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低温甲醇洗工艺改造方案探讨

作者：陈立新 王祥芬

来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》2010年第10期

摘 要:介绍了兖矿国宏化工有限公司500kt/a煤制甲醇中的低温甲醇洗装置存在的问题。针对这些问题提出了低温甲醇洗系统改造方案。 关键词:低温甲醇洗 改造 技术方案 0 引言

本厂是采用的以兖矿北宿矿的高硫煤为原料年产50万吨的甲醇项目。低温甲醇洗工艺采用的德国鲁奇专利,中国五环化学工程公司承担详细设计。整体工程干2006年1 2月建成并顺利投产。低温甲醇洗工艺采用的是鲁奇工艺。该工艺为七塔流程,以甲醇为吸收剂,在高压低温下对变换气中的H2S,COS,CO2实现一次性脱除,属物理吸收过程:吸收后的甲醇富液采用减压解析,气提和加热再生后循环利用。

本文就低温甲醇洗工艺运行过程中出现问题以及设计缺陷。针对问题加以改造,提出了自己的改造方案。

1 实际运行中存在的问题及原因分析

1.1 存在的问题一系统运行过程中出现了吸收塔11段L109积液现象严重的影响了系统的安全稳定运行。吸收塔工艺流程如下:气化过来的变换气进入吸收塔lV段的预洗段,在此微量组份如NH。和HCN被一小股来自H2S吸收塔进料冷却器(E2205)的低冷富甲醇吸收。其流量由FV07控制。涤完的含氨甲醇在液位LV08控制离开塔底去热再生塔下,预洗甲醇离开塔底,送到热再生塔再生。预洗后的气体通过一个升气管进入吸收塔…段的H2S主洗段,H2S和COS在此被来自吸收塔11CO2吸收段的含饱和CO2的甲醇所洗涤。洗涤流量由FV06控制。洗涤后的富H2S甲醇在LVlO控制下离开吸收塔去中压闪蒸塔闪蒸再生。脱硫后的气体通过另一个升气管进入吸收塔吸收段的低段洗涤部分。在T2201的CO2吸收段中,用冷的热再生后的甲醇作为精洗甲醇通过FV09进入吸收塔I段进行洗涤。流量由FV09控制。气体经塔顶换热去压缩合

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成。由于CO2的吸收热,甲醇温度显著升高,吸收能力下降。因此甲醇沿塔下流过程中要被引出冷却以提高吸收能力。

富CO2甲醇在CO2甲醇中间冷却器EO4中被制冷剂冷却后进入吸收塔ll段洗涤脱出完H2S和COS的原料气。吸收塔I段的甲醇进入E04的液位L109由管线上闸阀控制。宫碳甲醇一部分由液位LV10控制去中压闪蒸塔闪蒸,另一部分经E05换热冷却后去脱硫段及预洗段脱氨。工艺流程如图1

1.2 吸收塔积液分析根据鲁奇的设计资料处理气量在210000Nm/h吸收塔操作压力在5.4MPa甲醇循环量在FV09在349m/h。但是在加负荷过程中,当负荷气量在150000Nm/h,甲醇循环量FV09在250Nm/h左右,操作压力在4.2MPa的时候出现了L109积液问题,积液长达五六分钟这就导致了吸收塔去中压闪蒸塔的液位L110和L107的液位逐渐减低甚至有导致甲醇循环中断的情况;由于甲醇冷却是通过丙烯提高冷量的,这样就导致丙烯液位LVl 2不稳定从而导致丙烯冷冻系统也跟着波动;此外由于净化系统调节频繁造成甲醇温度升高对净化气的脱硫脱碳指标也有不小的影响。这样给系统稳定操作带来了极大的安全隐患加大了操作人员的劳动强度。初步排查是由于气阻大从而导致液不流畅。查设备资料并没有发现异常,经过操作实践将系统压力提高到4.8MPa可以改善气阻大导致的拦液现象,由于吸收塔操作压力受前系统制约不能提高到操作指标5.4MPa不能从根本上消除隐患。

1.3 改造方案针对这一问题我们认为控制好L109是系统稳定所在。由于我们平时操作中管线上的闸阀是不限量的,这恰恰是关键所在。所以我们将闸阀改为相应的自调阀门。通过改造效果来看问题得以彻底解决,消除了系统的安全隐患。

1.4 存在的问题二低温甲醇洗系统在紧急停车过程中,出现了出工段阀门关闭不及时以及净化气CO2成分难调节的问题。

1.5 分析以及改造方案净化气经吸收塔脱出后经E01换热后通过出工段一道阀门去压缩。由于系统开停车比较频繁导致阀门内漏比较厉害在2007年6月出现了一次合成塔超温事故。虽说主要原因是由于合成操作处理不当造成的。为了避免这一问题再次发生我们在出工段

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净化气管线上加了个快速切断阀UVll。自从安装运行来看效果比较好。当系统需要紧急停车时只要关闭UVll就能保证后系统的安全。这样给现场操作人员争取了大量的时间关闭出工段阀门。消除了安全隐患。此外我们在出工段大阀加了个4寸的副线,从副线净化气流量在全开的情况下能达到40000Nm/h。为了确保安全在副线上加了个自调阀门HV01并安装了前后截止阀门。流程见图2

我们知道系统压力不仅关系到低温甲醇洗工段外还影响到气化、变换、合成安全稳定运行。所以说大系统安全稳定来说压力稳定是首要条件。稳定压力可以通过合成气压缩机来粗调,通过调节HV01达到微调前系统压力来稳定生产系统达到了很好的效果。对于低温甲醇洗系统来说吸收塔的压力对脱硫脱碳都有很重要的影响。根据亨利定律可知压力越高,气体在甲醇中的溶解度越大。由于H2S的溶解度在同等条件下远大于CO2的溶解度。所以说只要是吸收塔压力只要不是大的波动对净化气的脱硫指标影响不大。然而CO2对压力很敏感。实践证明通过微调HV01改变压力0.05MPa就能影响到出口净化气的CO2指标改变在0.1%左右。从而达到合成气氢碳比的目的而对H2S的吸收没有明显的影响。这样做的好处主要可以用循环量来粗调净化气CO2含量,用HV01来微调系统压力达到精调CO2在一个平衡值。对于净化系统来说稳定循环量对于整个低温甲醇洗安全稳定运行有着至关重要的作用。 2 总结

低温甲醇洗工艺发展到今天已广泛应用到大规模的化工装置中,但是在各个厂的运行中会暴露新问题这就需要我们工艺人员及时分析并拿出解决方案使我们的装置长周期安全稳定运行。

参考文献: