合成氨装置低温甲醇洗系统改造总结

2011年4月第34卷第2期Large Scale Nitrogenous Fertilizer IndustryVol 34 No. 2合成氨装置低温甲醇洗系统改造总结张红兵(新疆大黄山鸿基焦化有限责任公司,新疆阜康831300)摘要:介绍合成氨装置低温甲醇洗系统的改造情况,针对生产中出现的问題提出意见,采取相应措施,取得了较好效果。关键词:低温甲醇洗系统改造冷端温差超滤器预洗塔除沫塔盘山西天脊煤化工集团股份有限公司的低温甲吸收塔给料泵加压,并经甲醇过冷器冷却送到硫醇洗系统釆用鲁奇工艺九塔流程,此工艺气体净化氢吸收塔顶部洗涤HS、COS等杂质。硫化氢吸化度高、选择性好,脱硫、脱碳分段进行。净化气经收塔下部第10块塔板上的甲醇液由上塔提供去液氮洗脱除一氧化碳后进行氨的合成;回收高纯塔下段预洗脱除煤气中轻油、水等杂质硫化氢吸度CO2气体用于后工序生产;回收含硫CO2气体收塔上塔另外一股甲醇经甲醇再冷却器被冷冻氨用于生产硫酸或硫磺。20多年来系统运行稳定,但冷却后送至硫化氢膨胀塔进行再生。也存在一些问題,为此进行了多次改造,使系统运经硫化氢吸收塔下塔洗涤轻油、水、萘等杂质行更加稳定可靠。的富硫富碳甲醇,从塔底部经过节流进入预洗闪蒸塔两段减压闪蒸,脱除轻组分气体和大部分CO21系统流程及存在问题气体,两段闪蒸气体送到HS总管。原低温甲醇洗11原系统工艺流程系统工艺流程见图1从煤气冷却工序来的粗煤气进入低温甲醇洗1.2系统运行存在问题11工序,在分离器1中进行气液分离,进入热交换器1)二氧化碳吸收塔顶部温度高,最高达-53℃中被粗煤气/合成气热交换器来的冷合成气和制平均值比设计值-62℃高出8℃,造成出口气中冷工序送来的0℃冷冻液NH3冷却到8℃,在分离CHOH和CO2含量偏高,后工序液氮洗装置主换器2中再次进行气液分离。分离后的冷煤气经粗热器由于CHOH和CO2的冻结,频繁停车复热,煤气/合成气热交换器被二氧化碳膨胀塔/硫化氢影响生产正常进行,浪费严重。膨胀塔的一、二段弛放气和液氮洗来的冷合成气2)精洗热交换器热端温差达199℃,比设计冷却至-20℃,进入硫化氢吸收塔下段10块塔盘值高出64℃;冷端温差达155℃,比设计值高6.5进行脱除煤气中气态轻油和高沸点碳氢化合物等℃,使二氧化碳吸收塔的精洗甲醇温度高达-56.87杂质。冷煤气在进入粗煤气/合成气热交换器之前℃,比设计值高出6℃。用甲醇喷射泵喷射甲醇来降低煤气水的冰点。硫3)粗煤气中的萘等固体物质在换热器中挂壁,化氢吸收塔第10块塔盘上来的煤气进入上段81形成阻力;低负荷时,热交换器氨冷器出口温度过低块塔盘进行煤气脱硫(HS、COS等有机硫)。脱硫时造成结冰堵塞。煤气进入二氧化碳吸收塔进行脱除CO2,得到净化气。净化气中含CO2应小于10mL/m3,甲醇应小于收稿日期:2010-08-20;收到修改稿日期:2011-03-1650mLm3,然后234MPa、-62℃的净化气送到液氮作者简介:张红兵,男,1963年出生,T程师,2003年毕业于北洗工序进一步脱碳。京化工大学,山西天脊煤化工集团股份有限公司职工,现在新疆大黄山鸿基焦化有限责任公司从事援疆工作。联系电话:0994二氧化碳吸收塔塔底富CO2甲醇经过硫化氢3513237大瓦做011年第34卷4)甲醇洗工号是用甲醇在低温下吸收变换气醇循环的阻力和泵的正常运行,在塔盘上积存,影中的CO2、HS等,该系统由于设备腐蚀、前系统带响传质效率,导致洗涤效率下降,减低了生产负入的催化剂粉尘等各种原因,常常产生许多细小荷。杂质(腐蚀产物、硫化铁、粉尘等),污染了甲醇溶每年大修检查中,在换热器抽芯检查中发现液,这些杂质沉积在换热器管程、壳程,直接影响非常脏,部分塔内降液管有堵塞现象,塔盘沉积了换热器的传热效果和堵塞换热器通道,增加甲物、再沸器堵塞现象也时有发生。二氧化碳吸收塔换热器换热器加醇变压吸附分离器NH3过冷器预洗塔合成媒气水处理氧化碳产品气热粗煤气合燃料成气换热器燃料硫化氢塔￠液氨热粗煤气粗媒气冷却器合成气过滤器热交换器变换气分离器合成气离器2硫化氢膨胀二氧化碳膨胀过滤卩醇再水处理甲醇喷射泵闪蒸塔膨胀塔吸收塔图1低温甲醇洗系统改造前后工艺流程图中虚线部分为改造后新增加的2改造情况时发现,由于滤网两面压差过大致使滤芯被压扁212005年以前改造无法使用。后经厂家修复并将压差表更换才正常1)2005年以前改造内容:①增加3台精洗热投入运行交换器,使换热器由原来的11台变成14台,满足对脱硫甲醇和预洗甲醇增加超滤后,对低温了生产需要;②增加热交换器和分离器各1台,在甲醇洗系统的影响是一个长期的优化过程,对甲系统阻力增大时切换运行,处理堵塞系统,保证生醇洗涤系统甲醇的净化,尤其对预洗再生系统甲产正常运行;③增加两组超滤器,过滤掉系统内的醇水及设备的净化效果非常明显。