2013年第17期內(nèi)蒙古石油化工19低溫甲醇洗在殼牌煤制氫裝置應(yīng)用淺談徐龍龍(中國神華煤制油鄂爾多斯煤制油分公司,內(nèi)蒙古鄂爾多斯071209)摘要:本文對低溫甲醇洗氣體凈化工藝基本原理及影響甲醇吸收效杲的因素及其在我廠殼牌煤制氮裝置應(yīng)用過程中正常運行操作調(diào)整進(jìn)行了簡單介紹,提出了對甲醇損耗的應(yīng)對措施、同時對低溫甲醇洗工藝運行過程存在的主要問題及處理方法做出了總結(jié)。關(guān)鍵詞:低溫甲醇;工藝原理;甲醇損耗;工藝問題中圖分類號:TQ52文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-7981(2013)17-0019-03我公司殼牌煤制氬氣體凈化工段采用的低溫甲表1低溫甲醇洗原料氣組成醉洗工藝( Rectisol Proces9是由德國林德( Linde)成分H2co2N2 Co Ar H,s+ COS H,O CH公司和魯奇( Lurgi)公司共同開發(fā)的采用物理吸收mol%5538.55.01.00.040.080.30.04法的一種酸性氣體凈化工藝,該工藝以拉烏爾定律和享利定律為基礎(chǔ),使用甲醇作為吸收液來完成吸原料變換氣與-50℃以下的噴淋甲醇溶液在吸收、再生循環(huán)。該工藝于1954年首先用于南非煤收塔中逆流接觸,有選擇性的脫除了變換氣中的加壓氣化工業(yè)裝置的煤氣凈化隨后相繼用于凈化HS、CO2等酸性氣。甲醇洗滌塔中分段完成酸性氣城市煤氣中的硫化物輕質(zhì)油、CO2以及從變換氣中體的吸收,在H2S濃縮塔完成CO2氣體的再生和富提取高純度H2、天然氣脫硫等的氣體凈化裝置中甲醇液中H、COS濃縮,在氣提塔中完成CO2氣體20世紀(jì)60年代以后,隨著以油渣和煤為原料的大型的氣提再生,在熱再生塔中主要完成HS、COS的熱合成氨裝置的出現(xiàn)低溫甲醇洗的這一技術(shù)也得到再生,出酸性氣體脫除工序的酸性氣中HS濃度要了廣泛應(yīng)用口。求大于25%(V),在甲醇脫水塔中完成甲醇溶液吸1低溫甲醇洗吸收工藝簡介收的水分分離。完全再生后的貧甲醇經(jīng)甲醇循環(huán)泵1.1工藝原理簡介利用低溫甲醇洗脫除粗煤氣中的酸性氣體是加壓后進(jìn)人吸收塔。為了保證甲醇洗工藝過程冷量平衡,配合甲醇洗工藝一般有一套制冷裝置我廠使個物理吸收和解吸的過程。在高壓、低溫的條件下用的是氨冰機(jī)制冷。粗煤氣中的H、CO2、COS、氰化物、不飽和烴類等物質(zhì)極易溶解于極性溶劑甲醇中,而在減壓時,它們凈化氣又很容易從溶劑中解吸出來。H1SCO2在甲醇溶劑變挨氣中的溶解度能較好地服從亨利定律(P=EXi),它隨洗滌塔壓力升高,溫度降低而增大,甲醇從一20℃降到富甲醇40℃,CO2溶解度約增加6倍,在低溫下-40~硫化氫濃縮塔CO尾氣50℃時,H2S的溶解度差不多比CO2大6倍,這樣就富甲醇有可能選擇性地從原料氣中先脫除H2S,而在甲醇再生時先解吸CO2。因此,在高壓,低溫進(jìn)行吸收塔H2S、CO2等酸性氣體。當(dāng)系統(tǒng)壓力降低CO2先解富甲醇吸,溫度升高時,溶液中溶解的H2S氣體后釋放,實熱再生塔現(xiàn)溶劑的再生過程貧甲醇1.2工藝流程筒介我公司是將來自變換工序的(溫度:40℃,壓力:水塔甲醇污水34MPa,流量:271242Nm3/h。)通過低溫甲醇洗得圖1低溫甲醇洗工藝流程圖到合格的凈化氣。原料變換氣主要成分下表:收稿日期:2013-06-1520內(nèi)蒙古石油化工2013年第17期表生產(chǎn)控制及消耗指標(biāo)2.3吸收塔的操作壓力項目設(shè)計指標(biāo)由享利定律可知提高操作壓力相當(dāng)于提高氣相吸收壓力/MPaCO2分壓,吸收效果也會提高。但壓力過高,會增加處理氣量/m3h-1271242設(shè)備投資和壓縮氣體無用功。