低溫甲醇洗在殼牌煤制氫裝置應用淺談

2013年第17期內蒙古石油化工19低溫甲醇洗在殼牌煤制氫裝置應用淺談徐龍龍(中國神華煤制油鄂爾多斯煤制油分公司,內蒙古鄂爾多斯071209)摘要:本文對低溫甲醇洗氣體凈化工藝基本原理及影響甲醇吸收效杲的因素及其在我廠(chǎng)殼牌煤制氮裝置應用過(guò)程中正常運行操作調整進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹,提出了對甲醇損耗的應對措施、同時(shí)對低溫甲醇洗工藝運行過(guò)程存在的主要問(wèn)題及處理方法做出了總結。關(guān)鍵詞:低溫甲醇;工藝原理;甲醇損耗;工藝問(wèn)題中圖分類(lèi)號:TQ52文獻標識碼:A文章編號:1006-7981(2013)17-0019-03我公司殼牌煤制氬氣體凈化工段采用的低溫甲表1低溫甲醇洗原料氣組成醉洗工藝( Rectisol Proces9是由德國林德( Linde)成分H2co2N2 Co Ar H,s+ COS H,O CH公司和魯奇( Lurgi)公司共同開(kāi)發(fā)的采用物理吸收mol%5538.55.01.00.040.080.30.04法的一種酸性氣體凈化工藝,該工藝以拉烏爾定律和享利定律為基礎,使用甲醇作為吸收液來(lái)完成吸原料變換氣與-50℃以下的噴淋甲醇溶液在吸收、再生循環(huán)。該工藝于1954年首先用于南非煤收塔中逆流接觸,有選擇性的脫除了變換氣中的加壓氣化工業(yè)裝置的煤氣凈化隨后相繼用于凈化HS、CO2等酸性氣。甲醇洗滌塔中分段完成酸性氣城市煤氣中的硫化物輕質(zhì)油、CO2以及從變換氣中體的吸收,在H2S濃縮塔完成CO2氣體的再生和富提取高純度H2、天然氣脫硫等的氣體凈化裝置中甲醇液中H、COS濃縮,在氣提塔中完成CO2氣體20世紀60年代以后,隨著(zhù)以油渣和煤為原料的大型的氣提再生,在熱再生塔中主要完成HS、COS的熱合成氨裝置的出現低溫甲醇洗的這一技術(shù)也得到再生,出酸性氣體脫除工序的酸性氣中HS濃度要了廣泛應用口。求大于25%(V),在甲醇脫水塔中完成甲醇溶液吸1低溫甲醇洗吸收工藝簡(jiǎn)介收的水分分離。完全再生后的貧甲醇經(jīng)甲醇循環(huán)泵1.1工藝原理簡(jiǎn)介利用低溫甲醇洗脫除粗煤氣中的酸性氣體是加壓后進(jìn)人吸收塔。為了保證甲醇洗工藝過(guò)程冷量平衡,配合甲醇洗工藝一般有一套制冷裝置我廠(chǎng)使個(gè)物理吸收和解吸的過(guò)程。在高壓、低溫的條件下用的是氨冰機制冷。粗煤氣中的H、CO2、COS、氰化物、不飽和烴類(lèi)等物質(zhì)極易溶解于極性溶劑甲醇中,而在減壓時(shí),它們凈化氣又很容易從溶劑中解吸出來(lái)。H1SCO2在甲醇溶劑變挨氣中的溶解度能較好地服從亨利定律(P=EXi),它隨洗滌塔壓力升高,溫度降低而增大,甲醇從一20℃降到富甲醇40℃,CO2溶解度約增加6倍,在低溫下-40~硫化氫濃縮塔CO尾氣50℃時(shí),H2S的溶解度差不多比CO2大6倍,這樣就富甲醇有可能選擇性地從原料氣中先脫除H2S,而在甲醇再生時(shí)先解吸CO2。因此,在高壓,低溫進(jìn)行吸收塔H2S、CO2等酸性氣體。當系統壓力降低CO2先解富甲醇吸,溫度升高時(shí),溶液中溶解的H2S氣體后釋放,實(shí)熱再生塔現溶劑的再生過(guò)程貧甲醇1.2工藝流程筒介我公司是將來(lái)自變換工序的(溫度:40℃,壓力:水塔甲醇污水34MPa,流量:271242Nm3/h。)通過(guò)低溫甲醇洗得圖1低溫甲醇洗工藝流程圖到合格的凈化氣。