2004年Large scale Nitrogenous Fertilizer Industry第27卷第5期“煤代油”低溫甲醇洗工藝流程改造方案的研究楊誼張述偉陳曉嶂(大連理工大學(xué)化工學(xué)院,遼寧大連,116012)摘要采用低溫甲醇洗凈化系統(tǒng)模擬軟件(RS)對(duì)某化肥廠(chǎng)的低溫甲醇洗凈化工藝流程的實(shí)際運(yùn)行狀況及設(shè)備能力進(jìn)行分析,提出了原料由渣油改為煤后的低溫甲醇洗工藝流程改造方案,為“煤代油”改造工程提供了可靠的依據(jù)關(guān)鍵詞低溫甲醇洗工藝流程改造藝成熟,廣泛用于合成氨、甲醇、制氫和其他羥基目前我國(guó)大型合成氨生產(chǎn)裝置絕大多數(shù)是從合成氣體凈化。國(guó)外引進(jìn)的,許多以油為原料的生產(chǎn)企業(yè),為了低溫甲醇洗凈化法是由德國(guó) Linde公司和徹底改變合成氨生產(chǎn)虧損局面,開(kāi)始醞釀將油頭Iug公司在20世紀(jì)50年代共同開(kāi)發(fā)的一種凈化改為煤頭,以降低生產(chǎn)成本。根據(jù)變換出口工藝方法,其優(yōu)點(diǎn):吸收能力大,氣體凈化度高,出口氣中硫含量高和CO2分壓大的特點(diǎn),酸性氣體脫中CO2可脫除至(10~20)×10-6,能將無(wú)機(jī)硫和除采用物理吸收法較為有利。按照吸收溫度的不有機(jī)硫脫除干凈(總硫小于01×10-6);甲醇具同,物理吸收法可分為冷法和熱法兩種。冷法以有較好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性吸收酸性氣體低溫甲醇洗為代表,熱法以 Selexol工藝最著名。后不發(fā)生降解,且低溫下甲醇黏度小,因此具有良低溫甲醇洗工藝采用冷甲醇做吸收劑,利用酸性好的傳熱和傳質(zhì)性能;吸收選擇性好,同一條件下氣體在低溫甲醇中溶解度大的特性來(lái)脫除。該工CO2在甲醇中的溶解度比氫氮等氣體大得多。C4氧化碳解吸圖1某化肥廠(chǎng)低溫甲醇洗裝置工藝流程簡(jiǎn)圖某化肥廠(chǎng)采用低溫甲醇洗凈化工藝,一步法中國(guó)煤化工3oo脫除硫化物與CO2,其工藝流程簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1。將原CNMH(,新疆人,碩士研究料改為煤后,低溫甲醇洗裝置的原料氣量為原裝生聯(lián)系電話(huà):13942604624楊誼等.“煤代油”低溫甲醇洗工藝流程改造方案的研究293置設(shè)計(jì)的1.12倍,CO2含量比原設(shè)計(jì)值高出近5-2.6%、純度偏差-0.4%;尾氣100號(hào)物流流率個(gè)百分點(diǎn),硫含量為0.88%,大大高于原設(shè)計(jì)值。偏差4.8%、溫度偏差1.8K、CO2含量偏差2%;各本文采用低溫甲醇洗凈化系統(tǒng)模擬軟件(RS),流股的溫度偏差絕大多數(shù)在1~2K之內(nèi)。從這針對(duì)原料氣的改變,對(duì)其工藝流程進(jìn)行模擬分析模擬結(jié)果來(lái)看模擬軟件是可靠的,基本上可以提出工藝流程的改造方案,通過(guò)模擬計(jì)算達(dá)到了滿(mǎn)足工程設(shè)計(jì)要求。工藝設(shè)計(jì)的指標(biāo),為老廠(chǎng)的改造提供了可靠的依從實(shí)際運(yùn)行狀況對(duì)原設(shè)計(jì)方案的分析從實(shí)際操作數(shù)據(jù)來(lái)看,換熱器E16出口兩物2低溫甲醇洗凈化系統(tǒng)模擬軟件RPS簡(jiǎn)介流溫度比設(shè)計(jì)值偏低較多,原料氣在閃蒸罐Ⅴ1低溫甲醇洗凈化模擬系統(tǒng)為大連理工大學(xué)化閃蒸后,其冷凝液量偏大許多,原因是原料氣中工學(xué)院開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用流程模擬軟件,為工程師提供CO2部分冷凝下來(lái)。通過(guò)查CO2溫熵圖可知21個(gè)進(jìn)行該工藝過(guò)程模擬計(jì)算的工具。