2005年第26卷第3期小氮肥設(shè)計(jì)技術(shù)s低溫甲醇凈化合成氣體的新工藝薛天祥馬明燕(中國寰球工程公司100029)摘要主要介紹“低溫甲醇凈化合成氣體的新工藝設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想和設(shè)計(jì)的特點(diǎn)裝置在開車過程出現(xiàn)的問題等關(guān)鍵詞甲醇凈化吸收塔新工藝山東華魯恒升化工股份有限公司大型氮肥低溫甲醇凈化合成氣的工藝流程通常是由裝置是我國第一套以水煤漿為原料、采用低溫甲吸收塔(T-1001)、CO2產(chǎn)品塔T-1002)、HS濃縮醇凈化合成氣、日產(chǎn)100液氨的國產(chǎn)化裝置,塔(T-1003)熱再生塔(T-1004)和甲醇/水分離該裝置于2004年12月一次開車成功。塔(T-1005)等構(gòu)成的“五塔流程”,依下游產(chǎn)品的山東華魯恒升化工股份有限公司大型氮肥不同,吸收塔(T-1001)可設(shè)置成一臺(即一頭裝置的設(shè)計(jì),除氣化和變換工序外,其它工序均線時)兩臺(即一頭兩線時)或三臺(即一頭三線由中國寰球工程公司承擔(dān)。時);而CO2產(chǎn)品塔(T-1002)、HS濃縮塔低溫甲醇凈化合成氣體的新工藝”的特點(diǎn)(T-1003)熱再生塔(T-1004)和甲醇/水分離塔用低溫甲醇來凈化合成氣是國內(nèi)外所公認(rèn)(-1005)等則均是單系列設(shè)置。如果新設(shè)計(jì)的工的最為經(jīng)濟(jì)且凈化度又高的凈化方法,尤其是對廠不需要產(chǎn)品CO2氣體,則可以取消流程中的煤(水煤漿)或渣(重)油為原料制取合成氣的凈CO2產(chǎn)品塔(T-1002)即為“四塔流程”;如果今后化采用此方法則效果更佳。新設(shè)計(jì)的工廠不需要產(chǎn)品CO2,且所處理的原料我公司設(shè)計(jì)的“低溫甲醇凈化合成氣”有其氣中不含硫和對凈化后的氣體中CO2含量要求獨(dú)到的特點(diǎn),即在一個工序內(nèi)既可實(shí)現(xiàn)凈化合成較低(如允許在3%~5%時)的條件下,不僅可以氨的合成氣、合成甲醇的羰基合成氣和羰基原料取消流程中的CO2產(chǎn)品塔(T-1002)還可取消流程氣(簡稱一頭三線);又可同時實(shí)現(xiàn)凈化任意的兩中的熱再生塔(T-1004)即為“三塔流程”。種(簡稱一頭兩線)或凈化任意一種氣體(簡稱1)“五塔”的設(shè)計(jì)參數(shù)頭一線)(見圖1)。山東華魯恒升化工股份有限公司大型氮肥到液氮洗制HxN2氣裝置中的“低溫甲醇凈化合成氣工序”,為滿足變換氣T-1001A一頭三線”的要求,吸收塔被設(shè)計(jì)成3臺,其設(shè)收塔」羰基合成氣CO→+H(CO/H=1:2計(jì)參數(shù)如下:T-1001B①第一吸收塔(T-1001A)和第二吸收塔吸收塔羰基合成氣CO+B(T-1001B)T-1001C塔型:板式塔吸收塔材料:3.5N低溫碳鋼T-1002塔徑:Φ1800/2200CO2產(chǎn)品塔塔高:~70m(T-T高度)處理能力:可滿足340~660/d合成氨或T1004酸性體甲醇的氣量熱再生塔②第三吸收塔(T-1001C)尊/水塔型:規(guī)整填料塔T1005材料:1Cr18NT不銹鋼小氮肥設(shè)計(jì)技術(shù)2005年第26卷塔高:~39m(T-T高