"煤代油"低温甲醇洗工艺流程改造方案的研究

2004年Large scale Nitrogenous Fertilizer Industry第27卷第5期“煤代油”低温甲醇洗工艺流程改造方案的研究杨谊张述伟陈晓嶂(大连理工大学化工学院,辽宁大连,116012)摘要采用低温甲醇洗净化系统模拟软件(RS)对某化肥厂的低温甲醇洗净化工艺流程的实际运行状况及设备能力进行分析,提出了原料由渣油改为煤后的低温甲醇洗工艺流程改造方案,为“煤代油”改造工程提供了可靠的依据关键词低温甲醇洗工艺流程改造艺成熟,广泛用于合成氨、甲醇、制氢和其他羟基目前我国大型合成氨生产装置绝大多数是从合成气体净化。国外引进的,许多以油为原料的生产企业,为了低温甲醇洗净化法是由德国 Linde公司和彻底改变合成氨生产亏损局面,开始酝酿将油头Iug公司在20世纪50年代共同开发的一种净化改为煤头,以降低生产成本。根据变换出口工艺方法,其优点:吸收能力大,气体净化度高,出口气中硫含量高和CO2分压大的特点,酸性气体脱中CO2可脱除至(10~20)×10-6,能将无机硫和除采用物理吸收法较为有利。按照吸收温度的不有机硫脱除干净(总硫小于01×10-6);甲醇具同,物理吸收法可分为冷法和热法两种。冷法以有较好的热稳定性和化学稳定性吸收酸性气体低温甲醇洗为代表,热法以 Selexol工艺最著名。后不发生降解,且低温下甲醇黏度小,因此具有良低温甲醇洗工艺采用冷甲醇做吸收剂,利用酸性好的传热和传质性能;吸收选择性好,同一条件下气体在低温甲醇中溶解度大的特性来脱除。该工CO2在甲醇中的溶解度比氢氮等气体大得多。C4氧化碳解吸图1某化肥厂低温甲醇洗装置工艺流程简图某化肥厂采用低温甲醇洗净化工艺,一步法中国煤化工3oo脱除硫化物与CO2,其工艺流程简图见图1。将原CNMH(,新疆人,硕士研究料改为煤后,低温甲醇洗装置的原料气量为原装生联系电话:13942604624杨谊等.“煤代油”低温甲醇洗工艺流程改造方案的研究293置设计的1.12倍,CO2含量比原设计值高出近5-2.6%、纯度偏差-0.4%;尾气100号物流流率个百分点,硫含量为0.88%,大大高于原设计值。偏差4.8%、温度偏差1.8K、CO2含量偏差2%;各本文采用低温甲醇洗净化系统模拟软件(RS),流股的温度偏差绝大多数在1~2K之内。从这针对原料气的改变,对其工艺流程进行模拟分析模拟结果来看模拟软件是可靠的,基本上可以提出工艺流程的改造方案,通过模拟计算达到了满足工程设计要求。工艺设计的指标,为老厂的改造提供了可靠的依从实际运行状况对原设计方案的分析从实际操作数据来看,换热器E16出口两物2低温甲醇洗净化系统模拟软件RPS简介流温度比设计值偏低较多,原料气在闪蒸罐Ⅴ1低温甲醇洗净化模拟系统为大连理工大学化闪蒸后,其冷凝液量偏大许多,原因是原料气中工学院开发的专用流程模拟软件,为工程师提供CO2部分冷凝下来。通过查CO2温熵图可知21个进行该工艺过程模拟计算的工具。CO2分压在23~25MPa情况下,CO2冷凝温度RPS系统既可以进行甲醇洗全流程的模拟也大约在258K,RFS软件计算值为256.7K,而现场可以进行有关单元设备的模拟。其中多级多组分操作在这一温度左右,可能会有CO2冷凝,根据原分离模块可用于多进料、多侧线复杂塔计算。吸料气组成,CO2浓度约为37.69%,CO2分压约为收型塔计算程序,可给出沿塔高汽液相负荷温286MPa。因此新设计中闪蒸罐Ⅵ的温度应在度汽液相组成等信息。精馏型塔计算程序,可给260K以上,以免CO2冷凝影响操作出沿塔高汽液相组成、汽液相负荷温度、冷凝器将闪蒸罐Ⅵ的温度提高到260K以上,同时和再沸器的热负荷。系统提供了通用的输入输出充分回收系统的冷量,办法是将提供给换热器El模块并采用菜单驱动方式为用户提供了友好的的合成气尾气和CO2气的冷量部分移走。而合人机界面。RS系统采用MH(81)模型计算气液成气和CO2的冷量已无法可移,所以只能移尾气逸度,采用LK方程计算焓。系统分割采用最新的冷量的网络分解方法。