第28卷第4期天津化工Vol 28 No 42014年7月Tianjin Chemical IndustryJul. 2014·科研與生產(chǎn)丁辛醇合成氣及氫氣改造方案研究和選擇任兆平張衛(wèi)波(天津渤化永利化工股份有限公司,天津300420)摘要:目前,永利化工新區(qū)正處于丁辛醇擴(kuò)建裝置的投料試車階段,結(jié)合煤氣化現(xiàn)有負(fù)荷條件下,合成氨甲醇裝置進(jìn)行技術(shù)改造,保證丁辛醇雙套裝置高負(fù)荷運(yùn)行。關(guān)鍵詞:氫氣;精合成氣;負(fù)荷;洗滌;凈化氣doi:10.3969/ssn.1008-1267201404.011中圖分類號:TQ22312文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B文章編號:1008-1267(2014)04-0030-031改造前氫氣合成氣來源簡介2改造存在的問題及解決方案來自合成氨變換裝置的變換氣和未變換氣經(jīng)21送丁辛醇的產(chǎn)品氣質(zhì)量問題過低溫甲醇洗裝置將氣體中絕大部分的CO2H2S目前,送往丁辛醇的產(chǎn)品氫氣為997%以上脫除干凈,之后進(jìn)入到變壓吸附裝置(簡稱PSA)。(CO2工況下),精合成氣的CO含量48%~49%,N2變壓吸附的基本原理是利用吸附劑對吸附質(zhì)小于2%,HC為10~1.05;其他雜質(zhì)微量。在不同分壓下有不同的吸附容量,并且在一定壓力經(jīng)過與丁辛醇分廠交流得知:產(chǎn)品氫氣中的下對被分離的氣體混合物的各組分又有選擇吸附CO會使雜醇增加,最終丁辛醇產(chǎn)品質(zhì)量下降;精合的特性,加壓吸附除去原料氣中雜質(zhì)組分,減壓脫成氣中的HS含量會引起催化劑中毒,要求在01附這些雜質(zhì)而使吸附劑獲得再生。因此,采用多個10%以下,其他雜質(zhì)如氮?dú)?、二氧化碳、等均為惰性吸附?循環(huán)地變動所組合的各吸附床壓力,就可氣體,對丁辛醇的產(chǎn)品質(zhì)量沒有太大影響,這也為以達(dá)到連續(xù)分離氣體混合物的目的下一步產(chǎn)品氣來源上提供了前提條件變壓吸附裝置分為兩個系統(tǒng),一個系統(tǒng)為提氫22送丁辛醇的產(chǎn)品氣量來源問題段,另一各系統(tǒng)為預(yù)處理系統(tǒng)。提氫系統(tǒng)是將來自合成氨的PSA裝置滿負(fù)荷設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為酸脫變換氣脫除其中的甲醇、一氧化碳和二氧化碳16920Nmh的氫氣和26880Nmh的精合成氣,而等雜質(zhì),以得到氫純度≥99%合格產(chǎn)品氫氣送目前PSA制氫實(shí)際能力為21820Nm3h往丁辛醇裝置。預(yù)處理系統(tǒng)是將來自酸脫未變換氣而兩套丁辛醇裝置在100%負(fù)荷情況下:以及來自一氧化碳冷箱的粗氫氣脫除其中的甲醇、精合成氣220002=44000Nm/h氧化碳和二氧化碳等雜質(zhì)而得到精合成氣。由于氫氣11500×2=23000Nm/h精合成氣中的氫碳比偏小,因此從制氫后引一股氫很顯然,氫氣以及合成氣的氣量均不能滿足丁氣進(jìn)行氫碳比的調(diào)節(jié),從而使精合成氣的氫碳比達(dá)辛醇的需要。到丁辛醇要求指標(biāo)后送往丁辛醇。如圖1所示。221氫氣來源目前,永利化工已經(jīng)與渤化石化簽訂協(xié)議,采糖臺成氣購PDH(丙烷脫氫)項(xiàng)目的副產(chǎn)氫氣,但由于PDH開工晚于丁辛醇二期,所以當(dāng)前還不能解決現(xiàn)在氫氣供應(yīng)不足的問題,合成氨PSA裝置就算超負(fù)荷運(yùn)行也就只能滿足產(chǎn)品氫氣的需求,而對于精合成氣酸配未變換氣FA預(yù)處理中的配氫量則無法滿足。