52萬(wàn)t/a尿素裝置中低溫甲醇洗工藝流程及設計特點(diǎn)

第2期(總第165期)煤化工No. 2(Total No 165)2013年4月Coal Chemical IndustryApr.201352萬(wàn)ta尿素裝置中低溫甲醇洗工藝流程及設計特點(diǎn)高志博,史桂青,高鯤(國電赤峰化工有限公司,內蒙古赤峰024070)摘要介紹了國電赤峰化工一期工程52萬(wàn)t/a尿素項目配套的低溫甲醇洗工藝流程,分析了該工藝流程的設計特點(diǎn):采用真空鼓風(fēng)機抽真空,提高了甲醇半貧液的貧度、CO2產(chǎn)品氣的純度;采用CO2吸收塔,可同時(shí)處理來(lái)自HS吸收塔的脫硫氣和甲烷轉化裝置來(lái)的轉化氣;變換氣冷卻器采用纏繞式換熱器,可降低能耗等生產(chǎn)實(shí)踐表明,釆用低溫甲醇洗技術(shù)能夠有效脫除酸性氣體,且凈化氣質(zhì)量穩定,可滿(mǎn)足合成氨工段和生產(chǎn)尿素的需求。關(guān)鍵詞尿素,低溫甲醇洗,凈化,HS,COQ2文章編號:1005-9598(2013)-02-0039-04中圖分類(lèi)號:TQ113.26文獻標識碼:B在國電赤峰化工有限公司一期工程52萬(wàn)t/a尿來(lái)自變換冷卻工序的變換氣(119300m/h)經(jīng)分素項目中,以平莊礦區元寶山露天煤礦褐煤為原料,離、冷卻后,進(jìn)入HS吸收塔底部預洗段,脫除石腦采用碎煤加壓氣化技術(shù),生產(chǎn)大顆粒尿素。為了給下油、HCN等雜質(zhì),再進(jìn)入HS吸收塔上段,選擇性吸收游工序提供合格的凈化氣,必須對合成氣中的CO2、HS、C0S,得到的脫硫氣進(jìn)入CO2吸收塔下部,與來(lái)自H2S、C0S等酸性氣體進(jìn)行脫除。凈化氣的質(zhì)量直接影甲烷轉化裝置經(jīng)分離冷卻后的甲烷轉化氣一起脫除響到液氮洗工序的運行合成氨和尿素的產(chǎn)量及合成cQ2。經(jīng)吸收后,從塔頂出來(lái)的凈化氣直接送至液氮洗觸媒的使用壽命,因此,氣體的脫硫脫碳尤為重要。裝置。為防止變換氣中水分在低溫下結冰,分別在變目前,低溫甲醇洗技術(shù)已經(jīng)在國內外多套合成氨換氣進(jìn)入變換氣冷卻器、合成氣/轉化氣換熱器Ⅱ之及尿素、合成甲醇、C1化學(xué)品生產(chǎn)、魯奇煤氣化、德士前,預先噴入少量冷甲醇。古( Texaco)煤氣化、殼牌(Shel1)煤氣化等化工裝置從熱再生塔塔底出來(lái)的貧甲醇經(jīng)過(guò)富/貧甲醇中得到了廣泛的應用,是一種成熟的、極具發(fā)展前景換熱器(A~J)、貧液/半貧液換熱器(圖1中省略)連的凈化HS和C酸性氣體的工藝技術(shù)。國電赤峰化續換熱后,送入CO2吸收塔頂部洗滌CQ2。來(lái)自CO2吸工有限公司化工一期工程52萬(wàn)t/a尿素項目,配套收塔塔底的無(wú)硫富液經(jīng)氨冷器冷卻后,送人HS吸收的低溫甲醇洗采用改進(jìn)的魯奇( Lurgi)工藝,對變換塔。從H2S吸收塔主洗段出來(lái)的含硫富液進(jìn)入濃縮塔工段出來(lái)的變換氣進(jìn)行脫硫脫碳,使產(chǎn)出的凈化氣質(zhì)I段,閃蒸出燃料氣之后,進(jìn)入Ⅱ段用低壓氮氣汽提量達到總硫≤0.1×10、C02≤20×10的設計標準,出C2,所得含硫富液經(jīng)富/貧甲醇換熱器換熱后,進(jìn)以滿(mǎn)足后續工序的需要。入熱再生塔I段閃蒸,再進(jìn)入Ⅱ段進(jìn)行熱再生;再生所得的貧甲醇循環(huán)回CO2吸收塔上部。熱再生塔Ⅱ段析152萬(wàn)ta尿素裝置中低溫甲醇洗工藝流程出的酸性氣經(jīng)冷卻、分離其中的甲醇,再經(jīng)復熱后,送至硫回收裝置。濃縮塔Ⅱ段與閃蒸塔Ⅱ段閃蒸氣一起52萬(wàn)t/a尿素裝置中低溫甲醇洗工藝流程示意進(jìn)入尾氣水洗塔(圖1中省略),洗滌回收甲醇后放圖見(jiàn)圖1空收稿日期:2012-11-22作者簡(jiǎn)介:高志博(1983—),男,遼寧葫蘆島,碩土,2007年本科畢業(yè)于沈陽(yáng)化工學(xué)院,從事煤化工生產(chǎn)和精細化學(xué)品合成研究,E-mail:hh-101163.com。煤化工2013年第2期凈化氣去液氮洗去煙囪去硫排放回收鹽水C產(chǎn)品氣燃料氣液氮洗氮變換氣自氣化油合成氣來(lái)自液氮洗一HS吸收塔2-C02吸收塔3—閃蒸塔4—濃縮塔5—熱再生塔6—尾氣水洗塔7一共沸塔甲醇水塔9—萃取器10—富/貧甲醇換熱器A-J11—0O2真空鼓風(fēng)機12—變換氣冷卻器圖152萬(wàn)ta尿素裝置中低溫甲醇洗工藝流程示意圖C02吸收塔塔底另一股無(wú)硫富液經(jīng)甲醇冷卻器冷B殼程。