302塔吸收,出口合成氣硫微量及CO2微量合格,但會(huì )導致過(guò)大的動(dòng)力消耗,也增大氨蒸發(fā)器量控制良好。的熱負荷。因單位體積甲醇溶解的酸性氣減少,導表3提溫至-32℃、降閃蒸壓力CO2產(chǎn)品氣成分分析致產(chǎn)品氣濃度降低。因此,在保證氣體凈化度的前負荷CO2CH4COH2N2CnHn總計提下,應當盡量精確控制甲醇的循環(huán)量,般余量為萬(wàn)m3/h%%%%%%10%。經(jīng)過(guò)大量的調試,變換氣量約110000m3/h998.520.170.040.061.24100.03時(shí)精洗甲醇循環(huán)量控制在220~230m3/h,主洗甲1199640.020000.3599醇循環(huán)量控制在170~180m3/h,H2S吸收塔循環(huán)量表4提溫至-32℃閃蒸壓力不變CO2產(chǎn)品氣成分分析控制在120~130m3/h,冷卻循環(huán)甲醇控制在530~負荷CO2CH4CoH2N2CnHn總計550m3/h萬(wàn)m3/h%%%%%%%因變換氣中H2S含量高,所以H2S吸收塔循環(huán)998.410.190.0400.061.34100.04量比較大,在操作中要求H2S吸收塔頂出口氣體中l199.590.020000.40100.01H2S含量小于2×10,以保護主洗甲醇不被HS4結語(yǔ)污染。冷卻循環(huán)甲醇主要是循環(huán)吸收CO2,其量大有利于單位體積甲醇內溶解的CO2增多。經(jīng)過(guò)長(cháng)期的系統化試驗研究,優(yōu)化了H2S吸收3.3溫度的控制塔、CO2吸收塔及CO2閃蒸塔的重要工藝參數,并溫度是影響CO2產(chǎn)品氣濃度的重要因素。在對以上因素采取了嚴格控制與管理措施,使CO2產(chǎn)E61301/02塔,控制各循環(huán)甲醇溫度在-40℃。由品氣濃度得到了大幅提升,可滿(mǎn)足氣化爐的安全運于溫度降低,酸性氣體溶解度增大,可相應減少精洗行。因減少氨蒸發(fā)器C-61307用氨量,甲醇洗毎甲醇、主洗甲醇循環(huán)量,使單位體積的甲醇里溶解的小時(shí)液氨用量由55m3/h減少到50m3/h,配套的氨CO2氣體增多,其降壓閃蒸時(shí),CO2濃度會(huì )有所提制冷系統可節約低壓蒸汽約3th。另外,變換氣氣高;在E-61303塔,因流程中配置有氨蒸發(fā)器量低于6萬(wàn)Nmh時(shí)0.產(chǎn)品年沛度無(wú)法提高至C61307(換熱面積8568m2),可通過(guò)減少用氨量來(lái)97%,所以中國煤化是提高產(chǎn)品提高其出口的甲醇溫度。由于甲醇溫度的升高,溶氣濃度的基CNMHG