酸脫變換氣FA氧丁辛醇一期由于精凵中國煤化工要求其他雜質(zhì)不會對丁CNMHG又考慮酸脫出收稿日期:201403-03第28卷第4期任兆平等:丁辛醇合成氣及氫氣改造方案研究和選擇口的變換氣中的氫氣含量為95.2%,氮?dú)?43%,二72%,實(shí)際CO供應(yīng)量僅為2677Nm}h。即使把未氧化碳含量0001%硫化氫含量01×10%以下,能變換氣產(chǎn)能發(fā)揮110%,C0供應(yīng)量仍的較大的缺口。夠滿足丁辛醇精合成氣的需要,為此,在酸脫變換2222甲醇凈化后合成氣氣出口去PSA裝置的管線上加了一股富氫氣去精甲醇酸脫出口的合成氣各組分H165.54%;N2合成氣總管上用來給精合成氣進(jìn)行粗配,由丁辛醇1.37%);CO2961%;CO2.71%分廠進(jìn)行精配,以保證氫碳比合格這股合成氣由于含有二氧化碳近3%,作為丁2.2.2精合成氣來源辛醇的精合成氣會使丁辛醇的能耗增加很多;把這2221合成氨凈化后未變換氣股甲醇合成氣和一氧化碳冷箱的富氫氣并入PSA在現(xiàn)有的流程中精合成氣的主要來源是酸脫預(yù)處理中后,FA預(yù)處理能力不足,需要增加吸附的未變換氣以及來自一氧化碳冷箱的粗氫氣,未變塔和相應(yīng)的程控閥門。還要增加較大的投資。更關(guān)換氣生產(chǎn)能力本身的上限為110%,同時受變換氣鍵的是PSA周邊沒有安裝塔器和程控閥門的位置,負(fù)荷的影響其兩者關(guān)系見表1。因此這一處理方案仍然行不通。表1經(jīng)過討論研究,甲醇酸脫可以把合成氣中的未變換相對應(yīng)的氣量相應(yīng)變換系統(tǒng)相對應(yīng)的氣量CO2基本能脫除干凈,那這股氣體也可不經(jīng)過PSA系統(tǒng)負(fù)荷(洗滌后)最小負(fù)荷(洗滌后)預(yù)處理直接進(jìn)行配氣,這樣就解決了PA預(yù)處理110%4136288738工序的能力瓶頸,能夠達(dá)到精合成氣的要求。但甲100%38608醇合成氣中就缺少了CO2組分,為此,可以在CC72.5%壓縮機(jī)中間抽氣中有52MPa的產(chǎn)品CO2,把CO2配80%入甲醇合成氣中補(bǔ)充甲醇合成氣中缺少的CO2成70%份。這部分CO2中含總硫?yàn)?×10%以下。但已超過50%2306761994了甲醇合成允許的總硫含量,可以通過精脫硫的方表2為合成氨裝置在酸脫工序的負(fù)荷分配情式解決。況(單位Nm3h合成氣兩套丁辛醇需求CO供量為22000Nm沿h3方案流程簡介(見圖2)未變換氣生產(chǎn)能力為38608Nm}h,用于制取CO供31氫氣保持兩路源頭,以PDH為主以FA制氫醋酸去掉2000m0h,余下的氣量中CO含為為輔。PDH開車送氣則PSA制氫停車備用,PDH停PDH來氫氣9氫氣總管精合成氣去總管PA來氫氣甲醇凈化氣脫碳后氣體進(jìn)總管氫氣進(jìn)合成氨酸脫后辛醇一期合成裝置酸脫甲醇酸脫凈化氣去總管co冷箱辛醇二期CO冷箱富氫氣去PSAC02壓蠟脫壓縮酸脫圖2表2RWUI負(fù)荷RWU2負(fù)荷液氮洗負(fù)荷氨合成負(fù)荷丁辛醇用氣負(fù)荷氣量負(fù)荷氣量負(fù)荷氣量負(fù)荷氣量合成氣氫氣110%11125787727103222115%44399100%7975288738mTH84523530中國煤化工23470CNMHG82577100%386081930432天津化工2014年7月表3丁辛醇制氣的所有原料氣的成份項(xiàng)目未變換凈氣富氫氣甲醇凈化氣合成氨凈化氣氣量,Nm3/h19752521512000~13500~38000CO/mol%o72521348(13.05-37.05)Hymol %8428(5949~86.54)65.10CO/mol %o0.1922(0~035)3.1(2%-5%)Ar/mol00186(0~0.074)Nymol03953(039~0.87CH,OH/mol1.6295(0~22)0012壓力MPaa3.05~3.53.053.05-3.53.1車則開PSA送氫氣。