第40卷第1期廣州化工Vol 40 No. I2012年1月Guangzhou Chemical IndustryJanuary 2012She煤制甲醇之Lurg低溫甲醇洗出口H2S超標(biāo)淺析劉成,蘇志強(qiáng)(河南龍宇煤化工有限公司,河南永城476600)摘要:介紹了Shel粉煤氣化制甲醇工藝中低溫甲醇洗系統(tǒng)流程及實(shí)際運(yùn)行情況。對(duì)裝置運(yùn)行H2S超標(biāo)問題進(jìn)行分析、采取有效改造措施、技術(shù)操作優(yōu)化調(diào)整。解決凈化氣H2S超標(biāo)對(duì)合成催化劑的影響保證裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行。關(guān)鍵詞:She煤氣化、Lurg低溫甲醇洗、熱再生、冷量、H2S超標(biāo)中圖分類號(hào):TQ546.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1001-9677(2012)01-0121-0Analysis of H,S Content Exceeding of Shell Coal Exports Rectisol Lurgi MethanolLIU Cheng, SU Zhi-qiangHenan Longyu Coal Chemical Co, Ltd, Henan Yongcheng 476600, China)Abstract: Shell coal gasification process in the low -temperature methanol washing process and the actual operationof the system were introduced. The issue of H, S exceeded was analyzed and effective measures was taken to optimize andadjust technical operations. The effect of excessive H,S gas purification to the synthesis of catalyst was addressed to guar-antee security and stability of the deviKey words: Shell coal gasification; Lurgi low temperature methanol wash; hot recycling; cold; H,S exceeded河南龍宇煤化工有限公司年產(chǎn)50萬噸甲醇,采用SCGP粉和了CO2的低溫甲醇洗滌吸收下來。煤氣化工藝。 Shell煤氣化具有粗煤氣有效組分高(CO+H2粗煤氣然后通過升氣管進(jìn)入到C-15201的H2S洗滌吸收89%)、原料煤和氧氣消耗低、環(huán)境污染小等特點(diǎn)。在 Shell煤制段,富H2S甲醇通過液位控制離開C-15201的集液區(qū)被送到中甲醇工藝中,采用的是Lurg低溫甲醇洗技術(shù),該技術(shù)凈化程壓閃蒸塔C-15202的下段進(jìn)行閃蒸再生。脫硫后的氣體通過度高,運(yùn)行費(fèi)用低且工藝成熟,本文就 Lurgi低溫甲醇洗裝置實(shí)另一升氣管進(jìn)入C-15201的CO2洗滌吸收段,煤氣依次被經(jīng)際運(yùn)行過程中出現(xiàn)的H2S超標(biāo)問題進(jìn)行淺析。