CO2分壓在23~25MPa情況下,CO2冷凝溫度RPS系統(tǒng)既可以進(jìn)行甲醇洗全流程的模擬也大約在258K,RFS軟件計(jì)算值為256.7K,而現(xiàn)場(chǎng)可以進(jìn)行有關(guān)單元設(shè)備的模擬。其中多級(jí)多組分操作在這一溫度左右,可能會(huì)有CO2冷凝,根據(jù)原分離模塊可用于多進(jìn)料、多側(cè)線(xiàn)復(fù)雜塔計(jì)算。吸料氣組成,CO2濃度約為37.69%,CO2分壓約為收型塔計(jì)算程序,可給出沿塔高汽液相負(fù)荷溫286MPa。因此新設(shè)計(jì)中閃蒸罐Ⅵ的溫度應(yīng)在度汽液相組成等信息。精餾型塔計(jì)算程序,可給260K以上,以免CO2冷凝影響操作出沿塔高汽液相組成、汽液相負(fù)荷溫度、冷凝器將閃蒸罐Ⅵ的溫度提高到260K以上,同時(shí)和再沸器的熱負(fù)荷。系統(tǒng)提供了通用的輸入輸出充分回收系統(tǒng)的冷量,辦法是將提供給換熱器El模塊并采用菜單驅(qū)動(dòng)方式為用戶(hù)提供了友好的的合成氣尾氣和CO2氣的冷量部分移走。而合人機(jī)界面。RS系統(tǒng)采用MH(81)模型計(jì)算氣液成氣和CO2的冷量已無(wú)法可移,所以只能移尾氣逸度,采用LK方程計(jì)算焓。系統(tǒng)分割采用最新的冷量的網(wǎng)絡(luò)分解方法。5改造總體思路3對(duì)原低溫甲醇洗裝置設(shè)計(jì)工況的模擬分析由于化肥廠(chǎng)將原料改為煤后,低溫甲醇洗裝衰1模擬值與原設(shè)計(jì)值的對(duì)比置的原料氣量為原裝置設(shè)計(jì)值的1.2倍,CO2含物流1物流91物流100量比原設(shè)計(jì)值高出近5%,硫含量為0.88%,大大設(shè)計(jì)值模擬值設(shè)計(jì)值模擬值設(shè)計(jì)值模擬值高于原設(shè)計(jì)值。而根據(jù)模擬計(jì)算分析,原裝置的物流溫度/283292752199x2240生產(chǎn)能力可以達(dá)到原設(shè)計(jì)值的105%左右。這樣壓力7.677670.320.320.170.17的裝置來(lái)處理原料改為煤后的原料氣,需要解決幾個(gè)問(wèn)題:①裝置絕大多數(shù)設(shè)備不動(dòng)特別是吸收物流率/343881486314771047162塔不動(dòng),甲醇循環(huán)量只能為原設(shè)計(jì)的105%以?xún)?nèi)摩CH3OH10×10-63×10-60.0o100138×10646×106CO2的吸收問(wèn)題;②處理高硫原料氣問(wèn)題;③CO2爾CO20.0000.0000.9000.75390.7688組H20.97350.97360.00637×1063×10絕對(duì)量為原設(shè)計(jì)的127%左右,CO2產(chǎn)品氣及尾氣成N20.00370.0060.110.0020.24600.231量增加,原二氧化碳解吸塔和硫化氫濃縮塔能否Hs0.000006x0.0003×10-00承此負(fù)荷問(wèn)題;④CO2冷凝問(wèn)題。H2O0.00000.000000.00000.00000.0000Ar0.00150.00150.0001000010.00000.0000經(jīng)過(guò)計(jì)算可知,通過(guò)增加甲醇循環(huán)量就能解CH00000050.0060.00920×10-14×10-決第一個(gè)問(wèn)題,將CO2在吸收塔吸收。同樣H2SCO0.0136001370.00080.00083.6×10-61x10-6也能在脫硫段吸收完全,但這樣做只解決了第通過(guò)模擬計(jì)算,計(jì)算結(jié)果與原設(shè)計(jì)值吻合良第二個(gè)問(wèn)題,解吸時(shí)又對(duì)解吸塔C2帶來(lái)較大壓好。如表1所示吸收塔C塔頂凈化氣流率1號(hào)力中國(guó)煤化工均要增加。