目前超滤系统杂质,减少杂质在系统内的沉积,改进甲醇洗工作运行平稳。环境超滤器的投用,对优化工艺操作效果明显,但2)改造后效果:①增加3台精洗热交换器后,滤芯的超声波再生清洗效果不好。原设计过滤器负荷在95%以上时,二氧化碳吸收塔顶部温度达经超声波清洗,滤芯所吸附的杂质自动脱落。但在到设计值-62℃以下,优于设计值。甲醇换热器冷使用过程中,滤芯下部三分之一杂质脱落,上部三端温差低于设计值,比改造前降低7.1℃。净化气分之二几乎没有效果,被迫人工清理滤芯,费时费中的CHOH、CO2含量低于设计值,为后工序运行力,并对人体有害消除了隐患。冷量得到有效回收,甲醇热再生塔所超滤器应用于低温甲醇洗系统过滤杂质完全需蒸汽减少,能耗下降;②热交换器和分离器的投可行,对系统的净化效果也很好,但超声波再生方运消除了因阻力大造成系统停车的情况,为长周面的功能需要进一步改进。期运行打下了基础;③增加两组4台不锈钢纤维222005年进行的改造烧结毡滤芯超滤器;改造后过滤能力不错,效果良1)2005年改造内容:2005年进行了合成氨扩好。但由于系统太脏,滤芯过于精细,加上系统压产改造,产量由1000t/d提高到1500v/d,低温甲差表指示有误,投运不久滤网就被堵塞,却没有及醇洗系统随后也做了相应改造。①脱硫塔塔盘采第2期张红兵.合成氨装置低温甲醇洗系统改造总结91用河北工业大学化学工程研究所开发的CIsT立使净化气不达标。增加1台脱硫预洗塔,与脱硫预体高效塔盘。第10块塔盘改为除沫塔盘;②共沸洗段并联运行。塔和甲醇水塔塔盘采用北京泽华化学工程有限公2)在煤气出热交换器后及脱硫气入热交换器司开发的高效浮阀塔盘;③煤气冷却工序(400°)煤前增设2台气液分离器。气出低温甲醇洗分离器至脱硫塔之间并联一个分3)分离器1进出口管由d350mm改为d450离冷却系列,增加了第一换热器、第二换热器、煤mm。气冷却器;④二氧化碳吸收塔最后一块塔盘改为除沫塔盘,气相出口增加气液分离器。4改造效果2)改造后效果:①脱硫塔塔盘采用CTST立体1)增加1台脱硫预洗塔,设计负荷为总负荷高效塔盘、第10块塔盘改为除沫塔盘满足了扩产的1/3,粗煤气量62000m'h,与脱硫预洗段并联的需要;②共沸塔和甲醇水塔塔盘采用高效浮阀运行,设备投运后效果良好。塔盘保证了高负荷生产的要求;③煤气冷却工序改造完成后投运低温甲醇洗系统,当人口煤来的煤气经分离器分离后气相至脱硫塔之间并联气量加到100%负荷即183258m3/h时,低温甲醇个分离冷却系列,增加了第一换热器、第二换热洗各处温度、压力、液位都在正常范围;当负荷加器、煤气冷却器。确保入脱硫塔煤气与从脱硫塔顶至104%时(191000m3h),系统各处温度、压力、液部引出一股到变压吸附的煤气换热,使入脱硫塔位也处于正常状态,解决了影响系统高负荷运行的煤气温度保持在-20℃,去变压吸附的脱硫气温问题,使合成扩产有了圆满的结果。入口煤气量降度25℃,满足了后系统生产的需要;④二氧化碳吸到49%时(9.0×10ym3/h煤气量),低温甲醇洗各处收塔最后一块塔盘改为除沫塔盘,气相岀口增加温度、压力、液位都在正常范围,系统运行正常。且气液分离器,减少去液氮洗的净化气中甲醇含量,二氧化碳吸收塔出口净化气的温度由改造前的-减少了后系统液氮洗装置堵塞的几率,使后系统62℃降到-63℃,使冷量利用更合理,操控更容易,故障大大减少,延长了运行周期,操作更易控制。微量超标的几率更小,为装置长周期稳定运行打下了坚实的基础。3两次改造后存在问题及对策2)在煤气出第二换热器后及脱硫气入第二换3.1存在问题热器前增设2台气液分离器,解决了管线积液和1)在系统扩产运行后发现,当低温甲醇洗入到变压吸附气相中甲醇超标的问题口煤气量加大到17.8×10m/h尚未达到设计煤气3)分离器1进出口管由d350mm改为d450流量183258m3/h时,脱硫塔预洗段液位保不住,mm,进出口压差由0.lMPa降到θ.01MPa,消除了造成甲醇污染,使低温甲醇洗系统温度升高,微量系统阻力大、压差偏大的问题。改造后的工艺流程超标,制约系统高负荷运行。见图1。2)到变压吸附系统脱硫气管线积液和气相中经过一系列的改造,使低温甲醇洗系统满足醇超标。了合成氨年产量从30万吨扩产到45万吨的需3)分离器1进出口管压差大,高达OMPa要,低温甲醇洗系统实现高效长周期稳定运行。装3.2问题处理置通过扩产改造,进一步提升了能力,能耗指标更1)通过论证和计算,在脱硫塔预洗段现有塔趋合理,操作趋于优化,操作弹性有了一定的改径条件下,17.8×10m3/h的人口煤气量已达塔处观,达到了增产节能的目的。理能力极限。由于气流速度太高,造成液泛现象,参考文献将甲醇液带到上塔,不但影响预洗段的洗涤效果,[1荆宏键,王光彪,张振芳.鲁奇煤加压气化制氨τ艺及装置的而且污染了甲醇,造成净化不能高负荷运行,甚至实践与研究[M].