第38卷第2期化肥工業(yè)2011年4月低溫甲醇洗裝置擴(kuò)產(chǎn)改造總結(jié)張正軍(云南解化清潔能源開發(fā)有限公司解化化工分公司開遠(yuǎn)661600)摘要通過對(duì)低溫甲醇洗裝置各系統(tǒng)的潛能分析,制定岀低溫甲醇洗裝的改造方案。分析了低溫甲醇洗裝置投運(yùn)中出現(xiàn)的問題,提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。改造后,低溫甲醇洗裝置產(chǎn)能提高,有較好的節(jié)能減排效果。關(guān)鍵詞低溫甲醇洗擴(kuò)產(chǎn)改造Sum-Up of Revamp for Capacity Increase of Low-TemperatureMethanol wash unitZhang Zhengjun( Yunnan Jiehua Chemical Group Co, Ltd. of Yunnan Jiehua CleanEnergy Development Co, Ltd. Kaiyuan 661600)Abstract Through an analysis of the proficiency of the various systems of a low-temperaturethanol wash unit a revamp plan is worked out. An analysis is made of the problems revealed in theoperation and relevant improvement measures are proposed. After renovation, the capacity of the unitis enlarged, with good energy-saving and discharge-decrease resultsKeywords low-temperature methanol wash capacity increase revamp云南解化清潔能源開發(fā)有限公司解化化工分備、材料均從德國(guó)魯奇公司引進(jìn),國(guó)內(nèi)負(fù)責(zé)完成公司以碎煤為原料,采用魯奇純氧加壓氣化制原工程設(shè)計(jì)。該裝置的作用是將變換氣中的CO2料氣、魯奇低溫甲醇洗脫硫和脫碳?xì)怏w凈化工藝,和H2S、有機(jī)硫及石腦油等雜質(zhì)脫除,使入液氮合成氨裝置生產(chǎn)能力為170ka。為保證公司的洗系統(tǒng)的凈化煤氣中含CO2和總硫的體積分?jǐn)?shù)持續(xù)健康發(fā)展,于2003年提出合成氨原料氣路線分別≤10×10-°和≤0.1×106。低溫甲醇洗裝改造方案將合成氨生產(chǎn)能力提至300kta,淘汰置于1999年1月化工投料試車成功并投入正常了生產(chǎn)成本較高的焦制氨系統(tǒng)。在對(duì)煤制氨系統(tǒng)生產(chǎn),改造前工藝流程見圖1。改造中,低溫甲醇洗裝置的改造是重點(diǎn)和難點(diǎn)。2低溫甲醇洗裝置具有的潛能分析1甲醇洗工藝原理及工藝流程改造前,對(duì)低溫甲醇洗裝置具有的潛能進(jìn)行1.1甲醇洗工藝原理了分析,以確定在原裝置上實(shí)施擴(kuò)產(chǎn)技術(shù)改造的甲醇吸收CO2和H2S是個(gè)物理吸收過程,即利用甲醇溶液對(duì)CO2和H2S具有選擇性吸收的2.1煤氣預(yù)冷卻系統(tǒng)潛能分析特性來脫除粗煤氣中的CO2和H2S,達(dá)到氣體凈擴(kuò)產(chǎn)改造后,由于負(fù)荷增加較多因液氮洗系化的目的。統(tǒng)不改造,新增加的氣氣換熱器將由來自CO2吸1.2工藝流程收塔(K502)的凈化氣與粗煤氣換熱。通過計(jì)該裝置采用2.2MPa,-40℃低溫甲醇洗算工藝,選用8塔流程,工藝技術(shù)包和部分關(guān)鍵設(shè)50中國(guó)煤化工器和換熱器(W換熱面積不足,CNMHG本文作者的聯(lián)系電話0873-7163898第38卷第2期化肥工業(yè)2011年4月凈化氣去液氮洗克芳斯氣去界外W513/4W510W505w-5069水粗煤氣來自變復(fù)熱后BS02及洗生部分F500.分離器W-501換熱器W-502.燕發(fā)器K-501.H2S吸收塔P-501.甲醇泵W-506.蒸發(fā)器K-503.再生塔P503.1.半貧甲醇泵K504.H2S再吸收塔P504.溶液泵W-507.換熱器W-509.換熱器K505.熱再生塔P507.精甲泵P506.回流泵K506水洗塔F501.分離器W-503.換熱器W-504.蒸發(fā)器K502.CO2吸收塔P502循環(huán)泵W505.蒸發(fā)器W522.蒸發(fā)器P503.2.主洗甲醇泵P505.熱再生泵W508換熱器F502.分離器WS10.換熱器W513/14.換熱器W512冷凝器P520.甲醇水泵B502.萃取器圖1改造前低溫甲醇洗裝置工藝流程影響冷量的回收,因此提出在W502,W-504及分吸收塔,這一方案從工藝角度考慮較為穩(wěn)妥。離器(F-501)并聯(lián)增加1臺(tái)換熱器,以充分回收裝CO2吸收塔系統(tǒng)(K502)原有的操作狀況與置擴(kuò)產(chǎn)后煤氣帶出的冷量,達(dá)到節(jié)能降耗的目的。K501類似,溶液循環(huán)量有一定富裕。原操作精洗2.2預(yù)洗、H2S吸收及CO2吸收裝置潛能分析段噴淋量148m3/h,是設(shè)計(jì)值212m3/h的70%;原預(yù)洗和H2S吸收塔(K501)的溶液負(fù)荷有主洗段溶液量114m3/h,設(shè)計(jì)值120m3/h;總循環(huán)較大裕量:設(shè)計(jì)主洗段甲醇噴淋量為97.0m3/h,量較設(shè)計(jì)值少70m3/h。根據(jù)初步估算改造后精實(shí)際操作為58.6m3/h;預(yù)洗段甲醇噴淋量設(shè)計(jì)為洗段噴淋量維持在22m3/h情況下,總?cè)芤貉h(huán)量2.1m3/h,實(shí)際操作為1.6m3/h。改造后,雖然氣較原設(shè)計(jì)需增加120~150m/h。按照工藝設(shè)備計(jì)相負(fù)荷增加,但仍可以將溶液噴淋量維持在設(shè)計(jì)算,采用ADⅤ微分浮閥塔盤從流體力學(xué)性能方條件下操作。這非常重要,只要脫硫和預(yù)洗的溶面考慮完全能滿足擴(kuò)產(chǎn)改造的要求。液循環(huán)量不超過原設(shè)計(jì)值,溶液再生系統(tǒng)(包括通過對(duì)以上現(xiàn)狀的分析,確定采用的具體改H2S濃縮塔、熱再生塔等)不必作大的改造,只需造方案為:增加1個(gè)脫硫塔系列,該塔可以通過改對(duì)部分操作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整即可滿足擴(kuò)產(chǎn)改造造后全部的變換氣量。改造后,脫硫和預(yù)洗過程的需要。原H2S吸收塔浮閥塔盤的設(shè)計(jì)流體力學(xué)在1臺(tái)塔內(nèi)完成溶液循環(huán)量維持在原設(shè)計(jì)水平。是按正常操作負(fù)荷計(jì)算的富裕量不大據(jù)設(shè)備數(shù)原有的H2S吸收塔(K501)經(jīng)內(nèi)件改造后用作新?lián)?其設(shè)計(jì)最大負(fù)荷為105%,泛點(diǎn)系數(shù)85%增變換氣負(fù)荷的脫碳塔,同時(shí)增加溶液循環(huán)泵和對(duì)于該系統(tǒng)的改造,提出兩種方案:①對(duì)塔內(nèi)甲醇循環(huán)冷卻器為該系統(tǒng)補(bǔ)充冷量。