其中丁辛醇制氣的所有原料氣受合成氣的能力限制,雙爐工況,完全可滿足丁辛成分見表3醇雙套100%以上負(fù)荷。單爐工況下,醋酸如開車,32精合成氣保持四路來源,合成氨未變換氣;合雙丁辛醇最高負(fù)荷僅為83%。如果停醋酸,雙丁辛成氨變換氣;甲醇變換氣;CO冷箱富氫氣。醇可達(dá)100%以上負(fù)荷。l)煤氣化開一臺爐醋酸同時開車,采用合成氨42PDH停車,只有PSA送氫氣,丁辛醇的生產(chǎn)能未變換氣、CO冷箱富氫氣。如PDH送氣,則不用合力受氫氣能力限制,最大能力為97%。雙爐情況下成氨變換氣。醋酸不開則沒有CO冷箱富氫氣;2煤合成氣可以保證能力,在單爐情況下開醋酸雙丁辛氣化開二臺爐,醋酸同時開車,采用合成氨未變換醇最高負(fù)荷僅為83%。如果停醋酸,雙丁辛醇可達(dá)氣;甲醇變換氣;CO冷箱富氫氣。如PDH送氣,則100%以上負(fù)荷。不用合成氨變換氣。如果PDH送氣不足,可用合成4.3只有在雙煤氣化爐運(yùn)行的情況下,合成氨甲醇氨變換氣補(bǔ)充。全開,才有可能將效益產(chǎn)品能力開足,PDH是否送33在精合成氣管線上裝有氫氣串流閥門,用于氫氫氣全廠影響較小,但PDH開車送氫氣,可節(jié)省合碳比調(diào)整。合成氣變換氣管線做為備用,在氫氣不成氨變換氣,以提高合成氨的生產(chǎn)能力?？梢园裀DH足的情況下投用,以保持丁辛醇的負(fù)荷水平。氫氣做為有效的補(bǔ)充,提高全廠產(chǎn)品的負(fù)荷率。方案的標(biāo)準(zhǔn)工況的對比5結(jié)束語通過此次技術(shù)方案的改進(jìn),能滿足丁辛醇雙套根據(jù)此方案,有四種標(biāo)準(zhǔn)的工況(見表4)。裝置的高負(fù)荷運(yùn)行,同時還有以下優(yōu)點(diǎn)。表45.1原流程為PSA裝置配氫,協(xié)調(diào)起來很復(fù)雜,現(xiàn)氣化爐、合成氨末變換、期了辛醇負(fù)荷二期丁辛醇負(fù)荷采用了總管制,丁辛醇裝置配氫就減少了中間環(huán)甲醇PDH情況按氫氣按合成按氫氣按合成節(jié),有利于氫碳比的調(diào)節(jié)。計(jì)氣計(jì)計(jì)氣計(jì)52原流程的FSA裝置為變壓吸附,這就造成出PDH開車送氫氣,煤氣口產(chǎn)品氣的壓力波動大,流量瞬間波動大的缺點(diǎn)化單爐、合成氨開、醋酸≥1.000.83≥1.00083現(xiàn)工藝流程中FSA裝置的制氫系統(tǒng)和預(yù)處理系統(tǒng)開、丁辛醇雙套作為備用,同時采用總管制,這就使得總管壓力保持PDH開車送氫氣,煤氣穩(wěn)定,有利于氫碳比的調(diào)節(jié)以及丁辛醇裝置的穩(wěn)定?；p爐、合成氨開、甲醇≥1.001.00≥1.001.00經(jīng)過此次改造,使操作靈活多樣,能夠在四種開、醋酸開、丁辛醇雙套標(biāo)準(zhǔn)工況以及四種非標(biāo)準(zhǔn)工況下使用,最大程度上PDH停車PSA送氫氣滿足生產(chǎn)的需要。煤氣化單爐、合成氨開、0.97≥0.980.97≥0.98目前二期丁辛醇已開至80%負(fù)荷,產(chǎn)品氣的質(zhì)丁辛醇雙套、醋酸停PDH停車PSA送氫氣量和氣量均能滿足裝置需要,但由于工況變動較為煤氣化雙爐、合成氨開、0.97100097100復(fù)雜,使得操作并日侖成氣最多由四股丁辛醇雙套、醋酸開氣組成,可中國煤化工動大,進(jìn)而使氫碳比波動CNMH續(xù)進(jìn)行優(yōu)化。4PDH開車并送足量的氫氣,丁辛醇的生產(chǎn)能力