合成氨裝置低溫甲醇洗系統改造總結

2011年4月第34卷第2期Large Scale Nitrogenous Fertilizer IndustryVol 34 No. 2合成氨裝置低溫甲醇洗系統改造總結張紅兵(新疆大黃山鴻基焦化有限責任公司,新疆阜康831300)摘要:介紹合成氨裝置低溫甲醇洗系統的改造情況,針對生產(chǎn)中出現的問(wèn)題提出意見(jiàn),采取相應措施,取得了較好效果。關(guān)鍵詞:低溫甲醇洗系統改造冷端溫差超濾器預洗塔除沫塔盤(pán)山西天脊煤化工集團股份有限公司的低溫甲吸收塔給料泵加壓,并經(jīng)甲醇過(guò)冷器冷卻送到硫醇洗系統釆用魯奇工藝九塔流程,此工藝氣體凈化氫吸收塔頂部洗滌HS、COS等雜質(zhì)。硫化氫吸化度高、選擇性好,脫硫、脫碳分段進(jìn)行。凈化氣經(jīng)收塔下部第10塊塔板上的甲醇液由上塔提供去液氮洗脫除一氧化碳后進(jìn)行氨的合成;回收高純塔下段預洗脫除煤氣中輕油、水等雜質(zhì)硫化氫吸度CO2氣體用于后工序生產(chǎn);回收含硫CO2氣體收塔上塔另外一股甲醇經(jīng)甲醇再冷卻器被冷凍氨用于生產(chǎn)硫酸或硫磺。20多年來(lái)系統運行穩定,但冷卻后送至硫化氫膨脹塔進(jìn)行再生。也存在一些問(wèn)題,為此進(jìn)行了多次改造,使系統運經(jīng)硫化氫吸收塔下塔洗滌輕油、水、萘等雜質(zhì)行更加穩定可靠。的富硫富碳甲醇,從塔底部經(jīng)過(guò)節流進(jìn)入預洗閃蒸塔兩段減壓閃蒸,脫除輕組分氣體和大部分CO21系統流程及存在問(wèn)題氣體,兩段閃蒸氣體送到HS總管。原低溫甲醇洗11原系統工藝流程系統工藝流程見(jiàn)圖1從煤氣冷卻工序來(lái)的粗煤氣進(jìn)入低溫甲醇洗1.2系統運行存在問(wèn)題11工序,在分離器1中進(jìn)行氣液分離,進(jìn)入熱交換器1)二氧化碳吸收塔頂部溫度高,最高達-53℃中被粗煤氣/合成氣熱交換器來(lái)的冷合成氣和制平均值比設計值-62℃高出8℃,造成出口氣中冷工序送來(lái)的0℃冷凍液NH3冷卻到8℃,在分離CHOH和CO2含量偏高,后工序液氮洗裝置主換器2中再次進(jìn)行氣液分離。分離后的冷煤氣經(jīng)粗熱器由于CHOH和CO2的凍結,頻繁停車(chē)復熱,煤氣/合成氣熱交換器被二氧化碳膨脹塔/硫化氫影響生產(chǎn)正常進(jìn)行,浪費嚴重。膨脹塔的一、二段弛放氣和液氮洗來(lái)的冷合成氣2)精洗熱交換器熱端溫差達199℃,比設計冷卻至-20℃,進(jìn)入硫化氫吸收塔下段10塊塔盤(pán)值高出64℃;冷端溫差達155℃,比設計值高6.5進(jìn)行脫除煤氣中氣態(tài)輕油和高沸點(diǎn)碳氫化合物等℃,使二氧化碳吸收塔的精洗甲醇溫度高達-56.87雜質(zhì)。冷煤氣在進(jìn)入粗煤氣/合成氣熱交換器之前℃,比設計值高出6℃。用甲醇噴射泵噴射甲醇來(lái)降低煤氣水的冰點(diǎn)。硫3)粗煤氣中的萘等固體物質(zhì)在換熱器中掛壁,化氫吸收塔第10塊塔盤(pán)上來(lái)的煤氣進(jìn)入上段81形成阻力;低負荷時(shí),熱交換器氨冷器出口溫度過(guò)低塊塔盤(pán)進(jìn)行煤氣脫硫(HS、COS等有機硫)。脫硫時(shí)造成結冰堵塞。煤氣進(jìn)入二氧化碳吸收塔進(jìn)行脫除CO2,得到凈化氣。凈化氣中含CO2應小于10mL/m3,甲醇應小于收稿日期:2010-08-20;收到修改稿日期:2011-03-1650mLm3,然后234MPa、-62℃的凈化氣送到液氮作者簡(jiǎn)介:張紅兵,男,1963年出生,T程師,2003年畢業(yè)于北洗工序進(jìn)一步脫碳。京化工大學(xué),山西天脊煤化工集團股份有限公司職工,現在新疆大黃山鴻基焦化有限責任公司從事援疆工作。聯(lián)系電話(huà):0994二氧化碳吸收塔塔底富CO2甲醇經(jīng)過(guò)硫化氫3513237大瓦做011年第34卷4)甲醇洗工號是用甲醇在低溫下吸收變換氣醇循環(huán)的阻力和泵的正常運行,在塔盤(pán)上積存,影中的CO2、HS等,該系統由于設備腐蝕、前系統帶響傳質(zhì)效率,導致洗滌效率下降,減低了生產(chǎn)負入的催化劑粉塵等各種原因,常常產(chǎn)生許多細小荷。