原料變換氣主要成分下表:收稿日期:2013-06-1520內蒙古石油化工2013年第17期表生產(chǎn)控制及消耗指標2.3吸收塔的操作壓力項目設計指標由享利定律可知提高操作壓力相當于提高氣相吸收壓力/MPaCO2分壓,吸收效果也會(huì )提高。但壓力過(guò)高,會(huì )增加處理氣量/m3h-1271242設備投資和壓縮氣體無(wú)用功。我廠(chǎng)凈化洗滌塔的壓甲醇溶劑溫度/℃力取決于氣化來(lái)的合成氣壓力(。系統采用殼牌氣凈化氣出口CO2/%≤2化爐造氣,進(jìn)甲醇系統的變換氣壓力設計值3凈化氣出口總硫/ppm≤0.1ppm4MPa,為了穩定系統壓力,為保護設備安全防止超酸性氣中H2S濃度/%≥25壓,將出甲醇洗系統保壓放空閥壓力設定高于正常濃縮塔塔頂尾氣H2S/ppm<10壓力0.05~0.1MPa。甲醇中水含量0.5%2.4甲酵溶液的質(zhì)量循環(huán)甲醇中的水含量是正常生產(chǎn)中的重要控制2影響甲醇吸收的因素以及操作調整指標,較高的水含量不但會(huì )影響甲醇的吸收效果,還2.1循環(huán)甲醇溫度會(huì )增大對設備的腐蝕。系統水含量異常升高時(shí),應及溫度對各種工藝氣體在甲醇中的溶解度影響較時(shí)提高甲醇脫水系統運行負荷以盡快降低系統甲大。操作溫度升高會(huì )使二氧化碳硫化氫等氣體在醇水含量,控制系統甲醇含水量在0.5%以下,水含溶劑中的溶解度下降,對吸收過(guò)程不利因此溫度越量最大不超過(guò)2%同時(shí)對可能導致系統水含量升高低溶解度越大所以較低的貧甲醇溫度是操作的目的原因進(jìn)行逐一排查并加強日常系統內臨水介質(zhì)標(貧甲醇溫度為-50℃以下)。系統配有一套氨壓換熱內漏情況檢查。為了實(shí)現甲醇循環(huán)利用,達到良縮制冷系統提供冷量補充、甲醇解吸、循環(huán)水帶來(lái)的好的吸收效果,必須很好的實(shí)現甲醇再生,系統利用冷量控制來(lái)達到所需要的操作溫度。熱再生塔脫去循環(huán)甲醇中的硫化物,控制貧甲醇中21.1氨冷凍系統冷量補充監控提供冷量的氨冷硫化物20mg/L,并將出再生塔HS濃度大于25%直器出口甲醇溫度,通過(guò)加減液氨量來(lái)嚴格控制甲醇接去硫磺回收。出口溫度在設計范圍內。值得注意的是由于液氨閃3甲醇損耗與應對措施蒸速度比較快,正常生產(chǎn)時(shí)對氨冷器液位的監控調造成甲醇損失的根本原因由于甲醇易揮發(fā),而整較為嚴格以防造成氨壓縮制冷系統波動(dòng)且飽和蒸汽壓小,所以低溫甲醇洗裝置正常運行時(shí)212低溫甲醇洗系統中絕大部分的冷量是甲醇系統溫度、壓力的穩定控制調整對減少系統甲醇損解吸產(chǎn)生的。主要靠氣提氮氣破壞H2S濃縮塔與汽耗尤其重要。我廠(chǎng)低溫甲醇洗系統甲醇損失主要存提塔氣液平衡解析CO2提供冷量。按系統負荷來(lái)控在以下幾個(gè)方面,同時(shí)對其采取的主要控制調整措制H2S濃縮塔與汽提塔的氣提氮氣流量確保出H2S施如下。濃縮塔頂部氣體HS《10ppm。過(guò)高的汽提氮氣量可3.1出吸收塔凈化氣中央帶甲醇能會(huì )帶來(lái)塔頂尾氣中的H2S含量升高及物料消耗的盡量降低循環(huán)甲醇溫度,避免該系統壓力、液位大量增加導致的浪費,過(guò)低的汽提氮氣量可能會(huì )解及甲醇循環(huán)量大幅波動(dòng)及液泛現象產(chǎn)生。析冷量不足,而且有可能導致后續酸性氣濃度及熱3.2排出CO2尾氣中夾帶甲醇負荷的影響因此氣提氮氣調節極為重要。增加冷凍單元的負荷,降低系統的甲醇溫度,根2.1.3循環(huán)水換熱器提供冷量我公司有生產(chǎn)調度據系統的負荷和尾氣中甲醇中的分析數據來(lái)適當調控制循環(huán)水溫度要求不高于26℃(。