凈化后CO2件進(jìn)行改造,即采用國(guó)內(nèi)近年來研發(fā)的高效塔盤,指標(biāo)控制在1%(體積分?jǐn)?shù))左右,這部分脫碳?xì)馊鏏DⅤ微分浮閥塔盤、CTST立體傳質(zhì)塔盤等,可不進(jìn)入原液氮洗系統(tǒng),而是送入新建的變壓吸附顯著改善塔的流通能力和傳質(zhì)效率。按照對(duì)塔內(nèi)(PA)提氫裝置這樣就避開了對(duì)液氮洗這一較復(fù)件改造進(jìn)行的針對(duì)性核算,若采用新型的ADV微雜系中國(guó)煤化工分浮閥塔盤,從流體力學(xué)性能方面考慮可以滿足2.3CNMHG擴(kuò)產(chǎn)改造后處理變換氣的要求。②增加1臺(tái)H2S脫碳溶液再生的CO2閃蒸塔(K503)的溶液第38卷第2期化肥工業(yè)2011年4月負(fù)荷增加幅度較大,難以適應(yīng)改造后的要求。因復(fù)熱等換熱器面積擴(kuò)大或新增,并將克勞斯氣分此需增加1臺(tái)新的CO2閃蒸塔(K503R),與K·離器(F502)冷凝分離出的甲醇液(含有烴類等雜503并聯(lián)操作,以保證溶液再生質(zhì)量。質(zhì))單獨(dú)排至萃取器(B502),以保證低溫甲醇洗、2.4脫硫液再生系統(tǒng)潛能分析克勞斯硫回收裝置的安全穩(wěn)定操作。原設(shè)計(jì)該再生系統(tǒng)的富裕量比吸收系統(tǒng)大,(7)預(yù)洗再生系統(tǒng)包括萃取器(B502)、甲醇最大負(fù)荷為120%~150%,其操作彈性較大,可滿水塔(K508)等新增1個(gè)系列。足改造后所增加負(fù)荷的要求,不作任何改造。4改造投運(yùn)后出現(xiàn)的問題及改進(jìn)措施2.5預(yù)洗液再生系統(tǒng)潛能分析由于原料煤種的原因,加壓氣化煤氣中輕組低溫甲醇洗裝置改造結(jié)束后,由于當(dāng)?shù)孛嚎臃譄N類雜質(zhì)較多,帶入甲醇洗系統(tǒng)對(duì)操作造成不遷移,煤質(zhì)中硫含量發(fā)生較大變化粗變換氣中含利影響因此進(jìn)行改造是非常必要的。將該系統(tǒng)H2S體積分?jǐn)?shù)由原設(shè)計(jì)指標(biāo)的0.51%增加至增加1個(gè)系列,為雙系列操作,保證甲醇預(yù)洗液再0.80%,甚至高達(dá)1.00%。通過一段時(shí)間的生產(chǎn)運(yùn)生系統(tǒng)的正常操作和預(yù)洗甲醇的回收,以達(dá)到節(jié)行,低溫甲醇洗處理變換氣量最高只能達(dá)到能降耗的目的。9700m/h(標(biāo)態(tài)),末達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)10162m3/h2.6水洗塔(K506)潛能分析(標(biāo)態(tài),干氣)。為此,與原化工部第二設(shè)計(jì)院及塔改造后,CO2的排放量有所增加。原設(shè)計(jì)最內(nèi)件設(shè)計(jì)單位(北京清華澤華化學(xué)工程公司)進(jìn)行大氣相負(fù)荷為102%,操作彈性較小。盡管水洗塔了相關(guān)的技術(shù)交流提出將低溫甲醇洗裝置最大的操作狀況不會(huì)直接影響主物料工藝氣的操作指處理能力提高至115000m/h(標(biāo)態(tài),干氣)的改標(biāo),但會(huì)增加甲醇的損耗。因此塔內(nèi)件改用高效造思路。同時(shí)塔內(nèi)件設(shè)計(jì)單位依據(jù)原化工部第傳質(zhì)塔盤,提高開孔率,增加通氣量,降低塔系阻二設(shè)計(jì)院提供的塔內(nèi)件工藝參數(shù),對(duì)H2S吸收塔力降,提高洗滌效果,以減少甲醇損耗(K-500)、H2S再吸收塔(K504)、熱再生塔(K-505)進(jìn)行了大量的塔內(nèi)件模擬試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表3低溫甲醇洗裝置的具體改造方案明:通過對(duì)現(xiàn)有塔內(nèi)件的挖潛、改進(jìn),處理能力可3.1低溫甲醇洗裝置改造后要達(dá)到的生產(chǎn)能力達(dá)115000m3/h(標(biāo)態(tài),干氣)的設(shè)計(jì)指標(biāo)。