3年6月Jun.201336卷第3Large Scale Nitrogenous Fertilizer IndustryVol 36 No. 3原料氣調(diào)整后低溫甲醇洗工藝改造方案研究謝東1,張述偉,莊會同2,李燕1,管鳳寶1(1.大連理工大學(xué)化工學(xué)院,遼寧大連16023;2.久泰能源科技有限公司,山東臨沂276017)摘要:針對低溫甲醇洗系統(tǒng)進(jìn)料組分變化和壓力降低的情況,結(jié)合原低溫甲醇洗工藝流程,運用通用化工過程模擬軟件進(jìn)行模擬與研究,形成改造工藝流程的方案,以達(dá)到投資少、耗能低的目的。關(guān)鍵詞:低溫甲醇洗進(jìn)料組分進(jìn)料壓力軟件模擬1概述應(yīng)用通用化工過程模擬軟件對該廠低溫甲醇洗系低溫甲醇洗工藝是一種在低溫下以工業(yè)甲醇統(tǒng)進(jìn)行全流程模擬,在掌握原裝置運行狀況基礎(chǔ)為吸收劑基于物理吸收的氣體凈化方法,多用于上,對后續(xù)改造工況進(jìn)行研究,為生產(chǎn)實踐提供指脫除原料氣中的H2S、COS、RSH、CO2、NH3、NO等導(dǎo)。雜質(zhì)。此工藝氣體凈化度高、選擇性好,脫硫脫碳可分段、有選擇的進(jìn)行,且利用HS的溶解度比2原工藝流程及模擬CO2的溶解度大得多的特點,可回收硫磺及副產(chǎn)高該廠低溫甲醇洗流程共有變換氣冷卻、硫化純度的CO2氣體氫/二氧化碳吸收、中壓閃蒸、二氧化碳解吸、硫化某化肥廠裝置由于低溫甲醇洗系統(tǒng)原料氣組氫提濃、熱再生、甲醇水分離幾部分組成。原低溫分變化,進(jìn)料壓力降低,需要對其進(jìn)行工藝改造,甲醇洗工藝流程如圖1所示。吸硫化氫原料氣塔p中壓閃蒸塔分離罐氧化碳變換氣解吸塔CO2產(chǎn)品氣凈化氣甲醇/二氧化碳分離罐體分離器克勞斯氣體脫鹽水放空尾氣甲醇水分離塔尾氣洗滌塔圖1低溫甲醇洗工藝流程(虛框中為改造后增加的部分)在進(jìn)行流程模擬之前,需要確定合適的物性計算方法。由于平衡計算和性質(zhì)計算的準(zhǔn)確程度收稿日期:2012-12-12;收到修改稿日期:2013-03-28作者簡介:謝東,男,1989年出生,大連理T大學(xué)化工學(xué)院化將影響模擬結(jié)果,所以物性方法的選擇對模擬結(jié)學(xué)程專業(yè)碩士在讀,從事化T過程模擬與優(yōu)化研究。聯(lián)系電話:果的影響是很大的13478945645;E-mail:xiedongdalian2008@163.com第3期謝東等,原料氣調(diào)整后低溫甲醇洗工藝改造方案研究該廠調(diào)整前原料氣進(jìn)料壓力為3249MPa,溫擬軟件的物性選擇決策樹,應(yīng)用適當(dāng)?shù)奈镄苑椒ǘ?0℃,流量為84375kmo/h,組成見表1。工藝進(jìn)行工藝模擬后,與設(shè)計值對比分析,見表2。要求:凈化氣中CO2含量不大于10×106,c02產(chǎn)品表1調(diào)整前原料氣組成氣純度大于985%,克勞斯硫回收的HS組成大于組分摩爾分?jǐn)?shù)%組分摩爾分?jǐn)?shù),25%。99240該廠低溫甲醇洗系統(tǒng)中主要包含CO2H2、00007CO、CH4、NH3、CH3OH、C2H6、ClH6、 CHa CrCIo、水等00533十幾種物質(zhì),屬于極性物系,不含電解質(zhì)。根據(jù)模H40221H-O02主要單元參數(shù)設(shè)計值與模擬值的對比凈化氣CO2產(chǎn)品氣HS酸性氣體參數(shù)設(shè)計值模擬值設(shè)計值模擬值設(shè)計值模擬值物流摩爾分?jǐn)?shù),%CO200010.001996539956772831726120665066900160.1170.1100.00l0CHO0.007000400310.116流量/( kmolh-)5024.0502231453.015304807壓力(表壓)MPa3.0513.05100740.099溫度/℃46.246.17-53.752.14824.652由表2可以看出,模擬值與設(shè)計值吻合度非較低高壓、低溫的條件有利于貧甲醇對酸性氣體常高。溫度、流量誤差較小,溫度最大相差16℃,的吸收。該進(jìn)料壓力相對較低,為使其達(dá)到凈化氣摩爾流量相對誤差最大為625%,組分的摩爾分?jǐn)?shù)的要求,貧甲醇的循環(huán)量需求增多,裝置主要塔的基本吻合。