整氣提氮的量,穩定CO2解吸塔及尾氣洗滌塔的操2.2循環(huán)甲醇量作,避免CO2解吸塔系統壓力及液位波動(dòng)產(chǎn)生液泛甲醇循環(huán)量直接影響氣體凈化度。吸收劑甲醇現象同時(shí)根據系統的負荷和尾氣洗滌塔的負荷盡溶液的流量與變換氣量成正比,所以單位時(shí)間洗滌可能的關(guān)小尾氣的旁路閥。甲醇的流量越大,越有利于吸收變換氣中的HS、3,3精慵塔底排出廢水中殘存甲醇CO2。在其他操作條件不變的情況下,循環(huán)量太小,穩定脫水塔操作:保證塔頂壓力穩定,嚴格控制會(huì )減小吸收推動(dòng)力,原料氣中H2S、CO2較易洗凈。塔底溫度,避免液位大幅波動(dòng),保證塔底外排水指標循環(huán)量太大,又會(huì )增加動(dòng)力設備的負荷,造成能量的合格。不必要浪費。正常調節時(shí)注意理論計算循環(huán)量和實(shí)3.4排放酸性氣中夾帶甲醇際操作經(jīng)驗來(lái)調整同時(shí)注意在盡量保證在滿(mǎn)足吸避免該系統壓力發(fā)生較大的波動(dòng)同時(shí)注意避收效果的前提下,采取盡可能低的甲醇循環(huán)量,以提免熱再生塔出口酸性氣溫度、及分離罐液位滿(mǎn)液位高甲醇溶液吸收飽和度,盡量減少系統冷量損失?，F象產(chǎn)生。2013年第17期徐龍龍低溫甲醇洗在殼牌煤制氫裝置應用淺談213.5檢修過(guò)程的甲醇消耗以及系統跑冒滴漏情況器,降低系統甲醇固含量,并新増備用濾芯一套,盡損耗量縮短過(guò)濾器停用時(shí)間。③進(jìn)一步細化低溫甲醇洗加強現場(chǎng)監控,有泄漏及時(shí)處理。裝置開(kāi)停工狀態(tài)管理,特別是低溫甲醇洗裝置在停由上述3,1、3.2造成的甲醇損失,約占系統甲工大修時(shí),注意系統設備保護,盡量減少開(kāi)塔、器,及醇總消耗損失的90%以上,因此在正常生產(chǎn)時(shí),加強時(shí)檢修、及時(shí)封閉,少讓空氣流通,如有氮氣應盡量對該兩因素的控制調整,對減少系統甲醇消耗損失,使用氮氣保護,盡量減少停工狀態(tài)下的系統腐蝕情具有決定性意義。我廠(chǎng)低溫甲醇洗裝置開(kāi)車(chē)運行以況產(chǎn)生。來(lái),系統甲醇損耗情況逐年得以改善,當前低溫甲醇43備用泵必須處于備用狀態(tài)洗系統甲醇消耗基本維持在37kg/h以下。所有用于連續運行的甲醇泵都配有一臺備用低溫甲醇洗工藝存在的主要問(wèn)題泵,并每隔15天將所有運行泵切換到備用泵。所有4.1甲醇洗配套的氯冷器換熱能力下降彩響了甲處于備用泵(冷泵)打開(kāi)入口閥打開(kāi)最小流量閥和醇吸收效果限流孔板管線(xiàn)上預冷閥,密封罐投用。在泵故障時(shí),由于氨冷卻器內漏,造成液氨中出現帶水,總控應立即切換到備泵上,并查明故障原因,把故障處理人員無(wú)法及時(shí)、準確的調整氨冷器液位,導致低溫甲掉使泵重新備機或投人運行。醇洗系統氨冷器制冷效果下降。由于生產(chǎn)運行情況5結束語(yǔ)下氨冷器處于負壓狀態(tài),不具備排氨的條件,只能采低溫甲醇洗工藝吸收效果與操作溫度、壓力、甲取降低甲醇循環(huán)量等其他措施維持生產(chǎn)運行,后經(jīng)醇質(zhì)量、以及合理匹配循環(huán)甲醇量有密切關(guān)系實(shí)際系統停車(chē)時(shí),對氨冷器進(jìn)行排放置換,解決了這一問(wèn)生產(chǎn)過(guò)程中,合理控制吸收因素,對裝置穩定運行有題。由此經(jīng)驗告知我們正常生產(chǎn)時(shí)定期檢查水冷器重要意義的內漏情況,為甲醇換熱效果和氨冰機穩定運行提通過(guò)系統的優(yōu)化調整,有效的降低了裝置甲醇供了有利保障。