按擴(kuò)產(chǎn)改造設(shè)計(jì)方案,裝置經(jīng)過改造后,處理4.1氣量分配變換氣量(干氣)將由原設(shè)計(jì)的64521m3/h(標(biāo)新增K500作為H2S吸收塔,處理變換氣量態(tài))提高至107162m3/h(標(biāo)態(tài)),增幅約66.0%。11500m/h(標(biāo)態(tài));原H2S吸收塔用作CO2脫3.2具體改造方案碳塔處理脫硫氣量500m3/h(標(biāo)態(tài));原CO2(1)原料氣與預(yù)冷卻系統(tǒng)并聯(lián)增加1個(gè)系列。吸收塔處理脫硫氣量不變(6500m3/h,標(biāo)態(tài))。(2)新增1臺(tái)H2S吸收塔(K50),主要用于4.2H1S吸收塔(K500)洗滌甲醇量的調(diào)整及塔擴(kuò)產(chǎn)改造后原料氣脫油、脫硫。盤溢流堰的改進(jìn)(3)擴(kuò)產(chǎn)改造后,原H2S吸收塔(K501)用作由于原料氣中H2S含量比原設(shè)計(jì)值偏高,所新增負(fù)荷的CO2脫除,經(jīng)此塔處理后的凈化氣不以H2S吸收塔洗滌甲醇量由原設(shè)計(jì)的101m3/h進(jìn)入液氮洗裝置,而是去新增的PSA提氫裝置進(jìn)調(diào)整為125m3/h,最大量按135m3h考慮。行氣體精制采用北京清華澤華化學(xué)工程公司的塔內(nèi)件(4)新增1臺(tái)CO2閃蒸塔(K503R),滿足擴(kuò)專利技術(shù)改進(jìn)塔內(nèi)部結(jié)構(gòu),以改善氣液相通道的產(chǎn)后CO2洗滌甲醇再生的需求不足。即:每層塔盤上增加鼓泡促進(jìn)器,降低塔(5)原H2S再吸收塔(K504)、熱再生塔(K·盤上液層梯度,提高吸收效率,減少霧沫夾帶;預(yù)505)等采用國(guó)產(chǎn)ADⅤ高效塔盤進(jìn)行塔內(nèi)件改造,洗段每層塔盤溢流堰上加鋸齒堰,以適應(yīng)大氣液以提高溶液再生能力滿足擴(kuò)產(chǎn)后精甲醇溶液再比工中國(guó)煤化工生的需要4.3CNMHG改進(jìn)(6)熱再生塔塔頂冷凝器、克勞斯氣冷卻器及了提高H2S再吸收塔(K504)的洗滌吸收第38卷第2期化肥工業(yè)2011年4月效率,確保增產(chǎn)改造后的正常生產(chǎn)以及滿足環(huán)保利技術(shù)對(duì)熱再生塔(K505)塔內(nèi)件進(jìn)行改進(jìn),要求指標(biāo)將H2S再吸收塔上段塔徑由φ1800m擴(kuò)改進(jìn)后通過的甲醇量為230m3/h大至Φ2600m,并且將上段頂部髙度增加1.0~4.5溶液循環(huán)泵1.5m,以增加氣液分離空間,板間距改為重新購(gòu)置輸液量為145m3/h的H2S吸收塔450mm,H2S再吸收塔內(nèi)件由北京清華澤華化學(xué)工給料泵將原H2S吸收塔給料泵改為半貧液泵,專程公司設(shè)計(jì)制造。供H2S再吸收塔頂部再吸收甲醇,以確保CO2主4.4熱再生塔(K505)塔內(nèi)件的改進(jìn)洗泵能夠滿足改造后的需求。采用北京清華澤華化學(xué)工程公司的塔內(nèi)件專改造后低溫甲醇洗裝置工藝流程見圖2。凈化氣去液氨流克勞斯’去界區(qū)外凈化氣士PSA提w525巴P.5032W5134W510K-503RW507p5|P5021虛線內(nèi)為雙系列排大氣s0sd軟水粗煤氣來自變換復(fù)熱后K-506去B-502R及預(yù)洗雙系列再生部分F500.