化工進展2015年第34卷第1期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS應(yīng)用技術(shù)低溫甲醇洗技術(shù)在16萬噸/年煤制油裝置中的應(yīng)用齊亞平,張培忠,于化龍(內(nèi)蒙古伊泰煤制油有限責任公司,內(nèi)蒙古鄂爾多斯0103000摘要:介紹了伊泰16萬噸/年煤制油示范項目中低溫甲醇洗工芑的應(yīng)用情況,闡述了該工藝在安裝和運行中存在的問題以及改進措施。運行結(jié)果顯示,改造效果較好,甲醇消耗控制在1.13kg/m3,系統(tǒng)中的水含量降低至0.5%以下,用變換氣代替低壓蒸汽毎年節(jié)約燕汽用量60680t。分析了該工藝流程的特點。實踐證明該工藝先進成熟,凈化度高且凈化氣質(zhì)量穩(wěn)定,能夠滿足生產(chǎn)需要,在煤炭間接液化示范裝置中的應(yīng)用是成功的關(guān)鍵詞:煤制油;低溫甲醇洗;合成氣凈化;酸性氣脫除中圖分類號:F426.72文獻標志碼:A文章編號:1000-6613(2015)01-0285-04DOI:10.16085/sn.1000-6613.2015.01.050Application of Rectisol wash process in 160000 t/a coal to liquids plantQI Yaping, ZHANG Peizhong, yU Hualong(Inner Mongolia Yitai Coal to Liquids Co, Ltd, Erdos 010300, Inner Mongolia, China)Abstract: Application of Rectisol wash process in the Yitai 160000 t/a coal to liquids demonstrationproject is introduced. The problems of installation and operation, and the improvement measures arepresented. Operation results show that good improvement is achieved, methanol consumption iscontrolled at 1. 13kg/m, water content is reduced to less than 0.5%o, shift gas instead of low pressuresteam saves steam consumption by 60680 t/a. The characteristics of the technological process isanalyzed. Application of the Rectisol wash process in indirect coal liquefaction demonstration plant issuccessful. It is an advanced process with high degree of purification and stable quality of purified gasKey words: coal to liquids; Rectisol; coal gas purification; sour gas removal低溫甲醇洗( Rectisol)工藝是20世紀50年代油等氣體凈化裝置中34。隨著我國現(xiàn)代煤化工的初由德國林德( Linde)公司和魯奇( Lurgi)公司發(fā)展,低溫甲醇洗工藝裝置逐漸向大型化、節(jié)約聯(lián)合開發(fā)的一種用于高濃度酸性氣體的凈化工藝。化,環(huán)境友好型發(fā)展,成為現(xiàn)代新型煤化工特別是與聚乙二醇二甲醚法( Selexol)、N甲基吡咯烷酮大型煤化工裝置的首選浄化工藝法( Purisol)等酸性氣物理吸收工藝相比,采用低內(nèi)蒙古伊泰煤制油有限責任公司16萬噸/年煤溫甲醇洗工藝具有氣體凈化度高、選擇性好,并且間接液化示范項目于2006年5月開工建設(shè),2009可濃縮H2S氣體做為克勞斯( Claus)硫回收原料氣年3月20日首次投料試車成功,打通了全部流程」同時副產(chǎn)高純度CO2氣體等特點2。