甲醇水塔底部排出的含醇廢水經(jīng)冷卻后,送卻后,進(jìn)入閃蒸塔I段上部,經(jīng)五級閃蒸再生,得到的至污水處理裝置。為了減緩氫氰酸對甲醇水塔等設備半貧甲醇(-67℃)分為2股,一股經(jīng)貧液/半貧液換的腐蝕,在再沸器入口管道,加入質(zhì)量分數10%的熱器換熱后,進(jìn)人C02吸收塔第40塊塔板處,完成NaOH溶液,并保持甲醇水塔底pH值在8~10C02主洗甲醇循環(huán);另一股依次進(jìn)入閃蒸塔I、Ⅱ段和濃縮塔作為再吸收液。在閃蒸塔,Ⅰ段閃蒸出燃料氣、252萬(wàn)t/a尿素裝置中低溫甲醇洗試運行Ⅱ段閃蒸出C02排放氣、Ⅲ段閃蒸出CO2產(chǎn)品氣,前3情況段閃蒸氣在變換氣冷卻器進(jìn)行復熱;閃蒸塔Ⅳ段、V國電赤峰化工有限公司化工一期工程52萬(wàn)t/a段閃蒸氣采用真空鼓風(fēng)機抽成真空,以得到高純度尿素項目配套的低溫甲醇洗系統經(jīng)過(guò)吹掃、氣密實(shí)C02產(chǎn)品氣,并加壓后與Ⅲ段的CQ2產(chǎn)品氣匯合,送至驗、水沖洗、水聯(lián)運、干燥、置換、甲醇填充、建立甲醇尿素CO2壓縮機入口。循環(huán)等系列接氣前準備工作后,于2012年7月底成來(lái)自HS吸收塔下段的預脫硫液進(jìn)入萃取器Ⅰ功接變換氣,變換氣量約為78000m/h,試運行主要段進(jìn)行閃蒸;閃蒸液經(jīng)預洗/再生甲醇換熱器回收冷數據列于表1(括號內為設計指標)。量后,進(jìn)人Ⅲ段再次閃蒸,通過(guò)降液管,進(jìn)入Ⅳ段萃取緩沖室,與來(lái)自尾氣水洗塔的一股含醇水混合。尾氣3工藝流程設計特點(diǎn)水洗塔的另一股含醇水進(jìn)入萃取器Ⅱ段,洗滌來(lái)自共沸塔的不凝氣,洗滌液進(jìn)入萃取器Ⅳ段的萃取緩沖31甲醇對酸性氣的吸收具有高選擇性,氣體凈化室。萃取器Ⅳ段緩沖室的甲醇-水混合物經(jīng)分配器進(jìn)程度高入萃取器,靜置分層萃取石腦油。在下層的甲醇-水甲醇為極性分子,對HS、C0S、C2等酸性氣體的混合物經(jīng)預熱后,進(jìn)人共沸塔蒸餾。共沸塔塔頂冷凝溶解度大,而對H2、2C0及CH1等非極性分子的溶解液一部分送至萃取器Ⅳ段I室,其余部分作為回流度小。壓力越高溫度越低,CO2、COSs和HS在甲醇中液。出共沸塔塔釜的甲醇-水混合物送至甲醇水塔進(jìn)的溶解度越大,而H2、N2、C0及CH1等在甲醇中的溶解行精餾分離甲醇水塔回流液來(lái)自富/貧甲醇換熱器度隨著(zhù)溫度的降低而降低。因此在C2C0s、HS、N3013年4月高志博等:52萬(wàn)a尿素裝置中低溫甲醇洗工藝流程及設計特點(diǎn)41表1試運行主要指標時(shí)間凈化氣CO2凈化氣總SCO2產(chǎn)品氣純度酸性氣中HS體蒸塔塔底(≤20×105)(≤0.1×106)(>98%)/%積分數(≥32%)%溫度(-67℃)/℃2012-07-27未檢出未檢出99.22012-07-28未檢出未檢出2012-07-29未檢出未檢出99.234.82012-07-30未檢出未檢出99.0352012-07-3未檢出未檢出9935.0等以及其他硫化物一起脫除的同時(shí),H、CO、CH4等有股冷合成氣(-55℃)、CO2廢氣、C2產(chǎn)品氣、燃料氣4用氣體損失較少。甲醇對HS溶解度比對CO2溶解度種氣體逆流換熱。不但利用了纏繞式換熱器具有的流大,且吸收C2后不影響對HS的吸收故可用無(wú)硫程布置緊湊、設備數量減少、傳熱效果好、冷量回收較富液進(jìn)行脫硫從而大大節省了吸收劑甲醇的用量。為徹底、系統阻力降低和冷量散失減少等優(yōu)點(diǎn),還從在52萬(wàn)t/a尿素裝置中,低溫甲醇洗工序在液氮洗裝置中引出一股冷合成氣換熱,加強了52萬(wàn)2.7MPa壓力下,用-60℃半貧甲醇及-48℃貧甲醇t/a尿素裝置全系統的冷量回收,減少了能耗。吸收變換氣中C2及HS,可以使凈化氣中總硫和C235提高去硫回收裝置尾氣中的HS濃度含量穩定地小于設計指標。進(jìn)入低溫甲醇洗裝置的變換氣中HS體積分數3.2采用真空鼓風(fēng)機抽真空以提高甲醇半貧液的貧為0.64%,經(jīng)過(guò)吸收、閃蒸、熱再生過(guò)程,富集在酸性度、CO2產(chǎn)品氣的純度氣中,送至硫回收裝置。