40℃級(jí)氨冷卻后的含一定量二氧化碳的甲醇、經(jīng)過閃蒸再生的半貧甲醇、經(jīng)過熱再生的貧甲醇進(jìn)行洗滌吸收;飽和了CO2的1Lurg低溫甲醇洗工藝流程簡介甲醇,通過液位控制離開CO2吸收段,然后部分進(jìn)入H2S吸收塔給料冷卻器E-15205管程,被殼程介質(zhì)冷卻后,一部分與粗煤1.1原料氣冷卻氣流量成比例地送到C-15201的H2S吸收段頂部,用于洗滌從變換裝置來的原料氣(40℃,3.35MPa·s)進(jìn)入到低溫H2S;另一部分被送到C-15201的預(yù)洗段作洗滌劑用;其余的富甲醇洗的原料氣/合成氣換熱器E-15201的管程,與殼程的凈CO2甲醇送到C-15202的上段進(jìn)行降壓閃蒸?；瘹鈸Q熱回收其冷量后,再進(jìn)入到原料氣深冷器E-15202的管出CO2洗滌塔頂?shù)膬艋瘹?ST<0.1mg/kg,CO2約3%左程,被殼程的4℃級(jí)氨冷卻到10℃左右,再進(jìn)入到氨洗滌器C-右)依次進(jìn)入原料氣最終冷卻器E-15203和原料氣/合成氣熱15207的下部交換器E-15201的管程,與殼程的原料氣進(jìn)行熱交換回收冷量來自界區(qū)的鍋爐給水(158℃,6.0MPa·s-)進(jìn)入到鍋爐給之后,被送往甲醇合成裝置水冷卻器E-1524的管程,被殼程的循環(huán)水冷卻降溫后進(jìn)入1.3閃蒸再生和H2S濃縮氨洗滌器C-15207的上部,對(duì)來自下部的原料氣進(jìn)行洗滌,以減少氨和氫氰酸含量,洗滌水出界區(qū);向從氨洗滌器C-15207來自C-15201CO2吸收段收液槽的甲醇部分被送到C-頂部出來的原料氣中噴入一定量的低溫甲醇,以防氣相中的水15201H2S吸收段的頂部,大部分液體則被送到中壓閃蒸塔C分在下一步的冷卻過程中冷凝結(jié)霜,然后原料氣再進(jìn)入原料氣15202的上段。在此,甲醇在中壓下閃蒸,以去除部分二氧化碳及溶解的有價(jià)值的氫氣和一氧化碳。該股氣體被送到C-15202最終冷卻器E-15203殼程,被管程的低溫凈化氣、CO2產(chǎn)品氣的下段以進(jìn)一步減少其中二氧化碳的含量。來自C-15201的和循環(huán)氣冷卻到-17.1℃左右。2H2S/CO2吸收H2S吸收段的富H2S甲醇進(jìn)入C-15202下段進(jìn)行中壓閃蒸2在此可利用的H2和中國煤化工17.1℃左右的原料氣進(jìn)入吸收塔C-15201的預(yù)洗段,在來自C-15202CNMHG送到再吸收塔這里微量成分如NH3、H20羰基化合物和HCN等被一小股飽C-15203的CO2閃杰權(quán)此茶不百呢的U2產(chǎn)品氣。另作者簡介:劉成(1985-),南陽理工學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)本科畢業(yè),助呷程師122廣州化工2012年1月部分被送到再吸收塔C-15203下段的最上面塔板作洗滌濃續(xù)表1縮H2S用,剩余的甲醇通過主洗泵P-15201MB送到C-15201的上段用作二氧化碳洗滌吸收的半貧甲醇。來自閃蒸甲醇氨冷器E-15208的其余甲醇進(jìn)再洗滌甲醇冷卻器E-15209的殼程,被管程介質(zhì)冷卻后,被送到再吸收塔C-15203頂段的上部作為硫組分的再吸收劑,在此凈化從含硫甲醇中釋放出來的CH4CO2氣,降壓閃蒸出CO2氣。0.125(最大0.174來自C-15202下段的富H2S甲醇被分成兩股:一股送到再吸收塔C-15203的上段下部,在此釋放大量夾帶H2S和COS的cOS0.0135(最大0.0188)CO2氣,該氣體被上部閃蒸了CO2的貧甲醇洗滌H2S和COS后,70 mg/kg進(jìn)入原料氣最終冷卻器E-15203的管程被殼程原料氣加熱后,作180 mg/k為CO2產(chǎn)品氣被送到界區(qū);另一股富H2S甲醇直接送到C-15203H, O下部H2S濃縮段的下部;從C-15203頂段出來的閃蒸CO2后含H2S的甲醇同樣被送到C-15203下部H2S濃縮段的下部?？