1953年,在200年3月27日順利產(chǎn)出我國煤間接液化工業(yè)化南非 Sasol建成第一個用于處理魯奇( Lurgi)加壓第一桶合格成品油。主要工藝過程為:以煤為原氣化制煤氣的工業(yè)規(guī)模示范裝置。20世紀0年代料,水煤漿加壓氣化產(chǎn)生的粗煤氣經(jīng)中溫耐硫變換末,我國引進了三套由林德( Linde)設(shè)計的低溫甲單元部分變換,調(diào)節(jié)H2CO比后,經(jīng)低溫甲醇洗裝醇洗裝置。隨著工藝的不斷優(yōu)化和改進,低溫甲醇洗工藝被廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外合成氨、城市煤氣、工收稿日期:2014-10-17:修改稿日期:2014-10-23。第一作者:齊亞平(1966—),男,高級工程師,從事企業(yè)管理、煤化業(yè)制氫、甲醇合成、煤制天然氣、煤制烯烴、煤制工技術(shù)革新與突破、中國煤化工CNMHG化工進展2015年第34卷置脫除酸性氣后,送至油品合成單元合成油品吸收塔底部預(yù)洗段。至今,通過多次工藝優(yōu)化和調(diào)整,已達到滿負1.2原料氣H2SCO2吸收荷、長周期、連續(xù)穩(wěn)定運行。低溫甲醇洗裝置在原料氣進入HS吸收塔下部預(yù)洗段,在此微量煤間接液化示范裝置中起著至關(guān)重要的作用,其的組分如NH3和HCN等被一股來自H2S吸收塔進對合成氣凈化程度的高低以及其運行的穩(wěn)定性,料冷卻器的小流量-50℃過冷富甲醇液洗滌。預(yù)洗直接影響油品合成單元的正常生產(chǎn)和催化劑的使甲醇通過HS吸收塔塔底液位閥控制離開,進入預(yù)用壽命。幾年來,對低溫甲醇洗工藝進行了若干洗甲醇閃蒸加熱器換熱后溫度升至10℃,在預(yù)洗次技術(shù)優(yōu)化,達到了良好的效果,完全滿足煤間閃蒸罐閃蒸再生。接液化對凈化合成氣的要求經(jīng)過預(yù)洗的氣體通過升氣管進入H2S吸收塔上1低溫甲醇洗工藝流程簡介部主洗段。來自CO2吸收塔塔底的CO2飽和甲醇在H2S吸收塔主洗段洗滌H2S和COS。來自CO2吸收伊泰16萬噸/年煤制油低溫甲醇洗工藝流程見塔塔底的部分富CO2甲醇溶液經(jīng)過HS吸收塔進料圖1冷卻器換熱至-50℃,通過正比于原料氣流量的流1.1原料氣的預(yù)冷量比例控制加入至H3S吸收塔的頂部。富H2S甲醇變換氣基本參數(shù)如下:流量1780m/h,溫溶液通過液位閥控制離開H2S吸收塔主洗段集液度40℃,壓力3.5MPa(A);組成為28.36%(摩槽,送至中壓閃蒸塔閃蒸再生。總硫含量低于爾分數(shù),下同)CO2和0.034%H2S。10u幾脫硫氣體離開H2S吸收塔塔頂進入CO2吸來自變換單元的變換氣,經(jīng)過原料氣/凈化氣收塔下部的CO2洗滌冷卻段換熱、原料氣深冷氣,將原料氣冷卻至10℃左右CO2吸收塔中,氣體吸收采用再吸收塔來的閃進入氨洗滌塔以降低NH3和HCN含量,原料氣岀蒸再生的-53℃冷甲醇作為主洗甲醇,熱再生塔來氨洗滌塔塔頂與循環(huán)氣混合后,噴入由CO吸收塔的熱再生的-48.6℃冷甲醇作為精洗甲醇。精洗甲進料泵來的小流量甲醇液體防止水低溫結(jié)冰。最醇通過正比于氣體流量的流量比例控制加入至CO2后,原料氣經(jīng)終冷換熱器進一步冷卻,通過氣液分吸收塔塔頂。離器,分離后的氣體(-21.0℃,3.43MPa)進入H2SCO2吸收塔塔頂凈化氣(CO2≤0.064%,H2S+克勞斯氣去硫回收3西l5放空凈化氣趴變換氣l617/18/19k自制冷單元液氮一圖1伊泰16萬噸/年煤制油低溫甲醇洗工藝流程簡圖H2S吸收塔:2CO2吸收塔:3—中壓閃蒸塔:4—再吸收塔:5—熱再生塔:6—甲醇水塔:7—尾氣洗滌塔:8氨洗滌塔;9—氣液分離器;10—回流罐;11—熱變換氣分離器;12—HS吸收塔進料泵;13—主洗泵:14-CO2吸收塔進料泵;15—循環(huán)氣壓縮機;16—原料氣深冷器7—貧甲醇過冷;18—甲醇循環(huán)冷卻器;19—閃蒸甲醇深冷器:20再冷卻器中國煤化工器CNMHG第1期齊亞平等:低溫甲醇洗技術(shù)在16萬噸/年煤制油裝置中的應(yīng)用·287·表1酸性氣脫除主要工藝指標遮擋板,改變氣體的流向。