并物流偏差為0.60%,溫度偏差為1.6K,玨2純度偏且增CNMHG了一系列的問(wèn)差0.01%,C2產(chǎn)品91號(hào)物流的流率偏差為題:是是高安增入或史內(nèi)件;二是甲醇大氮肥2004年第27卷循環(huán)量增加相關(guān)裝置能否通過(guò);三是H2S在現(xiàn)脫是大量CO2冷凝和氣化需要大量的冷源和熱源硫段吸收下來(lái)是否有足夠的可靠系數(shù);四是由于難以解決;而方法二的不足之處在于對(duì)原裝置改原料氣量增加了12%左右,吸收塔能力是否夠,動(dòng)較大不符合設(shè)計(jì)思路;方法三是一個(gè)切實(shí)可行,由此看來(lái)單靠增加甲醇循環(huán)量顯然不行。解決前安全可靠的方法。新增的塔獨(dú)立設(shè)計(jì),保證能承2個(gè)問(wèn)題還有兩個(gè)方案,一是通過(guò)降低進(jìn)吸收塔受CO2氣量的增加。針對(duì)CO2冷凝問(wèn)題將原硫甲醇液溫度達(dá)到CO2和H2S在吸收塔吸收完全的化氫濃縮塔C3塔頂?shù)奈矚獠恢苯油ㄈ霌Q熱器目的,二是通過(guò)增加一個(gè)預(yù)脫硫塔使H2S在脫硫E1,而增加一個(gè)新的換熱器Fd1,利用吸收塔出脫段吸收完全,且解決了CO2吸收問(wèn)題。這兩個(gè)方碳段的甲醇將其加熱,這樣進(jìn)入換熱器El的尾氣案都不增加甲醇循環(huán)量:方案一優(yōu)點(diǎn)在于不增加溫度提高,帶入的冷量減少,出口的原料氣溫度提塔設(shè)備,投資少,但原脫硫段做了改動(dòng)原裝置是高保證了CO2不冷凝否能承受原料氣量的增加是個(gè)問(wèn)題。方案二的優(yōu)根據(jù)以上分析提出工藝流程改造方案,供設(shè)點(diǎn)是安全可靠,新增的塔獨(dú)立設(shè)計(jì),保證能承受原計(jì)時(shí)選用:增加預(yù)脫硫段CIE,增加一個(gè)新二氧化料氣量的增加。解決第三個(gè)問(wèn)題主要有3個(gè)辦碳解吸塔C6,增加一換熱器Edl。法,一是將原料氣中的CO2在進(jìn)入吸收塔之前移改造方案主要優(yōu)點(diǎn)在于二氧化碳解吸塔C6走,即在閃燕罐Ⅵ冷凝后,再進(jìn)行處理,使進(jìn)入的操作壓力與二氧化碳解吸塔C相當(dāng),其出口氣系統(tǒng)的CO2量與原設(shè)計(jì)值105%相當(dāng);二是對(duì)二可靈活地通往CO2氣和尾氣管線(xiàn)中,并維持二氧氧化碳解吸塔α和或甲醇水分離塔C5塔進(jìn)行化碳解吸塔C和硫化氫濃縮塔C3的壓力平衡,改造,使其能夠處理這樣大量的CO2氣量。三是保證液體在兩塔之間的流通暢通。缺點(diǎn)是二氧化增加一個(gè)新二氧化碳解吸塔C6。通過(guò)RPS軟件碳解吸塔C6解吸壓力略大,不利于CO2解吸,對(duì)這3個(gè)方案初步計(jì)算結(jié)果來(lái)看,方法一的缺點(diǎn)用汽提N2也相應(yīng)的大一些。圖2某化肥廠(chǎng)低溫甲醇洗裝置工改造后的流程圖如圖2所示,RFS系統(tǒng)對(duì)新流EL LO中國(guó)煤化工CNMH的模擬數(shù)據(jù)可以第5期楊誼等.“煤代油"低溫甲醇洗工藝流程改造方案的研究看出吸收塔Cl塔頂凈化氣1號(hào)物流CO2<20×溶液幾乎不含HS和CO2,所以必須滿(mǎn)足80號(hào)物106,H2S<0.1又10-6,滿(mǎn)足凈化要求。二氧化碳流HS含量≤1×10的工藝要求解吸塔C2塔頂出來(lái)的CO2氣體要被送去生產(chǎn)尿素,要求9號(hào)物流的CO2≥985%,HS≤14×6蝻論10-6,均滿(mǎn)足工藝要求。硫化氫濃縮塔C3出塔氣通過(guò)以上模擬分析,可得出以下結(jié)論體100號(hào)物流作為尾氣放空,H2S濃度不能超標(biāo),a)利用RFS軟件對(duì)某化肥廠(chǎng)低溫甲醇洗裝般要求H2S≤25×10-6。置的設(shè)計(jì)工況進(jìn)行了模擬計(jì)算模擬結(jié)果與設(shè)計(jì)衰2新流程模擬結(jié)果值吻合較好,驗(yàn)證了RPS系統(tǒng)的可靠性。