傆?jì)/(Nm3/h)正常負(fù)荷:212128;最大負(fù)荷110%:23341從帶升氣管的塔盤抽出的甲醇利用再吸收塔循環(huán)泵P溫度/℃15202A/B打到再吸收甲醇/貧甲醇換熱器E-15212的管程,在壓力/MPa3.35這里被殼程熱再生過的甲醇加熱后回到C-15203底部的氣提段。來自再吸收塔C-15203底段的富H2S甲醇經(jīng)熱再生塔給22凈化氣及副產(chǎn)品氣體規(guī)格(表2)料泵P-15203AB升壓后大部依次進(jìn)入再洗滌甲醇冷卻器E15209的管程、H2S吸收塔進(jìn)料冷卻器E-15205的殼程和富/貧表2凈化氣及副產(chǎn)品氣體規(guī)格甲醇換熱器E-15213的管程,被依次回收冷量后,送到熱再生凈化氣CO2產(chǎn)品氣克勞斯氣塔C-15204的熱閃蒸段;其余部分來自P-15203AB的甲醇進(jìn)組成/mol%o中壓閃蒸塔C-15202的下段用作閃蒸氣中CO2再洗滌甲醇65.910.220.011.4熱再生來自富/貧甲醇換熱器E-15213的富硫化氫甲醇,首先進(jìn)入熱再生塔C-15204頂部的熱閃蒸段進(jìn)行降壓閃蒸,熱閃蒸3.02氣依次被冷卻水、預(yù)洗甲醇和冷的二氧化碳?xì)饫鋮s下來,然后進(jìn)入再吸收塔C-15203的濃縮段,冷凝液被送到再吸收塔CAr15203的最底段,以進(jìn)一步進(jìn)行H2S的濃縮。0.01微量熱閃蒸后的甲醇和來自E-15217的被加熱后的預(yù)洗甲醇分別進(jìn)入熱再生塔C-15204熱再生段,通過用來自位于熱再生H2s0. 1 mg/kg段下部的水濃縮段的甲醇蒸氣和來自甲醇水塔C-15205頂部的甲醇蒸氣進(jìn)行氣提而得到徹底再生。來自熱再生段的含甲醇gkg0.12蒸氣的氣體混合物隨后通過一系列的熱交換器以冷凝甲醇。NHy微量微量微量來自克勞斯氣分離器S-15203的部分克勞斯氣,進(jìn)入連接到分離器S-15203的小再吸收塔,被來自再吸收塔循環(huán)泵P微量微量微量15202A/B的一股低溫甲醇洗滌后,返回到再吸收塔C-15203總量/(kmoh)6149.11719.8用于H2S的濃縮。從各個(gè)克勞斯氣體冷凝器中得到的冷凝液收溫度/℃集在回流槽T-15201中,通過回流泵P-15206大部分返回到0.0190.089熱再生塔C-15204的頂部作回流用;小部分被引出至界區(qū),以壓力/(MPa·s-1)3.154完全再生的甲醇在熱再生塔集液槽收集,然后由二氧化碳3主洗滌塔出囗凈煤氣HS超標(biāo)的原因及處吸收塔給料泵P-15204A/B送至富/貧甲醇換熱器E-15213和理措施再吸收甲醇/貧甲醇換熱器E-15212的殼程,被冷卻到-55℃針對(duì)氣化粗煤氣中H2S含量高(超 Lurgi設(shè)計(jì)指標(biāo)左右,其流量經(jīng)與粗煤氣流量成比例性控制后,返回到吸收塔C-15201頂部作為CO2洗滌吸收用貧甲醇。0.176%))再生塔冷凝器El5214內(nèi)漏以及系統(tǒng)入夏以來冷量損失比較嚴(yán)重,主循環(huán)系統(tǒng)溫度持續(xù)上漲等原因,我們逐一進(jìn)行2原料氣凈化氣及副產(chǎn)品氣體規(guī)格了排查和探討。21原料氣的組成(表1)3.1首先排除干擾因素3.1.1換熱器E15217(預(yù)洗甲醇最終換熱器)和E15218(熱再表1原料氣組成生塔冷)成份含量v/%將中國煤化工換為62℃。升高的溫度會(huì)造成CNMHG甲醇的溫度更高。較熱的回流減小∫15204的內(nèi)鄙回流,開且在熱再生塔頂部引起的溫度升高只有1.4℃。而在裝置的實(shí)際運(yùn)行期間,觀察到的溫度第40卷第1期劉成等:She煤制甲醇之 Largi低溫甲醇洗出口H2S超標(biāo)淺析123升高為8.4℃。排除換熱器E15217或El5218的問題對(duì)裝置運(yùn)3.3.4加強(qiáng)水冷器的清洗行的影響。循環(huán)水中加入殺菌劑后、細(xì)菌尸體附著在水冷器的管程表3.1.2換熱器E15219(克勞斯氣再加熱器)和E15220(克勞斯面、增大了熱阻,降低了換熱效率嚴(yán)重時(shí)還可造成設(shè)備堵塞氣/尾氣換熱器)問題如果水冷器長時(shí)間使用可能造成泄漏和結(jié)垢,酸性氣體會(huì)引起將E520的出口溫度由-35℃更換為+40℃。溫度+40℃循環(huán)水系統(tǒng)pH值降低,對(duì)設(shè)備有腐蝕。是在裝置運(yùn)行期間測(cè)得的溫度。升高的溫度會(huì)造成到Cl520433.5增大甲醇洗冷區(qū)CO2解吸量(熱再生塔)回流甲醇的更高溫度,與上述的效果一樣。該模擬CO2解吸制冷是甲醇洗的冷源之一。在冷區(qū)解吸量的大小在熱再生塔頂部造成的溫度升高只有07℃。而在實(shí)際的裝置直接影響冷量平衡。為了提高節(jié)流閃蒸制冷效果我們盡可能降運(yùn)行期間觀察到的溫度升高為84℃。排除換熱器E15219或低解吸和閃蒸的壓力。冷區(qū)CO2解吸主要在2塔及3塔,所以必El5220的問題對(duì)裝置運(yùn)行的影響。須保證兩塔壓差,以保證富甲醇的循環(huán)。3塔操作上保證適3.1.3對(duì)泵P15206(熱再生塔回流泵)問題的調(diào)查當(dāng)?shù)臍馓岬獨(dú)饬刻峁┳銐虻慕馕苿?dòng)力在增加氣提N后,給系充降溫起了很大的作用。如泵P15206或回流管線的設(shè)計(jì)或施工過小,即使在閥門全3.3.6通過適當(dāng)降低再生塔再生壓力。開的情況下,T15201(回流槽)也將會(huì)出現(xiàn)溢流。在回流槽不出隨著操作壓力下調(diào),甲醇沸點(diǎn)亦隨之下降,在保證再生度的現(xiàn)溢流的情況下,就不會(huì)對(duì)C15204(熱再生塔)的溫度有影響。情況下,適當(dāng)降低操作壓力,可減少熱量向系統(tǒng)冷區(qū)的輸入,有如果兩臺(tái)泵pl5206B同時(shí)運(yùn)行可以保持Tl5201的液位穩(wěn)定,利于貧甲醇的降溫。就不會(huì)對(duì)其它設(shè)備造成影響。T15201的溢流只能是其它方面的影響。4結(jié)語32H2S超標(biāo)問題分析系統(tǒng)改造和操作調(diào)整之后,進(jìn)主洗塔粗煤氣溫度比之前降(1)粗煤氣中H2S含量高(超Irg設(shè)計(jì)指標(biāo)0.176%);低3℃,甲醇循環(huán)系統(tǒng)溫度明顯比之前低很多,凈煤氣H2S超標(biāo)(2)E15214未投循環(huán)水溫度高于設(shè)計(jì)值和循環(huán)量不符合,問題得到了解決。Shl煤制甲醇項(xiàng)目中, Lurgi低溫甲醇洗裝置導(dǎo)致系統(tǒng)溫度高,精洗甲醇溫度高于設(shè)計(jì)值7℃,硫化氫吸收段已經(jīng)運(yùn)行三年,在其表現(xiàn)出諸多優(yōu)越的同時(shí)也暴露了不少問題,洗滌甲醇溫度高于設(shè)計(jì)溫度14℃,再吸收塔底端出口甲醇溫度像象H3S超標(biāo)的問題等。原因有很多主要有:系統(tǒng)目前所處的狀高于設(shè)計(jì)值11℃。其結(jié)果導(dǎo)致甲醇吸收能力降低3;態(tài)、公用工程的供給和操作的缺陷等。解決再生問題解決冷量(3)入夏以來冷量損失比較嚴(yán)重主循環(huán)系統(tǒng)溫度持續(xù)上損失問題,H2S超標(biāo)的問題也就得以解決。故對(duì)于裝置存在的不同問題要從系統(tǒng)角度出發(fā)尋找優(yōu)化和改造的突破口。這次的成(4)甲醇再生不合格實(shí)際運(yùn)行過程中是37mgkg,嚴(yán)重超功改造和操作革新大大延長了合成催化劑的壽命取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。出設(shè)計(jì)指標(biāo)。3.3針對(duì)問題的改進(jìn)措施參考文獻(xiàn)3.3.1氨冷凍系統(tǒng)技改加管道泵—增加氨冰機(jī)負(fù)荷[1]王顯炎,鄭明峰,張駿馳. Linde與Lugi低溫甲醇洗工藝流程分析在保證工藝正常的情況下,盡量增加氨壓縮機(jī)負(fù)荷。但在J].煤化工,2010,146(1):34-37增加負(fù)荷的過程中,出口溫度壓力成為制約冰機(jī)高負(fù)荷運(yùn)行的[2]李雪平,李惠英低溫甲醇洗煤氣硫含量超標(biāo)原因及操作調(diào)整[J]煤氣與熱力,2003,23(1):39-40瓶頸,并進(jìn)行了論證和計(jì)算發(fā)現(xiàn)降低冰機(jī)出口壓力可以增加冰[3]郭建民低溫甲醇洗工藝探討[].內(nèi)蒙古石油化.,0,5:5機(jī)負(fù)荷,于是提出壓縮機(jī)出口氨冷器管道泵。在管道泵安裝投用之后冰機(jī)將入口壓力由-28kPa降到-37kPa,CO2洗滌甲4]李正西塞勒克索爾( Selexol)氣體凈化工藝[J化工廠設(shè)計(jì),醇溫度降低5℃6,進(jìn)口粗煤氣溫度降低3℃。1981(3):48-603.3.2對(duì)E15214進(jìn)行全面技改--整體更換5]朱世勇,環(huán)境與工業(yè)氣體凈化技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社2001:256-257E15214作為熱再生塔出口冷器器,投用與否對(duì)系統(tǒng)循環(huán)影[6龐利峰張敬忠王洪記我國新型高效氣體凈化溶劑NHD的開發(fā)響很大,重新計(jì)算更換新?lián)Q熱器,投用后主循環(huán)系統(tǒng)降溫5℃左應(yīng)用現(xiàn)狀[J].四川化工與腐蝕控制,2000,3(6):32-377]亢萬忠,唐宏青.低溫甲醇洗工藝技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展[J].大氮肥,3.3.3系統(tǒng)保冷效果1999,22(4):259-262從實(shí)際運(yùn)行設(shè)備入手,杜絕冷區(qū)的塔體、罐、管線的跑冷嚴(yán)8]王一中“煤代油”改造工程凈化工藝路線選擇[J.大氮肥,199重的現(xiàn)象。冷損主要集中在冷區(qū)塔體、泵體的出入口截止閥及18(6):401-403法蘭大自動(dòng)調(diào)節(jié)閥及截止閥周圍。保溫層破裂及保溫局部缺9)H. Wesis. I Rectisol wash purification of partial oxida.casSeparation and Purification, 1988, 2(12): 174-175失冷損就比較大。中國煤化工CNMHG