度)(HS+COS)≤01×10處理能力:可滿足8000~16000mh水煤CO2≤20×106氣的氣量CH4OH≤25×106③CO2產(chǎn)品塔(T-1002)2“低溫甲醇凈化合成氣體的新工藝”的設(shè)計(jì)指塔型:板式塔導(dǎo)思想材料:35N低溫碳鋼(1)利用了國內(nèi)的專利技術(shù)和成功經(jīng)驗(yàn)塔徑:Φ2050我們采用了大連理工大學(xué)化工學(xué)院的“關(guān)于塔高:~49.1m(T-T高度)低溫甲醇洗”的專利技術(shù),專利號:ZL941014479;處理能力:最大可滿足1000合成氨的ZL941057674,并由他們負(fù)責(zé)進(jìn)行“低溫甲醇凈化氣量合成氣體的新工藝”裝置的物料和熱量的衡算。④HS濃縮塔(T-1003)在吸收塔(T-1001A,B)的塔盤設(shè)計(jì)上,我們塔型:板式塔采用了華東理工大學(xué)開發(fā)的“一種液體停留時間材料:35N低溫碳鋼均布的塔盤”的專利技術(shù),專利號:ZL98110893.8;塔徑:Φ3100還采用了氣體通量與標(biāo)準(zhǔn)浮閥相同并能限制旋塔髙:~43.4m(T-T高度)轉(zhuǎn)的方型浮閥從而改善傳質(zhì)和提高板效率。處理能力:最大可滿足1000d合成氨的對于用在凈化羰基氣上的吸收塔氣量(T-1001C),因氣量小故塔徑也小,僅為Φ1200,⑤熱再生塔(T-1004)再采用浮閥塔盤,塔高-70m則設(shè)計(jì)制造上均是塔型:板式塔相當(dāng)困難的。為此,我們與天津大學(xué)填料與蒸餾材料:碳鋼研究室合作并用規(guī)整填料代替浮閥塔盤,使塔髙塔徑:Φ34002400降低到~39m。塔高:~2155m(T-T高度)在甲醇/水分離塔(T-1005)的設(shè)計(jì)上我們采處理能力:最大可滿足1000d合成氨的用了浙江工業(yè)大學(xué)“D-2型帶導(dǎo)流裝置的塔盤”的氣量專利技術(shù),專利號:ZL971038686;ZL971038694,⑥甲醇/水分離塔(T-1005)滿足了因開停車頻繁造成甲醇/水分離塔塔型:板式塔(T-1005)的處理能力必須提高,從而操作彈性必材料:碳鋼須加大的需要。塔徑:Φ1000(2)設(shè)備制造國產(chǎn)化塔高:~22.47m(T-T高度)①低溫塔器的制造處理能力:最大可滿足1000合成氨的我們采用了由制造廠直接從國外進(jìn)口材料氣量再由國內(nèi)進(jìn)行制造的辦法把吸收塔(T-1001)、CO2(2)產(chǎn)品氣體所達(dá)到的質(zhì)量要求產(chǎn)品塔(T-1002)、HS濃縮塔(T-1003)等委托大對于凈化后的產(chǎn)品氣體可達(dá)到的質(zhì)量要求連冰山集團(tuán)金州重型機(jī)器有限公司制造。是②纏繞式換熱器①氨合成氣纏繞式換熱器分兩種類型:其一是單股流與(HS+COS)≤0.1×106多股流換熱的纏繞式換熱器(共2種4臺),認(rèn)為CO2≤20×106技術(shù)難度大,故選擇了大連林德工藝裝置有限公CH3OH≤25×106司制造,而設(shè)計(jì)則由德國林德公司負(fù)責(zé);其二是②羰基合成氣單股流與單股流換熱的纏繞式換熱器(共4種4(H2S+COs)≤0.1×10臺),相對簡單,則由浙江省寧波市鎮(zhèn)海煉化檢修CO2≤2%~5%安裝公司制造,而設(shè)計(jì)則由合肥通用機(jī)械研究所CH4OH≤25×106負(fù)責(zé)。實(shí)際上鎮(zhèn)海煉化檢修安裝公司也是有能力第3期薛天祥,等:低溫甲醇凈化合成氣體的新工藝③低溫用泵內(nèi)部的換冷其冷量已不足,必須靠外部的氨冷補(bǔ)低溫用泵共7種14臺,除貧甲醇泵(種2充冷量;其二是增加此氨冷器后可編短系統(tǒng)開車臺因其揚(yáng)量大揚(yáng)程高而采用了日本新大機(jī)的產(chǎn)的時間。在凈化生產(chǎn)合成氨用的合成氣或在系統(tǒng)品外,其余均是大連耐酸泵廠制造。經(jīng)使用后,性生產(chǎn)正常情況下,可以旁通此氨冷器。能良好。(4)增設(shè)溶液過濾器。我們在出冷區(qū)進(jìn)熱區(qū)④氨壓縮機(jī)的富液和出熱區(qū)、進(jìn)冷區(qū)的貧液等兩處增設(shè)溶液由于工廠含有甲醇裝置且存在合成氨不生過濾器,對循環(huán)甲醇液進(jìn)行過濾。過濾后的溶液產(chǎn)而甲醇單獨(dú)生產(chǎn)的工況,故“低溫甲醇凈化合因其懸浮物被濾出而減少了在塔板上和換熱器成氣體新工藝”裝置所耗用的冷量是由一臺電機(jī)的列管上的沉積,不僅減少了懸浮物對設(shè)備的腐驅(qū)動的離心式的氨壓縮機(jī)提供。蝕,同時提高了傳質(zhì)和傳熱的效率。本氨莊縮機(jī)不僅能提供-38℃級別的冷凍量(5)由于本凈化裝置可同時凈化三種不同用供“低溫甲醇凈化合成氣體新工藝”裝置使用,還途的原料氣體(即在三臺吸收塔內(nèi)完成),而溶液同時可提供-5℃級別的冷凍量以供空分裝置使的再生系統(tǒng)則是一套系統(tǒng),就造成了控制回路的用,該氨壓縮機(jī)是由沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠制造。經(jīng)使用增加,切斷閥門增加,給操作帶來了麻煩。加之生后性能良好。產(chǎn)合成氨用的合成氣管線和生產(chǎn)甲醇用的羰基螺桿式的氨壓縮機(jī)盡管也可提供-38℃級別合成氣管線之間又不允許相互的泄漏(工藝上的的冷凍量,但因液氨挾帶有微量的油,且在-38℃要求),因而要求有高質(zhì)量的閥門來作保證。蒸發(fā)時,有可能會固化在氨蒸發(fā)的列管上,故不6)在裝置同時進(jìn)行凈化生產(chǎn)甲醇用的羰基予以采用而選擇了離心式的氨壓縮機(jī)。合成氣和生產(chǎn)合成氨用的合成氣時,要密切的關(guān)3“低溫甲醇凈化合成氣體新工藝”的設(shè)計(jì)應(yīng)注注產(chǎn)品CO2的質(zhì)量。尤其在凈化生產(chǎn)甲醇用的羰意的幾個問題基合成氣時因其原料氣中含CO高,將會導(dǎo)致產(chǎn)(1)適當(dāng)?shù)靥岣呶账?T-1001)的進(jìn)料氣體品CO2中有較多些的微量CO,并有可能影響尿的溫度,以使其接近但略高于CO2的露點(diǎn)溫度。素裝置對產(chǎn)品CO2的要求。通常,當(dāng)凈化生產(chǎn)甲國內(nèi)某廠此溫度很低且在露點(diǎn)溫度以下,造成進(jìn)醇用的羰基合成氣的生產(chǎn)負(fù)荷(以660d甲醇料氣體中CO2的液化,使其在進(jìn)料氣體分離器中計(jì))和凈化生產(chǎn)合成氨用的合成氣的生產(chǎn)負(fù)荷與冷凝的甲醇水一起被分離造成甲醇/水系統(tǒng)(以1000d氨計(jì)為各50%時,產(chǎn)品CO2的純度操作的紊亂。我們提高進(jìn)料氣體的溫度,并把冷不超標(biāo),但當(dāng)凈化生產(chǎn)甲醇用的羰基合成氣的生卻進(jìn)料氣體的尾氣之冷量部分用于冷卻吸收塔產(chǎn)負(fù)荷(以660d甲醇計(jì))超過50%時將有可能(T-I001)脫硫段的無硫甲醇,從而解決了進(jìn)料氣出現(xiàn)產(chǎn)品CO2的純度超標(biāo)。體溫度過低的弊病(7)在凈化羰基氣和甲醇用的羰基合成氣時(2)由于凈化以前工序的故障,造成本凈化應(yīng)注意對環(huán)境的污染。工序開停車的頻繁,從而使循環(huán)甲醇的水含量煤在高溫下氣化,煤中的硫多以HS、COs等(正常為:0.5%)增高,當(dāng)甲醇中的水含量高于化合物存在于粗煤氣中,粗煤氣中除含有HS、2%時,腐蝕明顯的加重。為此,我們用加大到甲COS外,還含有粉塵以及氣化過程所生成的多種醇/水分離塔(T-1005)的給料來解決循環(huán)甲醇的化合物等。水含量增高的問題。為提高甲醇/水分離塔粗煤氣經(jīng)變換反應(yīng)后,其中的COS會發(fā)生加(T-1005)的處理能力,我們采用了浙江工業(yè)大學(xué)氫反應(yīng)生成HS。DJ-2型帶導(dǎo)流裝置的塔盤”的專利技術(shù),從而滿低溫甲醇在凈化羰基氣和甲醇用的羰基合足了因開停車頻繁造成甲醇/水分離塔(T-1005)成氣時,其原料氣是全部或部分來自氣化工序的的操作彈性必須加大的需要。粗煤氣,而粗煤氣因未經(jīng)變換反應(yīng)故含有較高的(3)在出吸收塔(T-1001)下段釜部引出的含C0S,COS在低溫甲醇中的溶解度是低于HS,造硫甲醇的預(yù)冷系統(tǒng)中增加一臺氨冷器,其目的有成吸收塔下部的脫硫段塔板數(shù)的增加。小氮肥設(shè)計(jì)技術(shù)2005年第26卷由上述公式可知,使渦輪機(jī)最大化節(jié)電,需5結(jié)語做如下工作:(1)改善渦輪機(jī)組的現(xiàn)狀,除加大宜傳力度(1)加大溶劑的循環(huán)流量(Q),保證渦輪機(jī)組外,還應(yīng)引入競爭機(jī)制,希望設(shè)計(jì)和制造渦輪機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行。組的企業(yè)主動參與市場競爭,并加強(qiáng)售后服務(wù)。(2)提高進(jìn)出口壓差(△H),一般只能根據(jù)另外,離合器應(yīng)大力實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化,渦輪機(jī)組供貨生產(chǎn)情況適時調(diào)低出口壓力。另外,渦輪機(jī)配管周期才能大大縮短。也非常重要,選擇較大口徑的進(jìn)出口管及減少彎(2)根據(jù)企業(yè)具體工況配置,通過優(yōu)化工藝頭,以降低流體阻力管理及加強(qiáng)渦輪機(jī)組的維護(hù)保養(yǎng)等,完全可以使(3)選擇較高效率(n)的渦輪機(jī)也非常關(guān)渦輪機(jī)組長周期穩(wěn)定運(yùn)行。鍵(收稿日期:2005-04-08(上接第3頁)頂逸出的含HS+COS+CO2等酸性溫度偏低。其原因是由于蒸汽壓力低,僅為氣體,被送到克勞斯硫回收工序作原料氣。在此027MPa(設(shè)計(jì)值為035MPa)。當(dāng)提高蒸汽的壓工序,原料氣經(jīng)燃燒爐再經(jīng)各級轉(zhuǎn)化器、并在其力后,T-1004的塔釜溫度即升高,使甲醇處于沸催化劑床上發(fā)生克勞斯反應(yīng)而把HS轉(zhuǎn)化為單騰,在沸騰狀態(tài)下,HS在甲醇中的溶解度為零。體S而予以回收。原料氣中COS是十分穩(wěn)定的,從而使進(jìn)T-1001B塔塔頂?shù)牡蜏貎艏状贾胁辉偎鼰o變化地通過各級轉(zhuǎn)化器的催化劑床最后隨溶有HS,才有可能使塔頂排氣中的HS降到尾氣排到大氣,造成對大氣的污染。由于凈化羰0.1×106?；鶜鈺r,其原料氣是全部來自氣化工序的粗煤(3)控制系統(tǒng)中的修改建議氣,凈化甲醇用的羰基合成氣時,其原料氣是部①T-1001A和T-1001B排出的無硫和含硫分來自氣化工序的粗煤氣,所用粗煤氣的量越大甲醇的液位調(diào)節(jié)不穩(wěn)定,將PCV閥改為HV閥可(帶進(jìn)的COS越多)、變換氣的量越小則對環(huán)境能會更好。所造成的污染也就越大。②出T-1001B氣體的在線自動分析儀4開車小節(jié)AT-1011B的量程只滿足了合成氨工況而不能滿盡管本工序的流程是順利地打通,但開車過足甲醇工況,因此最好再加一臺滿足甲醇工況的程中仍遇到不少的問題,現(xiàn)記錄如下。在線分析儀并能切換使用。(1)控制閥門的質(zhì)量必須保證③在線分析AT-1010的位置裝在了去火炬為了實(shí)現(xiàn)在DCS上能對不同操作工況的自的管道之后,起不到監(jiān)測作用,應(yīng)裝在去火炬的動切換,我們將T-1001A和T-100B塔的進(jìn)出口管道之前。切斷閥都設(shè)計(jì)為可自動控制的調(diào)節(jié)閥,而現(xiàn)場5結(jié)束語所裝的調(diào)節(jié)閥質(zhì)量差、內(nèi)漏,造成該切斷的系統(tǒng)山東華魯恒升化工股份有限公司大型氮卻切不斷。肥裝置是我國第一套以水煤漿為原料、采用低如在剛開車時,將來自變換工序的變換氣僅溫甲醇凈化合成氣、日產(chǎn)1000液氨的國產(chǎn)化導(dǎo)人T-100B(T-1001A切出,并用N2氣保壓)。裝置。它的一次開車成功并生產(chǎn)出合格產(chǎn)品但由于進(jìn)T-1001A塔頂?shù)牡蜏貎艏状颊{(diào)節(jié)閥門標(biāo)志著我公司有依靠國內(nèi)已有的知識產(chǎn)權(quán)、進(jìn)出現(xiàn)了內(nèi)漏,使冷甲醇漏到T-1001A中,造成行自行設(shè)計(jì)的能力。今后我們完全可以按業(yè)主T-1001B系統(tǒng)降溫較慢。為此,采購時應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)提出的要求進(jìn)行設(shè)計(jì),設(shè)備國產(chǎn)化,性能指標(biāo)和注意閥門的內(nèi)漏問題,并考慮在比較重要的部先進(jìn)。位,將調(diào)節(jié)閥前后加切斷閥。我公司將以熱忱的服務(wù),精良的設(shè)計(jì),提交(2)熱再生塔(T-1004)再沸器的供汽壓力必給每一用戶。中國寰球工程公司的質(zhì)量方針是:須達(dá)到設(shè)計(jì)壓力“優(yōu)質(zhì)興業(yè)、八方受益、精益求精、用戶滿意”。T-1001B塔開始導(dǎo)氣后,凈化氣中的HS含收稿日期:2005-03-28