我廠凈化洗滌塔的壓甲醇溶劑溫度/℃力取決于氣化來的合成氣壓力(。系統(tǒng)采用殼牌氣凈化氣出口CO2/%≤2化爐造氣,進(jìn)甲醇系統(tǒng)的變換氣壓力設(shè)計值3凈化氣出口總硫/ppm≤0.1ppm4MPa,為了穩(wěn)定系統(tǒng)壓力,為保護(hù)設(shè)備安全防止超酸性氣中H2S濃度/%≥25壓,將出甲醇洗系統(tǒng)保壓放空閥壓力設(shè)定高于正常濃縮塔塔頂尾氣H2S/ppm<10壓力0.05~0.1MPa。甲醇中水含量0.5%2.4甲酵溶液的質(zhì)量循環(huán)甲醇中的水含量是正常生產(chǎn)中的重要控制2影響甲醇吸收的因素以及操作調(diào)整指標(biāo),較高的水含量不但會影響甲醇的吸收效果,還2.1循環(huán)甲醇溫度會增大對設(shè)備的腐蝕。系統(tǒng)水含量異常升高時,應(yīng)及溫度對各種工藝氣體在甲醇中的溶解度影響較時提高甲醇脫水系統(tǒng)運行負(fù)荷以盡快降低系統(tǒng)甲大。操作溫度升高會使二氧化碳硫化氫等氣體在醇水含量,控制系統(tǒng)甲醇含水量在0.5%以下,水含溶劑中的溶解度下降,對吸收過程不利因此溫度越量最大不超過2%同時對可能導(dǎo)致系統(tǒng)水含量升高低溶解度越大所以較低的貧甲醇溫度是操作的目的原因進(jìn)行逐一排查并加強(qiáng)日常系統(tǒng)內(nèi)臨水介質(zhì)標(biāo)(貧甲醇溫度為-50℃以下)。系統(tǒng)配有一套氨壓換熱內(nèi)漏情況檢查。為了實現(xiàn)甲醇循環(huán)利用,達(dá)到良縮制冷系統(tǒng)提供冷量補充、甲醇解吸、循環(huán)水帶來的好的吸收效果,必須很好的實現(xiàn)甲醇再生,系統(tǒng)利用冷量控制來達(dá)到所需要的操作溫度。熱再生塔脫去循環(huán)甲醇中的硫化物,控制貧甲醇中21.1氨冷凍系統(tǒng)冷量補充監(jiān)控提供冷量的氨冷硫化物20mg/L,并將出再生塔HS濃度大于25%直器出口甲醇溫度,通過加減液氨量來嚴(yán)格控制甲醇接去硫磺回收。出口溫度在設(shè)計范圍內(nèi)。值得注意的是由于液氨閃3甲醇損耗與應(yīng)對措施蒸速度比較快,正常生產(chǎn)時對氨冷器液位的監(jiān)控調(diào)造成甲醇損失的根本原因由于甲醇易揮發(fā),而整較為嚴(yán)格以防造成氨壓縮制冷系統(tǒng)波動且飽和蒸汽壓小,所以低溫甲醇洗裝置正常運行時212低溫甲醇洗系統(tǒng)中絕大部分的冷量是甲醇系統(tǒng)溫度、壓力的穩(wěn)定控制調(diào)整對減少系統(tǒng)甲醇損解吸產(chǎn)生的。主要靠氣提氮氣破壞H2S濃縮塔與汽耗尤其重要。我廠低溫甲醇洗系統(tǒng)甲醇損失主要存提塔氣液平衡解析CO2提供冷量。按系統(tǒng)負(fù)荷來控在以下幾個方面,同時對其采取的主要控制調(diào)整措制H2S濃縮塔與汽提塔的氣提氮氣流量確保出H2S施如下。濃縮塔頂部氣體HS《10ppm。過高的汽提氮氣量可3.1出吸收塔凈化氣中央帶甲醇能會帶來塔頂尾氣中的H2S含量升高及物料消耗的盡量降低循環(huán)甲醇溫度,避免該系統(tǒng)壓力、液位大量增加導(dǎo)致的浪費,過低的汽提氮氣量可能會解及甲醇循環(huán)量大幅波動及液泛現(xiàn)象產(chǎn)生。析冷量不足,而且有可能導(dǎo)致后續(xù)酸性氣濃度及熱3.2排出CO2尾氣中夾帶甲醇負(fù)荷的影響因此氣提氮氣調(diào)節(jié)極為重要。增加冷凍單元的負(fù)荷,降低系統(tǒng)的甲醇溫度,根2.1.3循環(huán)水換熱器提供冷量我公司有生產(chǎn)調(diào)度據(jù)系統(tǒng)的負(fù)荷和尾氣中甲醇中的分析數(shù)據(jù)來適當(dāng)調(diào)控制循環(huán)水溫度要求不高于26℃(。