以上驗證了通過模擬軟件物性選擇決寸和機泵功率會相對較大;同時溶液循環(huán)量過策樹選出的物性適用于低溫甲醇洗系統(tǒng),可以利大,造成單位體積甲醇中溶解的氣體量減少,從而用該模型進(jìn)行以后的模擬改造研究2影響在甲醇下游閃蒸段的溫度,這些因素在一定程度上造成了進(jìn)二氧化碳吸收塔的貧甲醇溫度與3原料氣調(diào)整后的工藝改造研究其他裝置相比偏高。根據(jù)進(jìn)料壓力設(shè)計吸收塔的該廠原料氣調(diào)整后進(jìn)料壓力為2MPa,溫度操作壓力,同時為了使甲醇的循環(huán)量不至于太大℃流量為5357kmo/h,組成見表3。向系統(tǒng)中補充足夠冷量,對溫度較高的物流,增加3新原料氣組成氨冷器或加大已有氨冷器的冷負(fù)荷。組分CO2CoH2CH4N2HSHO2)進(jìn)料條件中可以看出H2含量高達(dá)520%摩爾分?jǐn)?shù),%270155201517701702383而CO2含量為27%,N2的含量也達(dá)到18%。雖然原料氣調(diào)整后流程的工藝要求凈化氣中CO2H2、N2難溶于貧甲醇但在吸收塔部分屬于高壓系摩爾含量小于05%,CO2產(chǎn)品氣純度大于985%,統(tǒng),也會有相對較多的有效氣和氮氣溶于甲醇中,克勞斯硫回收的HS組成大于25%,排放廢氣中造成后續(xù)中壓閃蒸塔有效氣的回收率受到限制和甲醇含量低于100×106。由于進(jìn)料壓力減小了1解吸塔解吸出的CO2產(chǎn)品氣含氮量偏高。為此應(yīng)MPa,因此相應(yīng)的調(diào)高了凈化氣中CO2含量,否則盡量降低中壓閃蒸系統(tǒng)的操作壓力,將硫化氫吸會造成貧甲醇的循環(huán)量太大。收段和二氧化碳吸收段中的甲醇進(jìn)行中壓閃蒸,通過對新的原料氣進(jìn)行分析,有如下幾個特閃蒸出的有效氣經(jīng)壓縮機壓縮后送到系統(tǒng)進(jìn)料氣點中,使更多的有效氣得到回收,防止有效氣帶到解1)原料氣壓力為21MPa,相對其他流程壓力吸塔中影響CO2產(chǎn)品氣的純度。170大我骰2013年第36卷3)原料氣中HS含量僅為0017%,而要求去塔底部,在足夠量的氮氣氣提條件下,通過設(shè)置克勞斯氣體HS濃度要大于25%以上。為達(dá)到克條HS提濃管線達(dá)到克勞斯氣體的要求。勞斯氣體的要求,可以采取以下措施3:①加大硫使用化工模擬軟件完成了將新原料氣應(yīng)用于化氫濃縮塔底氣提氮氣的量,使更多的CO3被氣低溫甲醇洗系統(tǒng)的全流程設(shè)計,針對流程模擬改提到尾氣中,濃縮H2S,同時也減小了熱再生塔的進(jìn)確定了各個塔設(shè)備的操作參數(shù)。熱負(fù)荷;②熱再生塔上段設(shè)置一個單獨的閃蒸段,根據(jù)模擬流程的尾氣排放中甲醇的含量高達(dá)將濃縮塔底部的甲醇經(jīng)過一系列換熱后,進(jìn)行一400×106,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于要求的最低排放標(biāo)準(zhǔn),所以在次減壓閃蒸,進(jìn)一步降低去熱再生系統(tǒng)CO2的量,流程中增加了尾氣洗滌塔,以確保放空尾氣達(dá)標(biāo)從而相對提高克勞斯氣中HS濃度;③設(shè)置一條模擬完成后的低溫甲醇洗工藝流程見圖1,相HS提濃管線,將去克勞斯的氣體一部分引回濃縮關(guān)物流數(shù)據(jù)見表4表4調(diào)整原料氣后的低溫甲醇洗流程模擬數(shù)據(jù)參數(shù)凈化氣CO3產(chǎn)品氣克勞斯氣體尾氣摩爾分?jǐn)?shù),%CO297830615882.0380.0740.00020.8350.00600.0015CHA0.6100.00234.5300.5960.3410.00027.320ho0.0070.05490.1200.0097流量/(kmlh-)3904.5壓力(表壓)/MPa0.0740.0990.014溫度/℃-46.424.610.7從表4中可以看出,在新的低壓原料氣條件于要求的98.5%以上,并且CO2產(chǎn)品氣量為527.6下,優(yōu)化后低溫甲醇洗流程中凈化氣、克勞斯氣kmoh,大部分的CO2隨尾氣排放到空氣中,CO2體、尾氣基本合格,但CO2產(chǎn)品氣純度僅97.8%,小回收率僅為36.6%,達(dá)不到工廠的回收要求。中壓閃蒸塔原料氣真空罐2真空屮醉二氧化碳熱再生塔克勞斯氣體分離器甲醇水分離塔廢水圖2采用真空解吸的低溫甲醇洗工藝流程為了回收尾氣中排放的CO2,可采用ⅨA回建議硫化氫濃縮塔底不采用氮氣氣提而采用降壓收或MEA、MDEA等回收,甚至可直接壓縮返回原(必要時抽真空)解吸的辦法,解吸得到的CO2氣料氣中,但這需要另外增加設(shè)備,并且能耗較大。