Apr.2005化肥設(shè)計(jì)第43卷第2期Chemical Fertilizer design2005年4月低溫甲醇洗裝置玲量不足原因分析及解決方案吳文德,張海軍,門路,徐建民2(1.大化有限責(zé)任公司集團(tuán)公司,遼寧大連116032;2.中國五環(huán)化學(xué)工程公司,湖北武漢430079)摘要:介紹了低溫甲醇洗裝置冷量損失情況,通過模擬軟件RPS96的計(jì)算數(shù)據(jù),對(duì)冷量不足問題產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析,提出了相應(yīng)解決措施。改進(jìn)效果表明,甲醇吸收溫度在85%以上負(fù)荷條件下可維持在-58.5℃(設(shè)計(jì)值-55℃),增加O產(chǎn)品氣3500kgh,減少循環(huán)氣壓縮機(jī)負(fù)荷18.6%。關(guān)鍵詞:低溫甲醇洗;冷量;解吸制冷中圖分類號(hào):TQ113.254文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1004-8901(2005)02-0038-03Cause Analysis about Insufficient Refrigeration Capacity in Low TemperatureMethanol Washing Device and Its Solvable SchemeWU Wen-de, ZHANG Hai-jun, MEN Lu, XU Jian-min(1. Group Company, Dalian Chemical Company Ltd. Dalian Liaoning 116032 China;2. China Wuhuan Chemical Engineering Corporation, Wuhan Hubei 430079 China)Abstract: The situation of loss of refrigeration consume was introduced for low temperature methanol washing device, through the calculating dataof analog software RPS96, reason of problem caused by insufficient refrigeration capacity was analyzed and the appropriate solvable measures werepresented, the improved result indicates that the absorbing temperature of methanol can be kept at -58 5 t (design value -55 C)under conditionof load more than 85%, thus the Co2 product gas 3 500 kg/h can be increased, and 18. 6% load of recycling gas compressor can be reducedKey words: low temperature methanol washing; refrigeration capacity; refrigeration by adsorption大化集團(tuán)公司合成氨裝置凈化工段采用林德公回低溫甲醇洗;⑤吸收OO等雜質(zhì)氣體的富甲醇,司“低溫甲醇洗工藝”,該工藝為一步法吸收HS、降壓解吸制冷。詳情見表1。CO2的六塔聯(lián)合流程,凈化吸收設(shè)計(jì)溫度為-55表1供冷情況一覽表℃,在凈化原料氣的同時(shí),為聯(lián)堿工藝提供CO2冷量來源換熱設(shè)備供冷量/kW氣。