整氣提氮的量,穩(wěn)定CO2解吸塔及尾氣洗滌塔的操2.2循環(huán)甲醇量作,避免CO2解吸塔系統(tǒng)壓力及液位波動產(chǎn)生液泛甲醇循環(huán)量直接影響氣體凈化度。吸收劑甲醇現(xiàn)象同時根據(jù)系統(tǒng)的負(fù)荷和尾氣洗滌塔的負(fù)荷盡溶液的流量與變換氣量成正比,所以單位時間洗滌可能的關(guān)小尾氣的旁路閥。甲醇的流量越大,越有利于吸收變換氣中的HS、3,3精慵塔底排出廢水中殘存甲醇CO2。在其他操作條件不變的情況下,循環(huán)量太小,穩(wěn)定脫水塔操作:保證塔頂壓力穩(wěn)定,嚴(yán)格控制會減小吸收推動力,原料氣中H2S、CO2較易洗凈。塔底溫度,避免液位大幅波動,保證塔底外排水指標(biāo)循環(huán)量太大,又會增加動力設(shè)備的負(fù)荷,造成能量的合格。不必要浪費。正常調(diào)節(jié)時注意理論計算循環(huán)量和實3.4排放酸性氣中夾帶甲醇際操作經(jīng)驗來調(diào)整同時注意在盡量保證在滿足吸避免該系統(tǒng)壓力發(fā)生較大的波動同時注意避收效果的前提下,采取盡可能低的甲醇循環(huán)量,以提免熱再生塔出口酸性氣溫度、及分離罐液位滿液位高甲醇溶液吸收飽和度,盡量減少系統(tǒng)冷量損失。現(xiàn)象產(chǎn)生。2013年第17期徐龍龍低溫甲醇洗在殼牌煤制氫裝置應(yīng)用淺談213.5檢修過程的甲醇消耗以及系統(tǒng)跑冒滴漏情況器,降低系統(tǒng)甲醇固含量,并新増備用濾芯一套,盡損耗量縮短過濾器停用時間。③進(jìn)一步細(xì)化低溫甲醇洗加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)控,有泄漏及時處理。裝置開停工狀態(tài)管理,特別是低溫甲醇洗裝置在停由上述3,1、3.2造成的甲醇損失,約占系統(tǒng)甲工大修時,注意系統(tǒng)設(shè)備保護(hù),盡量減少開塔、器,及醇總消耗損失的90%以上,因此在正常生產(chǎn)時,加強(qiáng)時檢修、及時封閉,少讓空氣流通,如有氮氣應(yīng)盡量對該兩因素的控制調(diào)整,對減少系統(tǒng)甲醇消耗損失,使用氮氣保護(hù),盡量減少停工狀態(tài)下的系統(tǒng)腐蝕情具有決定性意義。我廠低溫甲醇洗裝置開車運行以況產(chǎn)生。來,系統(tǒng)甲醇損耗情況逐年得以改善,當(dāng)前低溫甲醇43備用泵必須處于備用狀態(tài)洗系統(tǒng)甲醇消耗基本維持在37kg/h以下。所有用于連續(xù)運行的甲醇泵都配有一臺備用低溫甲醇洗工藝存在的主要問題泵,并每隔15天將所有運行泵切換到備用泵。所有4.1甲醇洗配套的氯冷器換熱能力下降彩響了甲處于備用泵(冷泵)打開入口閥打開最小流量閥和醇吸收效果限流孔板管線上預(yù)冷閥,密封罐投用。在泵故障時,由于氨冷卻器內(nèi)漏,造成液氨中出現(xiàn)帶水,總控應(yīng)立即切換到備泵上,并查明故障原因,把故障處理人員無法及時、準(zhǔn)確的調(diào)整氨冷器液位,導(dǎo)致低溫甲掉使泵重新備機(jī)或投人運行。醇洗系統(tǒng)氨冷器制冷效果下降。由于生產(chǎn)運行情況5結(jié)束語下氨冷器處于負(fù)壓狀態(tài),不具備排氨的條件,只能采低溫甲醇洗工藝吸收效果與操作溫度、壓力、甲取降低甲醇循環(huán)量等其他措施維持生產(chǎn)運行,后經(jīng)醇質(zhì)量、以及合理匹配循環(huán)甲醇量有密切關(guān)系實際系統(tǒng)停車時,對氨冷器進(jìn)行排放置換,解決了這一問生產(chǎn)過程中,合理控制吸收因素,對裝置穩(wěn)定運行有題。