體在壓縮機壓縮后經(jīng)過1臺換熱器降溫后打入二第3期謝東等,原料氣調(diào)整后低溫甲醇洗工藝改造方案研究171氧化碳解吸塔下段,作為CO2產(chǎn)品氣。采用真空解過程模擬軟件對該流程進(jìn)行模擬,得到CO2產(chǎn)品吸代替氮氣氣提的工藝流程見圖2。氣組成如表5表5采用真空解吸的低溫甲醇洗工藝流程產(chǎn)品氣組成CO2產(chǎn)品的氣流量為1433kmol/h,幾乎原料摩爾分?jǐn)?shù),%摩爾分?jǐn)?shù),%氣中的全部CO2都解吸到產(chǎn)品氣中,其純度高達(dá)99.24%。HS參考文獻(xiàn)HCHO00533[1]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H,O0肥,1999,22(4):259-263.采用真空解吸替代氮氣氣提的工藝流程,減2]錢華光張述偉管風(fēng)寶等低溫甲醇洗裝置工藝模擬及改造研究[J.大氮肥,2012,35(4):221-224少了硫化氫濃縮塔,并且因為沒有尾氣產(chǎn)生,所以[3]張文才,化肥油改煤工程低溫甲醇洗工藝設(shè)置特點分析也取消了尾氣洗滌塔,流程簡化了許多。運用化工大氮肥,2006,29(2):87-90TRANSFORMATION STUDY OF RECTISOL PROCESSWHEN CHANGING FEED GASXie Dong, Zhang Shuwei, Li Yan, Guan FengbaDepartment of Chemical Technology, Dalian University of Technology, Dalian 116023)g Huitong(iutai Energy Technology Co, Ltd, Linyi 276017)Abstract: A new Rectisol process with small investment and low energy compared with the previousone was obtained by using general chemical process simulation software in respect of change on feedstockcomposition and pressure reduction.Key words: Rectisol; feedstock composition; feeding pressure; simulation久泰能源建設(shè)年產(chǎn)50萬噸甲醇技改項目久泰能源集因三期甲醇技改項目由久泰化工科技股份有限公司投資興建,位于山東省臨沂市羅莊區(qū)北區(qū)工業(yè)因,總投資36億元,建設(shè)年產(chǎn)50萬噸甲醇生產(chǎn)裝置。該項目建設(shè)年限2012年12月至2014年底,前期手續(xù)辦理、場地平整已經(jīng)完成,廠區(qū)道路施工全面展開,鍋爐、空分、土建、安裝、監(jiān)理等招標(biāo)工作陸續(xù)進(jìn)行。隨著施工單位的確定和進(jìn)駐,以及氣化、鍋爐、輸煤系統(tǒng)等的開工,項目建設(shè)已進(jìn)入快速推進(jìn)階段。截至2012年底已完成工程投資6000萬元,計劃在2013年完成投資10億元。全部三期工程項目建成投產(chǎn)后,新增甲醇產(chǎn)能50萬噸,實現(xiàn)年產(chǎn)值21億元,年利稅17億元。汪家銘陜西龍華煤焦電集團(tuán)年產(chǎn)30萬噸尿素綜合利用項目開工陜西龍華煤焦電集團(tuán)有限責(zé)任公司年產(chǎn)30萬噸尿素綜合利用項目近日在神木縣孫家岔鎮(zhèn)燕家塔工業(yè)園區(qū)正式開工。該項目計劃總投資19.8億元,建設(shè)工期為3年。主要建設(shè)年產(chǎn)18萬噸合成、30萬噸尿素、30萬噸電石、96萬噸粉煤低溫干餾、30萬噸石灰等生產(chǎn)裝置。通過大型蘭炭小粒煤熱解綜合利用生產(chǎn)工藝,利用電石尾氣與部分焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)合成氨及尿素,剩余合成氮尾氣送出廠區(qū)用于發(fā)電。項目建成后,可實現(xiàn)原煤就地轉(zhuǎn)化和發(fā)展下游產(chǎn)業(yè),預(yù)計年產(chǎn)值20.6603億元、利稅超過3.2億元,創(chuàng)造勞動崗位1200多個,將龍華集團(tuán)打造成為一個煤電—化資源綜合利用的循環(huán)經(jīng)濟型產(chǎn)業(yè)集園。汪家銘