52萬(wàn)t/a尿素項目所用硫回在低溫甲醇洗裝置中,閃蒸塔Ⅳ段和Ⅴ段氣相收裝置采用超級克勞斯硫回收工藝,所需酸性氣中管線(xiàn)與C2真空鼓風(fēng)機連接,此種方法與用氮氣汽提HS體積分數在32%以上。為了保證超級克勞斯硫回法相比,具有如下優(yōu)點(diǎn)收裝置的正常運行,將出熱再生塔Ⅲ段回流槽去硫回1)CO2真空鼓風(fēng)機將閃蒸塔Ⅳ段和Ⅴ段抽成負收裝置的酸性氣引回一部分,循環(huán)至HS濃縮塔底壓狀態(tài)(Ⅳ段:-30kPa,V段:-60kPa),使溶解在無(wú)硫部,用來(lái)自閃蒸塔底部的部分半貧甲醇液進(jìn)行再吸富液里的C02更多地閃蒸出來(lái),增大所得甲醇半貧液收,增加HS濃縮塔底含硫富甲醇中HS濃度,進(jìn)而提的貧度,進(jìn)而減少了吸收CO2所用的甲醇貧液量。高出熱再生塔酸性氣中HS的含量。從試運行效果來(lái)(2)閃蒸塔Ⅳ段和Ⅴ段閃蒸氣中的CO2純度高看,本套裝置可以保證酸性氣中HS體積分數在32%(>98%8),滿(mǎn)足用作合成尿素原料氣的要求,增加了以上,可使超級克勞斯硫回收裝置正常運行。CQ2的回收率。(3)在負壓狀態(tài)下,閃蒸出更多C2的同時(shí),產(chǎn)生4結語(yǔ)了更多的冷量,可以使所得甲醇半貧液的溫度降低至國電赤峰化工有限公司一期工程52萬(wàn)t/a尿素67℃以下,減少系統的冷量需求和液氨用量。項目配套的低溫甲醇洗裝置采用改進(jìn)的urgi工藝33采用CO2吸收塔以同時(shí)處理兩種原料氣提高了甲醇半貧液的貧度、CO2產(chǎn)品氣的純度、CQ2回通過(guò)本裝置的CO2吸收塔,同時(shí)處理來(lái)自BS吸收率及酸性氣的HS濃度,減少了系統冷量的損失和收塔的脫硫氣及甲烷轉化裝置的甲烷轉化氣,兩種氣消耗,節省了設備投資及后續維護費用降低了生產(chǎn)體分別從C2吸收塔的底部和第15塊塔板處進(jìn)入,成本,達到了“節能減排,低碳環(huán)?！钡哪康?。并用從塔頂進(jìn)入的貧液和第40塊塔板處進(jìn)入的半貧通過(guò)工藝分析及實(shí)際運行數據,我們可以看出液來(lái)吸收C2及殘余的硫化物,將CQ2吸收塔的塔板國電赤峰化工一期工程52萬(wàn)t/a尿素項目配套的低數增加至16塊,提高了C2吸收塔的吸收能力,以溫甲醇洗系統在中等負荷條件下,達到了脫硫脫碳的滿(mǎn)足凈化氣的純度要求。用CQ2吸收塔,同時(shí)處理兩效果,這說(shuō)明低溫甲醇洗工藝在國電赤峰化工的實(shí)際種原料氣與采用雙吸收塔或兩套低溫甲醇洗裝置相運行中是穩定的成熟的,可確保凈化氣的質(zhì)量比,大大節省了設備投資及后續維護費用。34變換氣冷卻器采用纏繞式換熱器參考文獻:在低溫甲醇洗流程中,設置了纏繞式的變換氣冷[1唐宏青.低溫甲醇洗凈化技術(shù)[J.中氮肥,2008卻器,在冷卻器內,變換氣與來(lái)自液氮洗裝置中的一(1):1-7煤化工2013年第2期Technological Process and Design Features of the rectisol Unit inthe 520 000 t/a Coal-to-Urea projectGao Zhibo, Shi Guiqing and Gao Kun(Guodian Chifeng Chemical Co, Ltd, Chifeng Inner Mongolia 024070, China)Abstract Introduced in this paper was the Rectisol process adopted in the 520 000 t/a coal-to-urea plant belongingto the first-stage project of the Guodian Chifeng Chemical Co, Ltd. The design features included using methanol to absorbCO2 and Hs in the shift gas, applying the vacuum blower, adopting CO2 absorber to treat the feed gas, etc. Besides, thewinding heat exchanger was used as the shift gas cooler. Operation practice showed that the Rectisol unit could effectivelyremove the acidic gas, additionally, the purified gas was stable in its quality and could meet the requirement called for byn and the urea sectieKey words urea, rectisol, purification, HS, CO2(上接第33頁(yè))Simulation of the Coupled Thermal process of the Combustion andCoking Chambers of the Coke OvenZhang QinghuanMaterials Energy Conservation Center, Beijing 100834, China)Abstract The coupled thermal process of the combustion and coking chambers of the coke oven during the cokingcycle was simulated. The variation trend of the coke temperature in the coking chamber versus the coking time was ob-tained, and the temperature field and the flow field in the combustion chamber were analyzed. Researches showed that thesimulated results agreed well with the design data; the multi-heating structure could improve the vertical temperature uniformity and optimize the operation of coke ovenKey words coke oven, coupled thermal process, coking chamber, combustion chamber, numerical simulation(上接第35頁(yè))Operation Status and Technical Improvement of the 6.25 m Stamp-charged Coke OvenZhang SuliangCoking Plant of Tangshan Jiahua Coal Chemical Co, Ltd, Tangshan Hebei 063611, China)Abstract The production status of the stamp-charged coke oven in terms of coke output, process parameters andflat bread rate was introduced, taking the 6.25 m stamp-charged coke oven in Tangshan Jiahua Coal Chemical Co,Ltdasan example. The economic benefit gained from the improved stamping method and that after the layered tamping technolo-gy had been applied were expatiated. The layered tamping technology helped to improve the strength of the coal cakes, re-duce the moisture content of the feed coal, reduce the wastewater quantity from the chemical byproducts recovery unit, re-duce the thermal consumption of the coking process, raise the thermal efficiency and solve the flat bread rate problem.Theempirical data obtained can be provided for the development of the domestic 6.25 m coke ovensKey words 6.25 m stamp-charged coke oven, layered tamping, moisture, coal cake