由此經(jīng)驗告知我們正常生產(chǎn)時定期檢查水冷器重要意義的內(nèi)漏情況,為甲醇換熱效果和氨冰機(jī)穩(wěn)定運行提通過系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整,有效的降低了裝置甲醇供了有利保障。損失。降低甲醇消耗,不僅減少了能源的浪費,而且4.2低涇甲醇洗工藝對甲醇的清潔度要求比較高有較好的社會效益環(huán)境效益。循環(huán)甲醇在吸收了煤氣中的水、二氧化碳、硫化在裝置正常運行過程中,發(fā)現(xiàn)問題,及時采取相氫、氨、粉塵等雜質(zhì)以后,雖經(jīng)后序分離裝置再生分應(yīng)的措施解決,避免非計劃停車,確保裝置長周期運離,但一些微小雜質(zhì)會積存在循環(huán)液中。為保證循環(huán)行甲醇溶液的清潔度,分別在硫化氫濃縮塔底部出口、熱再生塔底部出口設(shè)有甲醇過濾器。過濾在運行過[參考文斌]程中系統(tǒng)微小雜質(zhì)和硫化氫與鐵接觸時能生成硫化[1]賀永德.現(xiàn)代煤化工技術(shù)手冊[M]北京:化學(xué)鐵我廠由于以前沒有完全投用此過濾經(jīng)常開旁路工業(yè)出版社,2010在長時間的運行過程中,系統(tǒng)積累了大量的雜質(zhì),最[2]煤制氫裝置操作手冊凈化分冊(神華煤制油后導(dǎo)致過濾器后繞管換熱器阻力增加,循環(huán)甲醇量廠)受限,經(jīng)過反復(fù)清洗過濾器,配臨時氮氣鼓氮與停車[3]張成祥,戚紅,淺談低溫甲醇洗工藝[J].應(yīng)用注水鼓氮清洗法,最后逐漸好轉(zhuǎn)。因此我們使用繞管能源技術(shù),2007,(9)換熱器的低溫甲醇洗工藝,一定要保證甲醇溶液清[4]姚玉英,化工原理[M].天津:天津大學(xué)出版潔度。主要采取的措施如下:①工藝上加強(qiáng)對系統(tǒng)甲社,2005醇溶液的管理,對甲醇循環(huán)溶液pH水含量的嚴(yán)格5]丁武松,尚乃明,低溫甲醇洗高負(fù)荷穩(wěn)定運行工藝指標(biāo)監(jiān)控管理,減少了低溫甲醇洗系統(tǒng)腐蝕及操作條件探討[.中氮肥,2003,(6)結(jié)垢形成條件。②嚴(yán)格投用甲醇循環(huán)系統(tǒng)中的過濾methanol in low temperaturewash in Shell Coal hydrogen production device applicationAbstract: This paper gives a brief introduction about the basic principles of the process of utilizingmethanol in low temperature to purify gas and the factors influencing the absorption effect of methanol aswell as the common running operation of this technology applied in the plant of obtaining hydrogen bycoal, and proposes some countermeasures the loss of methanol, meanwhile, we also make a summaryabout the main items and treatment methods during the running process of utilizing methanol in low tem-perature to purify gasKey words: Methanol in low Temperature; Process principle; Methanol loss process problems