自開車以來,低溫甲醇洗裝置在高溫季節(jié)冷量環(huán)冷卻水甲醇冷卻器(E1)不足的問題十分明顯,成為限制生產(chǎn)負(fù)荷的瓶頸液氨蒸發(fā)甲醇氨冷器/甲醇冷卻器325.6/890.4/133.5(F06)/甲醇冷凝器(其中吸收溫度最高達(dá)-47℃,生產(chǎn)負(fù)荷僅維持在低溫空氣空冷器182070%)。經(jīng)過幾年的生產(chǎn)實(shí)踐和技術(shù)改進(jìn),問題基600*合成氣合成氣甲醇冷卻器甲醇冷共計(jì)2567本得以解決。卻器(E05)原料氣冷卻器CO2、HS解吸循環(huán)氣閃蒸罐呷甲醇閃蒸罐1低溫甲醇洗的冷量來源OO2解吸塔/H2S濃縮塔冷量來源為:①循環(huán)冷卻水,利用32℃的循2裝置冷損情況及原因分析環(huán)水通過甲醇冷卻器(E11)換熱,為再生后的貧甲醇提供冷量;②低壓液氨蒸發(fā),在負(fù)壓(-30kPa)(1)保冷效果裝置設(shè)計(jì)操作條件為25℃,條件下利用液氨蒸發(fā),通過3臺(tái)換熱器分別對(duì)甲醇最高為30℃,而大連地區(qū)夏季30℃以上氣溫要持洗滌塔上塔中段抽出的甲醇和熱再生塔尾氣進(jìn)行冷作者簡介:吳文德(1963年-),男,遼寧撫順人,1986年畢業(yè)于沈卻;③低溫空氣,通過空冷器為熱再生塔尾氣提供陽化工學(xué)院無機(jī)化工專業(yè),高級(jí)工程師,現(xiàn)從事化肥生產(chǎn)技術(shù)的開第2期吳文德等低溫甲醇洗裝置冷量不足原因分析及解決方案39續(xù)1~2個(gè)月。從現(xiàn)場冷區(qū)塔、罐、管線等低點(diǎn)滴水連,罐體設(shè)有低壓N2接口及壓力表,底部有油排現(xiàn)象可以判斷跑冷情況比較嚴(yán)重。利用大連理工大放口學(xué)“低溫甲醇洗模擬軟件RPS96”版進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果具體操作步驟為:氨冷器投用時(shí)打開底部導(dǎo)表明:設(shè)備表面平均冷損在75Wm2以上,冷損總淋,液位計(jì)高低點(diǎn)閥門與儲(chǔ)罐連通,定期(2~3d量相當(dāng)于氨冷負(fù)荷的20.7%,而設(shè)計(jì)冷損率僅為氨或視使用情況而定)關(guān)閉上述3個(gè)閥門,導(dǎo)人低壓冷負(fù)荷的5.5%左右。N2,將分離出的油從罐底排出,排油完畢后關(guān)閉低(2)換熱器工作狀況循環(huán)水冷卻器、氨冷壓N2恢復(fù)到積油狀態(tài)。這樣就可以在不停車狀態(tài)器、空氣冷卻器存在問題較多。由于設(shè)備泄漏等原下間斷排油,以增加氨蒸發(fā)供冷能力。另外,在停因常導(dǎo)致全廠循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)惡化,細(xì)菌、濁度等車檢修期間用N2對(duì)氨冷器殼程進(jìn)行吹掃,以降低指標(biāo)上升,p值不穩(wěn)定,使換熱器甲醇冷卻器甲醇系統(tǒng)開車?yán)鋮s降溫時(shí)間。(E11)內(nèi)壁結(jié)垢嚴(yán)重,總傳熱系數(shù)只有設(shè)計(jì)值的35.5%。液氨系統(tǒng)經(jīng)過改造后,雖然在低壓冰機(jī)出液氨冷卻器□口增加了油分離器,但液氨帶油現(xiàn)象仍然存在,大量潤滑油隨液氨進(jìn)入氨冷器,并隨著氨的蒸發(fā)而逐低壓氮?dú)鉂u積存在換熱器內(nèi),附著在U形管外表面,從而增加了熱阻,降低了換熱效率。由于氣溫為非人為控油分離緒制因素,因此高溫對(duì)空冷器影響最為直接,大量甲液氨導(dǎo)淋廢油排放醇蒸汽(熱再生塔尾氣)不能冷凝回流而后滯,經(jīng)過圖1氨冷器排油裝置甲醇冷凝器氨冷后才被冷凝下來,致使H2S分離罐(3)更換修補(bǔ)跑冷嚴(yán)重部分的保冷材料。