5改造总体思路3对原低温甲醇洗装置设计工况的模拟分析由于化肥厂将原料改为煤后,低温甲醇洗装衰1模拟值与原设计值的对比置的原料气量为原装置设计值的1.2倍,CO2含物流1物流91物流100量比原设计值高出近5%,硫含量为0.88%,大大设计值模拟值设计值模拟值设计值模拟值高于原设计值。而根据模拟计算分析,原装置的物流温度/283292752199x2240生产能力可以达到原设计值的105%左右。这样压力7.677670.320.320.170.17的装置来处理原料改为煤后的原料气,需要解决几个问题:①装置绝大多数设备不动特别是吸收物流率/343881486314771047162塔不动,甲醇循环量只能为原设计的105%以内摩CH3OH10×10-63×10-60.0o100138×10646×106CO2的吸收问题;②处理高硫原料气问题;③CO2尔CO20.0000.0000.9000.75390.7688组H20.97350.97360.00637×1063×10绝对量为原设计的127%左右,CO2产品气及尾气成N20.00370.0060.110.0020.24600.231量增加,原二氧化碳解吸塔和硫化氢浓缩塔能否Hs0.000006x0.0003×10-00承此负荷问题;④CO2冷凝问题。H2O0.00000.000000.00000.00000.0000Ar0.00150.00150.0001000010.00000.0000经过计算可知,通过增加甲醇循环量就能解CH00000050.0060.00920×10-14×10-决第一个问题,将CO2在吸收塔吸收。同样H2SCO0.0136001370.00080.00083.6×10-61x10-6也能在脱硫段吸收完全,但这样做只解决了第通过模拟计算,计算结果与原设计值吻合良第二个问题,解吸时又对解吸塔C2带来较大压好。如表1所示吸收塔C塔顶净化气流率1号力中国煤化工均要增加。并物流偏差为0.60%,温度偏差为1.6K,珏2纯度偏且增CNMHG了一系列的问差0.01%,C2产品91号物流的流率偏差为题:是是高安增入或史内件;二是甲醇大氮肥2004年第27卷循环量增加相关装置能否通过;三是H2S在现脱是大量CO2冷凝和气化需要大量的冷源和热源硫段吸收下来是否有足够的可靠系数;四是由于难以解决;而方法二的不足之处在于对原装置改原料气量增加了12%左右,吸收塔能力是否够,动较大不符合设计思路;方法三是一个切实可行,由此看来单靠增加甲醇循环量显然不行。解决前安全可靠的方法。新增的塔独立设计,保证能承2个问题还有两个方案,一是通过降低进吸收塔受CO2气量的增加。针对CO2冷凝问题将原硫甲醇液温度达到CO2和H2S在吸收塔吸收完全的化氢浓缩塔C3塔顶的尾气不直接通入换热器目的,二是通过增加一个预脱硫塔使H2S在脱硫E1,而增加一个新的换热器Fd1,利用吸收塔出脱段吸收完全,且解决了CO2吸收问题。这两个方碳段的甲醇将其加热,这样进入换热器El的尾气案都不增加甲醇循环量:方案一优点在于不增加温度提高,带入的冷量减少,出口的原料气温度提塔设备,投资少,但原脱硫段做了改动原装置是高保证了CO2不冷凝否能承受原料气量的增加是个问题。方案二的优根据以上分析提出工艺流程改造方案,供设点是安全可靠,新增的塔独立设计,保证能承受原计时选用:增加预脱硫段CIE,增加一个新二氧化料气量的增加。解决第三个问题主要有3个办碳解吸塔C6,增加一换热器Edl。法,一是将原料气中的CO2在进入吸收塔之前移改造方案主要优点在于二氧化碳解吸塔C6走,即在闪燕罐Ⅵ冷凝后,再进行处理,使进入的操作压力与二氧化碳解吸塔C相当,其出口气系统的CO2量与原设计值105%相当;二是对二可灵活地通往CO2气和尾气管线中,并维持二氧氧化碳解吸塔α和或甲醇水分离塔C5塔进行化碳解吸塔C和硫化氢浓缩塔C3的压力平衡,改造,使其能够处理这样大量的CO2气量。三是保证液体在两塔之间的流通畅通。缺点是二氧化增加一个新二氧化碳解吸塔C6。通过RPS软件碳解吸塔C6解吸压力略大,不利于CO2解吸,对这3个方案初步计算结果来看,方法一的缺点用汽提N2也相应的大一些。图2某化肥厂低温甲醇洗装置工改造后的流程图如图2所示,RFS系统对新流EL LO中国煤化工CNMH的模拟数据可以第5期杨谊等.