雜質(zhì)(腐蝕產(chǎn)物、硫化鐵、粉塵等),污染了甲醇溶每年大修檢查中,在換熱器抽芯檢查中發(fā)現液,這些雜質(zhì)沉積在換熱器管程、殼程,直接影響非常臟,部分塔內降液管有堵塞現象,塔盤(pán)沉積了換熱器的傳熱效果和堵塞換熱器通道,增加甲物、再沸器堵塞現象也時(shí)有發(fā)生。二氧化碳吸收塔換熱器換熱器加醇變壓吸附分離器NH3過(guò)冷器預洗塔合成媒氣水處理氧化碳產(chǎn)品氣熱粗煤氣合燃料成氣換熱器燃料硫化氫塔￠液氨熱粗煤氣粗媒氣冷卻器合成氣過(guò)濾器熱交換器變換氣分離器合成氣離器2硫化氫膨脹二氧化碳膨脹過(guò)濾卩醇再水處理甲醇噴射泵閃蒸塔膨脹塔吸收塔圖1低溫甲醇洗系統改造前后工藝流程圖中虛線(xiàn)部分為改造后新增加的2改造情況時(shí)發(fā)現,由于濾網(wǎng)兩面壓差過(guò)大致使濾芯被壓扁212005年以前改造無(wú)法使用。后經(jīng)廠(chǎng)家修復并將壓差表更換才正常1)2005年以前改造內容:①增加3臺精洗熱投入運行交換器,使換熱器由原來(lái)的11臺變成14臺,滿(mǎn)足對脫硫甲醇和預洗甲醇增加超濾后,對低溫了生產(chǎn)需要;②增加熱交換器和分離器各1臺,在甲醇洗系統的影響是一個(gè)長(cháng)期的優(yōu)化過(guò)程,對甲系統阻力增大時(shí)切換運行,處理堵塞系統,保證生醇洗滌系統甲醇的凈化,尤其對預洗再生系統甲產(chǎn)正常運行;③增加兩組超濾器,過(guò)濾掉系統內的醇水及設備的凈化效果非常明顯。目前超濾系統雜質(zhì),減少雜質(zhì)在系統內的沉積,改進(jìn)甲醇洗工作運行平穩。環(huán)境超濾器的投用,對優(yōu)化工藝操作效果明顯,但2)改造后效果:①增加3臺精洗熱交換器后,濾芯的超聲波再生清洗效果不好。原設計過(guò)濾器負荷在95%以上時(shí),二氧化碳吸收塔頂部溫度達經(jīng)超聲波清洗,濾芯所吸附的雜質(zhì)自動(dòng)脫落。但在到設計值-62℃以下,優(yōu)于設計值。甲醇換熱器冷使用過(guò)程中,濾芯下部三分之一雜質(zhì)脫落,上部三端溫差低于設計值,比改造前降低7.1℃。凈化氣分之二幾乎沒(méi)有效果,被迫人工清理濾芯,費時(shí)費中的CHOH、CO2含量低于設計值,為后工序運行力,并對人體有害消除了隱患。冷量得到有效回收,甲醇熱再生塔所超濾器應用于低溫甲醇洗系統過(guò)濾雜質(zhì)完全需蒸汽減少,能耗下降;②熱交換器和分離器的投可行,對系統的凈化效果也很好,但超聲波再生方運消除了因阻力大造成系統停車(chē)的情況,為長(cháng)周面的功能需要進(jìn)一步改進(jìn)。期運行打下了基礎;③增加兩組4臺不銹鋼纖維222005年進(jìn)行的改造燒結氈濾芯超濾器;改造后過(guò)濾能力不錯,效果良1)2005年改造內容:2005年進(jìn)行了合成氨擴好。但由于系統太臟,濾芯過(guò)于精細,加上系統壓產(chǎn)改造,產(chǎn)量由1000t/d提高到1500v/d,低溫甲差表指示有誤,投運不久濾網(wǎng)就被堵塞,卻沒(méi)有及醇洗系統隨后也做了相應改造。①脫硫塔塔盤(pán)采第2期張紅兵.合成氨裝置低溫甲醇洗系統改造總結91用河北工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程研究所開(kāi)發(fā)的CIsT立使凈化氣不達標。增加1臺脫硫預洗塔,與脫硫預體高效塔盤(pán)。第10塊塔盤(pán)改為除沫塔盤(pán);②共沸洗段并聯(lián)運行。塔和甲醇水塔塔盤(pán)采用北京澤華化學(xué)工程有限公2)在煤氣出熱交換器后及脫硫氣入熱交換器司開(kāi)發(fā)的高效浮閥塔盤(pán);③煤氣冷卻工序(400°)煤前增設2臺氣液分離器。氣出低溫甲醇洗分離器至脫硫塔之間并聯(lián)一個(gè)分3)分離器1進(jìn)出口管由d350mm改為d450離冷卻系列,增加了第一換熱器、第二換熱器、煤mm。氣冷卻器;④二氧化碳吸收塔最后一塊塔盤(pán)改為除沫塔盤(pán),氣相出口增加氣液分離器。