利用液位不穩(wěn)定,當(dāng)液位過高時(shí)有可能觸動(dòng)聯(lián)鎖開關(guān),大連理工大學(xué)“低溫甲醇洗模擬軟件RPS96”對(duì)整從而影響壓縮機(jī)的運(yùn)行套設(shè)備進(jìn)行溫度模擬計(jì)算。結(jié)果表明:冷區(qū)甲醇洗(3)OO2解吸制冷情況在所有冷量來源中,滌塔、O2解吸塔、H2S濃縮塔3塔冷損率為120CO2解吸制冷是低溫甲醇洗冷量的主要來源。經(jīng)過Wm2,C2解吸塔OO2氣人甲醇冷卻器(E08)管與設(shè)計(jì)值核對(duì)發(fā)現(xiàn):①O2閃蒸塔、CO2解吸塔氣線及換熱器整體部分冷損率為266w/m2,甲醇泵體閃蒸量較低;②甲醇熱再生塔因超壓而使蒸汽量(P02)、甲醇泵(P03)出入口處冷損率為170W/m2。加不上;③塔頂酸性氣體組分中O2含量比設(shè)計(jì)值對(duì)跑冷嚴(yán)重的部分更換新型保冷材料,使冷量損失高出十幾個(gè)百分點(diǎn)。由以上現(xiàn)象可以判斷,大量的降低了126%。CO2因操作工藝參數(shù)不合理沒有在冷區(qū)內(nèi)解吸,而(4)增加循環(huán)水冷卻器。由于氣溫升高時(shí)生產(chǎn)操作上沒有有效的控制手段,從而導(dǎo)致空氣冷卻器是隨著甲醇進(jìn)入熱再生系統(tǒng)升溫后才徹底釋放出來。這樣不但沒有起到制冷的作用,還增加了熱再水冷卻器與空氣冷卻器并聯(lián)使用,相關(guān)流程見圖2。去界區(qū)外3解決措施及效果甲醇冷卻器來(1)針對(duì)循環(huán)水水質(zhì)惡化、換熱器結(jié)垢問題,甲醇水分離器來HS壓縮機(jī)利用停車機(jī)會(huì)對(duì)全廠循環(huán)水換熱器進(jìn)行徹底查漏并CO解吸塔次性處理,清理循環(huán)水池底部污泥,對(duì)原殺菌劑有一定抗藥性而影響殺菌效果的問題,采用定期更甲醇冷卻器HS濃縮塔換殺菌劑或配合使用的方法,同時(shí)增加旁流池過濾NH (V) NH, (L)量,盡可能地降低濁度。另外,利用高壓水槍對(duì)甲圖2新增水冷器流程醇冷卻器(E11)管程污垢進(jìn)行清理,對(duì)部分換熱效1—熱再生塔;2-空冷器;3水冷器;4五S閃蒸罐;5回流果差的換熱器每年進(jìn)行1次化學(xué)清洗泵;6-HS餾分換熱器;7-甲醇冷卻器;8-H2S分離罐(2)針對(duì)液氨帶油問題,增加了氨冷器排油儲(chǔ)吸收了H2S、OO2的富甲醇減壓到~300kP罐,裝置簡略示意見圖1。將氨冷器底部液氨導(dǎo)淋氣提再生后,進(jìn)入熱再生塔加熱精餾,以徹底脫除40化肥設(shè)計(jì)2005年第43卷甲醇由H2S閃蒸罐分離,經(jīng)回流泵打回?zé)嵩偕敹?以減少甲醇水蒸氣平衡水量,設(shè)計(jì)參數(shù)調(diào)整前部用作回流液。由于氣溫上升空冷器供冷不足導(dǎo)致后對(duì)比見表2。甲醇蒸氣后滯,經(jīng)H2S餾分換熱器、甲醇冷凝器冷表2工藝參數(shù)調(diào)整前后對(duì)比卻后至H2S分離罐。由于該罐容積較小,底部去防凍注射去水分離水分?jǐn)?shù)甲醇量塔甲醇量底部溫度洗滌水解吸壓力H2S濃縮塔管線較細(xì)(φ38mm),排液不及時(shí)可引/kg /kgh/℃kg.h起液面上漲,達(dá)到聯(lián)鎖值而導(dǎo)致循環(huán)氣壓縮機(jī)/H2S設(shè)計(jì)值>4501800138-1433500240-30壓縮機(jī)自動(dòng)停車。壓縮機(jī)停車又會(huì)引起熱再生塔波原操作值50018001393500280動(dòng),甲醇再生不徹底,吸收效果下降,最終導(dǎo)致甲調(diào)整后62600醇系統(tǒng)全面惡化為解決這一問題,增設(shè)了1臺(tái)水冷器(其能力經(jīng)過調(diào)整,甲醇含水量(設(shè)計(jì)值為小于2%)從為滿負(fù)荷條件下可以單獨(dú)使用)與原空冷器并聯(lián)使%降至0.2%,吸收能力大為加強(qiáng),在85%負(fù)荷條用,增加了人為控制手段,這樣既可以使甲醇再生件下洗滌甲醇量較設(shè)計(jì)值可降低20%,從而增加了平穩(wěn)進(jìn)行,又可以減少運(yùn)行不穩(wěn)定、換熱不充分而富甲醇中O2飽和度,有利于解吸制冷。