“煤代油"低温甲醇洗工艺流程改造方案的研究看出吸收塔Cl塔顶净化气1号物流CO2<20×溶液几乎不含HS和CO2,所以必须满足80号物106,H2S<0.1又10-6,满足净化要求。二氧化碳流HS含量≤1×10的工艺要求解吸塔C2塔顶出来的CO2气体要被送去生产尿素,要求9号物流的CO2≥985%,HS≤14×6蝻论10-6,均满足工艺要求。硫化氢浓缩塔C3出塔气通过以上模拟分析,可得出以下结论体100号物流作为尾气放空,H2S浓度不能超标,a)利用RFS软件对某化肥厂低温甲醇洗装般要求H2S≤25×10-6。置的设计工况进行了模拟计算模拟结果与设计衰2新流程模拟结果值吻合较好,验证了RPS系统的可靠性。物流313物流1物流80物流91物流100b)通过模拟计算和数据分析验证此改造方物流温度/K没计值模拟值X模拟值)模根值概案是切实可行的为“媒代油”低温甲醇洗工艺流313.2208.101.15物流压力/MPa7.60程改造提供了可靠的依据物流流率kmolb-l6905.363930.803907.011134.541202.08c)改造后的流程投资较省,易于操作,对原cHOH0.0002x10-60.9320.00146×10-6装置改动小,新增加设备系统可通过控制阀与原东20478000000.7装置彻底分开。装置负荷低于80%时可不使用0.0050.6070.00000.2156新增加的设备系统。0000.0000.000030.00000.00680.000000.00l10.18400.00000.00010.00000.0000.1310.0000.0033x10-61荣用巧.化肥原料“油改煤”工程工艺方案选择及综合效益分0.01081.86520.00000.00103×106析.大氮肥,202,25(4):221-25由计算数据可以看出模拟的结果也符合这个2石油化学工业部化工设计院,氯肥工艺设计手册理化数据要求。热再生工艺要求从C4塔底出来的贫甲醇分册,北京:石油化学工业出版社,19STUDIES ON RECTISOL PROCESS FLOW REVAMPING SCHEME INCOAL REPLACING OIL REVAMPYang Yi, Zhang Shuwei and Chen XiaofengChemical College of Dalian University of Science Technology, Dalian, 116012)Abstract Uses Rectisol purification system simulation software(RPS)to analyze the actual op-eration of Rectisol purification process flow and equipment capacity of some chemical fertilizer plantpresents the revamping scheme of Rectisol process flow when the feed residual oil is replaced by coalproviding reliable basis for"coal replacing oil" revamping projectKey words: Rectisol, process flow, revamp伞夺牵心夺夺命令夺夺夸伞夺夺夺夺夺辛夺夺夺夺夺夺夺辛夺夺夺夺夺夺夺夸牵夺牵夺辛夺杂夺帝夺寺辛杂帝奋命夺乘海奋染夺海杂森春壶杂奈夺奋春奈奋姿夺夺夺当全国大化肥企业质量联络网2004年年会将在成都召开全国大化肥企业质量联络网2004年年会定于2004年11月中旬在四川成都召开。会议主要内容总结20u4年联络网工作;公布204年大化肥行业尿素质量抽样检测结果和行业尿素质量情况;发表论文;交流质量管理和质量检验经验;公布网员单位中获得》004年化工行业优秀QC小组、质量信得过班组、优秀企业称号的名单;制定联络网2005年度工作计划,安排2005年度行检工作;讨论质量管理中存在的一些问题,提出解决办法。中国煤化工CNMHG联络网松书处