同時,避免高速流動酸性氣指標CO2氣體直接進入百葉窗,進而防止帶走更多的樣品氣CO2(體積分數(shù))/甲醇。原料氣24.26-37.38500~1700將再吸收塔三段中第93塊至第89塊塔板去凈化氣掉,每塊塔板的板間距為430mm,增加2150mm的空間;將尾氣洗滌甲醇的分布器分別通過第93塊CoS≤10μL)在原料氣終冷換熱器和原料氣凈化至第89塊塔板引至第88塊塔盤上,在第93塊塔板氣換熱器復熱,回收冷量后浄化產(chǎn)品氣[30℃,橫梁上新增絲網(wǎng)除沬器,尾氣出口原有除沫器3.3MPa(A)]送出界區(qū)。酸性氣脫除主要工藝指標保留。見表1。對再吸收塔進行了技術(shù)改造和優(yōu)化,每噸油甲2低溫甲醇洗裝置運行情況醇消耗控制在606kg,即1.12kg/m3(凈化氣)遠低于同類型低溫甲醇洗裝置甲醇消耗量119kgm3(凈21基本情況化氣)的指標。16萬噸/煤間接液化示范項目低溫甲醇洗裝3.2降低甲醇循環(huán)中水含量改造置于2009年3月底試車成功,達到50%負荷,2009在洗氨塔和H2S吸收塔之間,增設(shè)氣液分離年12月,達到100%負荷。從2011年7月開始至器,并將氣液分離器分離下的溶液引至熱再生塔回今一直以105%以上的高負荷運行,平均日產(chǎn)各類流罐,由熱再生回流泵打到熱再生塔頂部,流經(jīng)塔油品500噸盤后在熱再生塔底部通過再沸器實現(xiàn)甲醇中水的濃2,2存在問題縮,再生塔底部的液體送到精餾塔進行甲醇/水的(1)再吸收塔在現(xiàn)場安裝時發(fā)現(xiàn)問題:再吸收精餾,脫除部分水分。為了進一步降低貧甲醇中水塔二段甲醇進料口和CO2產(chǎn)品氣出口幾乎在同一標含量,減少甲醇循環(huán)量,減少冷量損失,又進行了高。這樣,在實際生產(chǎn)中,高速流動的CO2會夾帶第二次改造,將甲醇水分離器分離下的溶液直接引著大量的甲醇來不及破沫沉降,并且超過了氣相出至甲醇水分離塔,進行處理。通過技術(shù)改造,有效口除沫器能力,造成大量的甲醇消耗,影響裝置的防止了低溫甲醇洗系統(tǒng)中的水含量長時間超標。從正常生產(chǎn);再吸收塔三段設(shè)計中存在問題:甲醇進而避免了設(shè)備腐蝕。同時也降低了熱再生塔的熱量料口和尾氣放空口的凈高度為250mm。在生產(chǎn)負消耗荷100%時,塔板的液層厚度約100~250mm,加33氨過冷器和再冷卻器加副線上泡沫層高度,實際操作中已經(jīng)十分接近氣相出口在2014年的大檢修中,對低溫甲醇洗裝置中的下沿,會存在嚴重的氣液夾帶現(xiàn)象,造成甲醇消氨過冷器和再冷卻器增加了副線,以便在氨過冷器耗增加,甚至影響裝置的正常運行。和再冷卻器發(fā)生泄漏時,可在線隔離檢修,避免引(2)原工藝流程中,變換氣經(jīng)洗氨塔后直接進起甲醇循環(huán)系統(tǒng)中NH3含量超標甚至發(fā)生NH3結(jié)入H2S吸收塔,這樣變換氣會夾帶大量水汽進入甲晶,從而引起非計劃停車。檢修后系統(tǒng)貧甲醇中醇循環(huán)系統(tǒng),從而引起貧甲醇中水含量增加,影響NH3含量恢復到小于30mg/L的水平。對H2S和CO2的吸收,同時增加冷量的消耗(3)2014年4月,在日常分析數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)貧4煤間接液化低溫甲醇洗的技術(shù)特點甲醇中NH3含量增大。經(jīng)過一段時間的分析排除,41甲醇消耗低找到了貧甲醇中NH3含量超標的原因,是低溫甲醇甲醇有很強的吸收能力,這就意味的甲醇循環(huán)洗裝置中氨過冷器發(fā)生泄漏,造成甲醇循環(huán)系統(tǒng)量和再生量較少。甲醇對HS、CO2等酸性氣體有NH3含量增高,因氨過冷器沒有副線,無法切出在很強的吸收能力,而對N2、CO及CH4等氣體的吸線檢修消漏。收能力較小,如表2所示。