4改造效果2)改造后效果:①脫硫塔塔盤(pán)采用CTST立體1)增加1臺脫硫預洗塔,設計負荷為總負荷高效塔盤(pán)、第10塊塔盤(pán)改為除沫塔盤(pán)滿(mǎn)足了擴產(chǎn)的1/3,粗煤氣量62000m'h,與脫硫預洗段并聯(lián)的需要;②共沸塔和甲醇水塔塔盤(pán)采用高效浮閥運行,設備投運后效果良好。塔盤(pán)保證了高負荷生產(chǎn)的要求;③煤氣冷卻工序改造完成后投運低溫甲醇洗系統,當人口煤來(lái)的煤氣經(jīng)分離器分離后氣相至脫硫塔之間并聯(lián)氣量加到100%負荷即183258m3/h時(shí),低溫甲醇個(gè)分離冷卻系列,增加了第一換熱器、第二換熱洗各處溫度、壓力、液位都在正常范圍;當負荷加器、煤氣冷卻器。確保入脫硫塔煤氣與從脫硫塔頂至104%時(shí)(191000m3h),系統各處溫度、壓力、液部引出一股到變壓吸附的煤氣換熱,使入脫硫塔位也處于正常狀態(tài),解決了影響系統高負荷運行的煤氣溫度保持在-20℃,去變壓吸附的脫硫氣溫問(wèn)題,使合成擴產(chǎn)有了圓滿(mǎn)的結果。入口煤氣量降度25℃,滿(mǎn)足了后系統生產(chǎn)的需要;④二氧化碳吸到49%時(shí)(9.0×10ym3/h煤氣量),低溫甲醇洗各處收塔最后一塊塔盤(pán)改為除沫塔盤(pán),氣相岀口增加溫度、壓力、液位都在正常范圍,系統運行正常。且氣液分離器,減少去液氮洗的凈化氣中甲醇含量,二氧化碳吸收塔出口凈化氣的溫度由改造前的-減少了后系統液氮洗裝置堵塞的幾率,使后系統62℃降到-63℃,使冷量利用更合理,操控更容易,故障大大減少,延長(cháng)了運行周期,操作更易控制。微量超標的幾率更小,為裝置長(cháng)周期穩定運行打下了堅實(shí)的基礎。3兩次改造后存在問(wèn)題及對策2)在煤氣出第二換熱器后及脫硫氣入第二換3.1存在問(wèn)題熱器前增設2臺氣液分離器,解決了管線(xiàn)積液和1)在系統擴產(chǎn)運行后發(fā)現,當低溫甲醇洗入到變壓吸附氣相中甲醇超標的問(wèn)題口煤氣量加大到17.8×10m/h尚未達到設計煤氣3)分離器1進(jìn)出口管由d350mm改為d450流量183258m3/h時(shí),脫硫塔預洗段液位保不住,mm,進(jìn)出口壓差由0.lMPa降到θ.01MPa,消除了造成甲醇污染,使低溫甲醇洗系統溫度升高,微量系統阻力大、壓差偏大的問(wèn)題。改造后的工藝流程超標,制約系統高負荷運行。見(jiàn)圖1。2)到變壓吸附系統脫硫氣管線(xiàn)積液和氣相中經(jīng)過(guò)一系列的改造,使低溫甲醇洗系統滿(mǎn)足醇超標。了合成氨年產(chǎn)量從30萬(wàn)噸擴產(chǎn)到45萬(wàn)噸的需3)分離器1進(jìn)出口管壓差大,高達OMPa要,低溫甲醇洗系統實(shí)現高效長(cháng)周期穩定運行。裝3.2問(wèn)題處理置通過(guò)擴產(chǎn)改造,進(jìn)一步提升了能力,能耗指標更1)通過(guò)論證和計算,在脫硫塔預洗段現有塔趨合理,操作趨于優(yōu)化,操作彈性有了一定的改徑條件下,17.8×10m3/h的人口煤氣量已達塔處觀(guān),達到了增產(chǎn)節能的目的。理能力極限。由于氣流速度太高,造成液泛現象,參考文獻將甲醇液帶到上塔,不但影響預洗段的洗滌效果,[1荊宏鍵,王光彪,張振芳.魯奇煤加壓氣化制氨τ藝及裝置的而且污染了甲醇,造成凈化不能高負荷運行,甚至實(shí)踐與研究[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2000284-286A SUMMARY OF RETROFIT OF RECTISOL SYSTEMIN AMMONIA PLANTZhang Hongbing(下轉第94頁(yè))去氪做2011年第34卷NYco2。停車(chē)前系統 NYcO2控制正常,此時(shí),封塔時(shí)間可32停車(chē)期間系統H4O/CO2控制以不超過(guò)24h為宜;③如果計劃停車(chē),停車(chē)前2~3從設備腐蝕的影響因素知道,系統H2O/CO2h內,已逐漸將系統NHCO2控制在37~40、加空愈高,介質(zhì)對設備腐蝕性愈強。因此,停車(chē)期間應氣量控制在指標上限3.5%,將HAO/CO2控制在指盡量減少系統水量,以降低系統HO/CO2。