造成的冷量損失。(6)對(duì)部分保壓系統(tǒng)進(jìn)行了改造,適當(dāng)降低甲(5)增加CO2解吸制冷能力。甲醇吸收CO醇再生塔操作壓力。在原工藝流程設(shè)計(jì)中是一個(gè)放熱過程,而解吸OO2則是一個(gè)吸熱制冷過滌塔和閃蒸塔由1個(gè)保壓閥進(jìn)行保壓,為了保證甲程,其吸收、解吸過程遵循亨利定律。由亨利定律可知,氣體的分壓越大,在溶液中求兩塔壓力必須維持在185Pa左右,而甲醇再生的溶解度也就越大。因此,增加氣體的壓力,有利塔與O2水洗塔間物料靠差壓輸送,此差壓值必須于氣體的吸收;降低氣體的壓力,有利于氣體的解保持在大于125kPa,由此,限制甲醇再生塔操作吸。實(shí)驗(yàn)表明:當(dāng)溶質(zhì)和溶劑一定時(shí),在一定溫度壓力必須大于300kPa。保壓系統(tǒng)改造措施為:增下k為定值,而且甲醇溶液的溶解度隨著溫度的下加1個(gè)保壓閥以對(duì)OO2閃蒸塔單獨(dú)保壓,這樣就可降而顯著增加,故吸收過程要求在盡可能低的溫度以降低CO2水洗塔的操作壓力,從而降低甲醇再生下進(jìn)行。塔的操作壓力。由于操作壓力降低,甲醇沸騰溫度欲實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),降低OO2解吸壓力是一種有也相應(yīng)降低,從而減少了塔底再沸器低壓蒸汽投用效手段,但因設(shè)備的固有缺陷,HS濃縮塔保壓閥量,減少了向甲醇系統(tǒng)的熱量輸人。相應(yīng)操作參數(shù)即使在全開狀態(tài)下,壓力仍在70kPa左右,雖然維對(duì)比見表3。持CO解吸塔和H2S濃縮塔之間甲醇輸送壓差設(shè)表3操作壓力與溫度及蒸汽用量對(duì)比計(jì)值為80kPa,但實(shí)際生產(chǎn)中壓力低于110kPa時(shí)操作壓力/Pa260甲醇循環(huán)就中斷。因此,在H2S濃縮塔壓力降低的甲醇沸騰溫度℃109.1107.1104.6101.7問題沒有解決之前,降低CO2解吸塔的操作壓力是低壓蒸汽用量/kgh15412534452895253不可能的,CO2解吸塔操作壓力始終在190kPa左(7)在保證液氮洗冷箱內(nèi)不過冷、排液暢通無右(設(shè)計(jì)值高限為180kPa)。阻、洗滌塔差壓在正常范圍、燃燒氣中CO和CH4經(jīng)過論證和實(shí)踐證明,增加CO2飽和度從而增含量在允許范圍內(nèi)的前提下(燃料氣體積分?jǐn)?shù)中強(qiáng)解吸制冷能力是可行的。欲提高甲醇中C2飽CO41.8%、CH11.4%),調(diào)整配氮及精配氮用和度就得減少甲醇洗滌量,但其前提是保證凈化氣量,盡量在冷箱內(nèi)實(shí)現(xiàn)合成氣配氮過程,降低冷箱微量CO2不超標(biāo)。因此,首先要解決的問題是提高內(nèi)各物流溫度,從而達(dá)到提高對(duì)甲醇洗工序供冷量甲醇的吸收能力。采取的措施是盡量增加甲醇水分能力的目的。離塔工作負(fù)荷,降低甲醇中水含量,從而達(dá)到增強(qiáng)以上改造方案實(shí)施后,經(jīng)過高溫季節(jié)生產(chǎn)操作吸收能力的目的。檢驗(yàn),效果顯著。其中甲醇吸收溫度在85%以上負(fù)工藝調(diào)整思路為增加入醇水分離塔甲醇量,具荷條件下可維持在-58.5℃(設(shè)計(jì)值-55℃),向體操作改進(jìn)為增加防凍注射甲醇量,增加熱再生塔外界提供CO2產(chǎn)品氣增加了3500kg/h,循環(huán)氣壓去醇水分離塔甲醇量,減少入塔洗滌水,在廢水中縮機(jī)負(fù)荷減少了18.6%。