物流313物流1物流80物流91物流100b)通過(guò)模擬計(jì)算和數(shù)據(jù)分析驗(yàn)證此改造方物流溫度/K沒(méi)計(jì)值模擬值X模擬值)模根值概案是切實(shí)可行的為“媒代油”低溫甲醇洗工藝流313.2208.101.15物流壓力/MPa7.60程改造提供了可靠的依據(jù)物流流率kmolb-l6905.363930.803907.011134.541202.08c)改造后的流程投資較省,易于操作,對(duì)原cHOH0.0002x10-60.9320.00146×10-6裝置改動(dòng)小,新增加設(shè)備系統(tǒng)可通過(guò)控制閥與原東20478000000.7裝置徹底分開(kāi)。裝置負(fù)荷低于80%時(shí)可不使用0.0050.6070.00000.2156新增加的設(shè)備系統(tǒng)。0000.0000.000030.00000.00680.000000.00l10.18400.00000.00010.00000.0000.1310.0000.0033x10-61榮用巧.化肥原料“油改煤”工程工藝方案選擇及綜合效益分0.01081.86520.00000.00103×106析.大氮肥,202,25(4):221-25由計(jì)算數(shù)據(jù)可以看出模擬的結(jié)果也符合這個(gè)2石油化學(xué)工業(yè)部化工設(shè)計(jì)院,氯肥工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)理化數(shù)據(jù)要求。熱再生工藝要求從C4塔底出來(lái)的貧甲醇分冊(cè),北京:石油化學(xué)工業(yè)出版社,19STUDIES ON RECTISOL PROCESS FLOW REVAMPING SCHEME INCOAL REPLACING OIL REVAMPYang Yi, Zhang Shuwei and Chen XiaofengChemical College of Dalian University of Science Technology, Dalian, 116012)Abstract Uses Rectisol purification system simulation software(RPS)to analyze the actual op-eration of Rectisol purification process flow and equipment capacity of some chemical fertilizer plantpresents the revamping scheme of Rectisol process flow when the feed residual oil is replaced by coalproviding reliable basis for"coal replacing oil" revamping projectKey words: Rectisol, process flow, revamp傘奪牽心奪奪命令?yuàn)Z奪夸傘奪奪奪奪奪辛奪奪奪奪奪奪奪辛奪奪奪奪奪奪奪夸牽奪牽奪辛奪雜奪帝奪寺辛雜帝奮命奪乘海奮染奪海雜森春壺雜奈奪奮春奈奮姿奪奪奪當(dāng)全國(guó)大化肥企業(yè)質(zhì)量聯(lián)絡(luò)網(wǎng)2004年年會(huì)將在成都召開(kāi)全國(guó)大化肥企業(yè)質(zhì)量聯(lián)絡(luò)網(wǎng)2004年年會(huì)定于2004年11月中旬在四川成都召開(kāi)。會(huì)議主要內(nèi)容總結(jié)20u4年聯(lián)絡(luò)網(wǎng)工作;公布204年大化肥行業(yè)尿素質(zhì)量抽樣檢測(cè)結(jié)果和行業(yè)尿素質(zhì)量情況;發(fā)表論文;交流質(zhì)量管理和質(zhì)量檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn);公布網(wǎng)員單位中獲得》004年化工行業(yè)優(yōu)秀QC小組、質(zhì)量信得過(guò)班組、優(yōu)秀企業(yè)稱(chēng)號(hào)的名單;制定聯(lián)絡(luò)網(wǎng)2005年度工作計(jì)劃,安排2005年度行檢工作;討論質(zhì)量管理中存在的一些問(wèn)題,提出解決辦法。中國(guó)煤化工CNMHG聯(lián)絡(luò)網(wǎng)松書(shū)處