相比于合成氨裝置,要3技術(shù)改進措施及效果求凈化氣中的CO2濃度小于20~30uLL;煤制油裝置中低溫甲醇洗裝置凈化后的合成氣是用于油品3.1再吸收塔改造合成,凈化氣中的CO2體積分數(shù)保證值只要小于在再吸收塔二段原CO2氣出口的百葉窗前增設(shè)1%即可,因TH中國煤化工用較小的貧CNMHG化工進展2015年第34卷表2氣體在-40℃甲醇中的相對溶解度的的酸性氣脫除技術(shù),在伊泰16萬噸/年煤制油示范組分項目已經(jīng)歷5年多的運行,雖然存在一些問題,但相對溶解度593.61.00.0270.0120005800023是經(jīng)過改進和優(yōu)化后達到了較好的效果,即:甲醇消耗控制在1.13kg/m3(凈化氣);甲醇循環(huán)系統(tǒng)中甲醇流量即可達到CO2吸收要求的水含量降低至0.5%以下;用變換氣代替低壓蒸同時對再吸收塔進行了技術(shù)改造和優(yōu)化,甲醇汽每年節(jié)約蒸汽用量60680t。實踐證明低溫甲醇洗消耗控制在606kg油,即113kg/m3(標況下,凈技術(shù)是可以滿足油品合成需要的,其在煤間接液化化氣)遠低于同類低溫甲醇洗甲醇消耗1.19kg/m3示范裝置中應(yīng)用是成功的,為未來大規(guī)模煤間接液(標況下,凈化氣)的指標?；椖康慕ㄔO(shè)積累了豐富的技術(shù)經(jīng)驗、提供了有力4.2甲醇循環(huán)系統(tǒng)中水含量低的技術(shù)保證和支持甲醇循環(huán)系統(tǒng)中貧甲醇中的水含量由改造前參考文獻1%左右,降到改造后小于0.5%,極大地降低了甲醇循環(huán)系統(tǒng)中的水含量,進而減少了冷量消耗,降[1] Koytsoumpa E I, Atsonios K, Panopoulos K D, et al. Modelling and低了低溫甲醇洗系統(tǒng)中的甲醇循環(huán)量production[J] Applied Thermal Engineering, 2015, 77(in progress4.3蒸汽消耗低[2]劉慶.NHD和低溫甲醇洗酸性氣脫除工藝的比較和選擇J.煤化甲醇的沸點溫度為64.7℃,甲醇再生消耗的熱量少,同時本低溫甲醇洗裝置采用熱變換氣作為熱[3]趙鵬飛,李水弟,王立志.低溫甲醇洗技術(shù)及其在煤化工中的應(yīng)再生再沸熱源,從而極大地減少低壓蒸汽的用量,用[.化工進展,2012,31(11):24422448只在開停車過程中使用低壓蒸汽,從而進一步減少14 angele Gatti, emanuele MartellI, francois Marechal,et了低壓蒸汽的用量。在正常工況下,節(jié)省低壓蒸汽Review, modeling heat integration and improved schemes of用量7585kg/h,年節(jié)約蒸汽用量60680,按30元esses for CO cap70(2):1123-1140.計,每年節(jié)省運行成本182萬元。[5] Li Sun, Robin Smith. Rectisol wash process simulation and analysis[JI5結(jié)語[6]何鵬,李榮,馬永賢.降低低溫甲醇洗工藝甲醇消耗技術(shù)改造J低溫甲醇洗技術(shù)作為大型新型煤化工項目首選石油化工應(yīng)用,2013,31(3):94-95一一一也一公一一一一一一必也一也必一也西一一一一必一一化學工業(yè)出版社好書推薦固體氧化物燃料電池新型材料UTI YANGHUAWU馬文會、于潔、陳秀華著固體氧化物燃料電池本書主要結(jié)合國內(nèi)外固體氧化物燃料電池材料的硏究進展,探討鈣鈦礦型復合氧化物電新型材料解質(zhì)材料、陰極材料和陽極材料及其組成單電池的制備工藝和性能,以期對固體氧化物燃料電池技術(shù)的研究有所推動?？晒氖鹿腆w氧化物燃料電池和新材料硏究與開發(fā)的科研人員、企事業(yè)單位的技術(shù)人員和管理人員閱讀,也可供能源、化學、材料等相關(guān)專業(yè)教師和學生參考心書號:9787122212382定價:680元☆出版時間:2014年10月開本:1如需更多圖書信息,請登錄www.cip.com.cn服務(wù)電話:010-645188864518899(銷售中心)也可登錄當當網(wǎng)、京東商城、卓越網(wǎng)搜索書名下單購買郵購地址:(100011)北京市東城區(qū)青年湖南街13號化學工業(yè)出版社如要出版新著,請與編輯聯(lián)系。聯(lián)系電話:010-64519433中國煤化工CNMHG