在操作標下限運行,停車(chē)封塔時(shí)再保持向系統多送一定中注意兩個(gè)方面:①如果是計劃停車(chē),可以適當減時(shí)間氨,這種情況下系統封塔一般可保持48h左少系統的加水量,從而達到降低系統HOCO2目右;④因斷鈍化空氣停車(chē),一般不宜封塔,應立即的;②設備和管道沖洗時(shí)停車(chē),應盡量減少沖洗時(shí)作排塔處理,查明原因后重新升溫鈍化開(kāi)車(chē);⑤運間和沖洗頻率,以減少封塔期間系統外加水量。行中設備已出現不明原因的嚴重腐蝕,這種情況3.3封塔時(shí)間的確定下停車(chē)時(shí)高壓系統不宜封塔。每次停車(chē)時(shí)系統所處的狀況不同,停車(chē)后最長(cháng)封塔時(shí)間應不盡相同。每次停車(chē)后最長(cháng)封塔時(shí)4結束語(yǔ)間要根據停車(chē)時(shí)的具體情況確定比較科學(xué),一般高壓設備是尿素生產(chǎn)的關(guān)鍵設備,只有充分從12-48h不等。具體情況如下:①系統因斷氨而認識和掌握尿素合成塔的腐蝕規律和影響因素出現緊急停車(chē),若停車(chē)前系統NH√CO2一直控制才能減緩或避免一些不必要的腐蝕情況發(fā)生。工在指標下限32左右運行,停車(chē)時(shí)又不能向系統多藝操作人員也只有在充分認識影響尿素合成塔的加氨,這種狀況下封塔時(shí)間一般不宜超過(guò)12h;②腐蝕因素之后,在正常生產(chǎn)和停車(chē)處理中才能避緊急停車(chē),若封塔時(shí)可以向系統加入一定量氨,且免盲日操作,杜絕設備嚴重腐蝕現象的發(fā)生。CORROSION AND PROTECTION OF HP EQUIPMENT IN UREAPLANT WITH AMMONIA STRIPPINGWang Bin, Li Changxi, Han YanFertilizer Depf. of Zhongyuan Dahua Co of Henan Coal and Chemical Group, Puyang 457000)Abstract: The structural feature of HP equipment in urea plant with ammonia stripping is introducedthe cause for equipment corrosion and corrosion characteristics, the factors affecting the corrosion are analyzedand corresponding preventive measures and precautions proposedKey words: urea; HP equipment; corrosion; prevention(上接第85頁(yè))ware for comparison with PDP; to optimize the working condition for the top methanol reflux under differentwater content and to compare the optimized data with the actual running outcome in the tower for proving dataguidance to production operationKey words: simulation; reflux; optimization(上接第91頁(yè))(Xinjiang Fukang Hongi Coking Co, Ltd, Fukang 831300)Abstract: The retrofit of Rectisol system in ammonia plant is introduced; some comments are raisedaiming at the problems appeared in production and better effect obtained with corresponding measures takenKey words: Rectisol system; retrofit; temperature difference at cold end; ultra-filter: pre-wash towerde-foam tray