北京:化学工业出版社,2000284-286A SUMMARY OF RETROFIT OF RECTISOL SYSTEMIN AMMONIA PLANTZhang Hongbing(下转第94页)去氪做2011年第34卷NYco2。停车前系统 NYcO2控制正常,此时,封塔时间可32停车期间系统H4O/CO2控制以不超过24h为宜;③如果计划停车,停车前2~3从设备腐蚀的影响因素知道,系统H2O/CO2h内,已逐渐将系统NHCO2控制在37~40、加空愈高,介质对设备腐蚀性愈强。因此,停车期间应气量控制在指标上限3.5%,将HAO/CO2控制在指尽量减少系统水量,以降低系统HO/CO2。在操作标下限运行,停车封塔时再保持向系统多送一定中注意两个方面:①如果是计划停车,可以适当减时间氨,这种情况下系统封塔一般可保持48h左少系统的加水量,从而达到降低系统HOCO2目右;④因断钝化空气停车,一般不宜封塔,应立即的;②设备和管道冲洗时停车,应尽量减少冲洗时作排塔处理,查明原因后重新升温钝化开车;⑤运间和冲洗频率,以减少封塔期间系统外加水量。行中设备已出现不明原因的严重腐蚀,这种情况3.3封塔时间的确定下停车时高压系统不宜封塔。每次停车时系统所处的状况不同,停车后最长封塔时间应不尽相同。每次停车后最长封塔时4结束语间要根据停车时的具体情况确定比较科学,一般高压设备是尿素生产的关键设备,只有充分从12-48h不等。具体情况如下:①系统因断氨而认识和掌握尿素合成塔的腐蚀规律和影响因素出现紧急停车,若停车前系统NH√CO2一直控制才能减缓或避免一些不必要的腐蚀情况发生。工在指标下限32左右运行,停车时又不能向系统多艺操作人员也只有在充分认识影响尿素合成塔的加氨,这种状况下封塔时间一般不宜超过12h;②腐蚀因素之后,在正常生产和停车处理中才能避紧急停车,若封塔时可以向系统加入一定量氨,且免盲日操作,杜绝设备严重腐蚀现象的发生。CORROSION AND PROTECTION OF HP EQUIPMENT IN UREAPLANT WITH AMMONIA STRIPPINGWang Bin, Li Changxi, Han YanFertilizer Depf. of Zhongyuan Dahua Co of Henan Coal and Chemical Group, Puyang 457000)Abstract: The structural feature of HP equipment in urea plant with ammonia stripping is introducedthe cause for equipment corrosion and corrosion characteristics, the factors affecting the corrosion are analyzedand corresponding preventive measures and precautions proposedKey words: urea; HP equipment; corrosion; prevention(上接第85页)ware for comparison with PDP; to optimize the working condition for the top methanol reflux under differentwater content and to compare the optimized data with the actual running outcome in the tower for proving dataguidance to production operationKey words: simulation; reflux; optimization(上接第91页)(Xinjiang Fukang Hongi Coking Co, Ltd, Fukang 831300)Abstract: The retrofit of Rectisol system in ammonia plant is introduced; some comments are raisedaiming at the problems appeared in production and better effect obtained with corresponding measures takenKey words: Rectisol system; retrofit; temperature difference at cold end; ultra-filter: pre-wash towerde-foam tray