分離器W501.換熱器W502.蒸發(fā)器K500.1H2S吸收塔P501.甲醇泵W506.蒸發(fā)器K503.再生塔P503.J.半貧甲醇泵K504.H2S再吸收塔P504.溶液泵W507.換熱器W509.換熱器K505.熱再生塔P507.精甲泵P506.回流泵K-506.水洗塔F501.分離器W-503.換熱器W-504.蒸發(fā)器K502.CO2吸收塔P502.循環(huán)泵W505.蒸發(fā)器W522.蒸發(fā)器P503.2.主洗甲醇泵P503.半貧液泵P505.熱再生泵W508.換熱器F502.分離器W50.換熱器W513/14.換熱器W52.冷凝器P520.甲醇水泵K503R,再生塔P523.主洗泵K50].CO2吸收塔P522.循環(huán)泵W525.蒸發(fā)器圖2改造后低溫甲醇洗裝置工藝流程5裝置改造后取得的效果與成功經(jīng)驗(yàn)5.2取得較好的節(jié)能減排效果低溫甲醇洗裝置改造主要針對(duì)塔器進(jìn)行,輸5.1實(shí)現(xiàn)裝置增產(chǎn)的目的送物料的機(jī)泵立足原有設(shè)備,充分發(fā)揮了原裝置通過以上2次改造優(yōu)化了工藝設(shè)計(jì)提高了機(jī)泵的利用率,減少了機(jī)泵輸送物料因負(fù)荷低需低溫甲醇洗裝置的變換氣處理能力。改造前、后常開回流閥而造成的能源浪費(fèi);由于將原H2S再吸低溫甲醇洗裝置運(yùn)行參數(shù)見表1收塔上段直徑由φ1800mm擴(kuò)大至φ2600mm,從表1統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)照可見:低溫甲醇洗裝置提高了對(duì)排放氣中H2S的吸收效率使排放氣中第1次改造后變換氣處理量由65204m3/h(標(biāo)H2S體積分?jǐn)?shù)由150×10°降至40×10-以下,遠(yuǎn)態(tài))提高至91878m3/h(標(biāo)態(tài)),增幅為41.0%,低于允許排放指標(biāo);改造后,噸氨綜合能耗(折標(biāo)合成氨產(chǎn)量由原來的21.4υh增加至29.2th,煤)由2287kg降至1750kg。因此,此次改造取得增幅為36.4%;低溫甲醇洗裝置第2次改造完善較好的節(jié)能減排效果。后變換氣處理量提高至15378m/(標(biāo)態(tài)),5.3中國(guó)煤化工氨裝置增幅為76.9%,合成氨產(chǎn)量增加至36.7υ/h,增幅CNMH(了制約煤制氨為71.5%,達(dá)到了年產(chǎn)300kt合成氨的生產(chǎn)水平。裝置生產(chǎn)發(fā)展的“瓶頌”問題,使該裝置合成氨生51第38卷第2期化肥工業(yè)2011年4月表1改造前、后低溫甲醇洗裝置運(yùn)行參數(shù)第1次改造后第2次改造完善后時(shí)間入低溫甲醇洗氣量/合成氨產(chǎn)量低溫甲醇洗氣量/合成氨產(chǎn)量/低溫甲醉洗氣獻(xiàn)/合成氨產(chǎn)量/(m3·h1,標(biāo)態(tài))(t·h(m3h1,標(biāo)態(tài))(th-1)(m3·h-1,標(biāo)態(tài))(t·h1)01:006472821.29714911393036.26461803:006582021.636.504:0021.605:006560621.5824989129.011473036.521.7l142107:0037.008:0066620.837.5平均6520421,491878l15378注:1)改造前為2006年6月2日01:0008:00的數(shù)據(jù)第1次改造后為2007年11月8日01:0008:00的數(shù)據(jù),第2次改造完善后為2008年7月27日01:0008:00的數(shù)據(jù)。產(chǎn)能力由10kt/a提高至300kta32008年1月,實(shí)現(xiàn)了低投入、高回報(bào)。生產(chǎn)成本較高的焦制氨裝置徹底停運(yùn)。5.4立足國(guó)內(nèi)技術(shù)及資源,實(shí)現(xiàn)低投入、高回報(bào)6結(jié)語此次改造是在原設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行,依靠國(guó)低溫甲醇洗裝置在不到3年的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行了內(nèi)設(shè)計(jì)院及塔內(nèi)件工程公司完成設(shè)計(jì),所用材料、2次改造在裝置產(chǎn)能得到大幅提升的同時(shí),取得設(shè)備均由國(guó)內(nèi)生產(chǎn)、制造。改造總投資(包括制冷了較好的節(jié)能減排效果。等)不到2500萬元,最大限度地挖掘了裝置潛能,(收到修改稿日期2010406-17)(上接第47頁)量和濃度都有所提高。其中,前一周期(按鉑網(wǎng)3.3工藝措施使用周期6個(gè)月計(jì))的產(chǎn)品酸總產(chǎn)量為90699t,(1)盡量保證循環(huán)水的清潔并保證其流量,平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63.87%;而后一周期成品酸總用足量的循環(huán)水沖走C1并帶來充足的氧,防止產(chǎn)量為916831平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64.02%。Cl^腐蝕。(3)措施實(shí)施后,每年可增產(chǎn)硝酸(折純)(2)利用殼程循環(huán)水排放口對(duì)設(shè)備進(jìn)行定期1532t,按質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%濃硝酸退稅后價(jià)格排放清洗,盡量減少Cl^的聚集,防止腐蝕的發(fā)生。1750元/t計(jì),則年增效益273.57萬元。每年減少非計(jì)劃停車2次,按每次處理低壓反應(yīng)水4實(shí)施效果冷器12h、稀硝酸價(jià)格1100元/計(jì),年減少損第1臺(tái)低壓反應(yīng)水冷器曾經(jīng)歷10次堵管束失30.36萬元。低壓反應(yīng)水冷器的使用壽命由處理,共計(jì)堵管28根,設(shè)備運(yùn)行僅4年。新低壓4年延長(zhǎng)至8年,設(shè)備原值為118.97萬元,則平反應(yīng)水冷器自投用以來已運(yùn)行2年,均未見內(nèi)部均每年可節(jié)約14.87萬元。以上幾項(xiàng)合計(jì),每年可增加效益318.80萬元。腐蝕泄漏。參考文獻(xiàn)(1)從生產(chǎn)上看,更換新低壓反應(yīng)水冷器和[1] Videmk. The Anodic Behaviour of Iron and Steel in Aqueous采用防護(hù)措施后,有效地保證了硝酸裝置滿負(fù)荷Solutions with CO2, HCO3, Co; and CI-[C]. NACE安全平穩(wěn)運(yùn)行,運(yùn)行中無泄漏提高了氣體冷卻效Houston, 2000率,從而大幅度提高了裝置生產(chǎn)率保證了產(chǎn)品的2]林玉珍,楊德鉤腐蝕和腐蝕控制原理[M].北京:中國(guó)石化出版社,2007:130132質(zhì)量和產(chǎn)量(2)更換新低壓反應(yīng)水冷器后,氧化氮分離中國(guó)煤化工北京:化學(xué)工業(yè)出版器內(nèi)稀酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)由32%提高至36%,成品酸產(chǎn)CNMH20100716)