損失。降低甲醇消耗,不僅減少了能源的浪費,而且4.2低涇甲醇洗工藝對甲醇的清潔度要求比較高有較好的社會(huì )效益環(huán)境效益。循環(huán)甲醇在吸收了煤氣中的水、二氧化碳、硫化在裝置正常運行過(guò)程中,發(fā)現問(wèn)題,及時(shí)采取相氫、氨、粉塵等雜質(zhì)以后,雖經(jīng)后序分離裝置再生分應的措施解決,避免非計劃停車(chē),確保裝置長(cháng)周期運離,但一些微小雜質(zhì)會(huì )積存在循環(huán)液中。為保證循環(huán)行甲醇溶液的清潔度,分別在硫化氫濃縮塔底部出口、熱再生塔底部出口設有甲醇過(guò)濾器。過(guò)濾在運行過(guò)[參考文斌]程中系統微小雜質(zhì)和硫化氫與鐵接觸時(shí)能生成硫化[1]賀永德.現代煤化工技術(shù)手冊[M]北京:化學(xué)鐵我廠(chǎng)由于以前沒(méi)有完全投用此過(guò)濾經(jīng)常開(kāi)旁路工業(yè)出版社,2010在長(cháng)時(shí)間的運行過(guò)程中,系統積累了大量的雜質(zhì),最[2]煤制氫裝置操作手冊?xún)艋謨?神華煤制油后導致過(guò)濾器后繞管換熱器阻力增加,循環(huán)甲醇量廠(chǎng))受限,經(jīng)過(guò)反復清洗過(guò)濾器,配臨時(shí)氮氣鼓氮與停車(chē)[3]張成祥,戚紅,淺談低溫甲醇洗工藝[J].應用注水鼓氮清洗法,最后逐漸好轉。因此我們使用繞管能源技術(shù),2007,(9)換熱器的低溫甲醇洗工藝,一定要保證甲醇溶液清[4]姚玉英,化工原理[M].天津:天津大學(xué)出版潔度。主要采取的措施如下:①工藝上加強對系統甲社,2005醇溶液的管理,對甲醇循環(huán)溶液pH水含量的嚴格5]丁武松,尚乃明,低溫甲醇洗高負荷穩定運行工藝指標監控管理,減少了低溫甲醇洗系統腐蝕及操作條件探討[.中氮肥,2003,(6)結垢形成條件。②嚴格投用甲醇循環(huán)系統中的過(guò)濾methanol in low temperaturewash in Shell Coal hydrogen production device applicationAbstract: This paper gives a brief introduction about the basic principles of the process of utilizingmethanol in low temperature to purify gas and the factors influencing the absorption effect of methanol aswell as the common running operation of this technology applied in the plant of obtaining hydrogen bycoal, and proposes some countermeasures the loss of methanol, meanwhile, we also make a summaryabout the main items and treatment methods during the running process of utilizing methanol in low tem-perature to purify gasKey words: Methanol in low Temperature; Process principle; Methanol loss process problems