合成气氮含量高对液氮洗装置的影响分析及应对措施

第28卷第1期天津化工028 No. 12014年1月Tianjin Chemical IndustryJan.2014合成气氮含量高对液氮洗装置的影响分析及应对措施张卫波(天津碱厂合成氛甲醇分厂,天津300000摘要:由于煤气化炉运行时有波动,液氦洗合成气氪气含量经常升高,时常使出口产品CO含量超标,引起氨合成塔多次切气,造成了很大的损失。本文结合实际生产分析了氮气含量高使操作难度加大的原因,并提出了解决方案关键词:液氮洗;氪含量;超标;解决措施doi:10.3969jss.1008-1267.201401l中图分类号:TQ113264文献标志码:B文章编号:1008-1267(2014)01-031-031液氮洗装置简介特殊管式合成气混合器YMIo01中与E04303的净化气混合以调节产品合成气中的氢氮比,另一股进天津碱厂合成氨甲醇分厂净化工序采用的是入第二高压氮深冷器E04303后由气相变成液相林德液氮洗技术。液氮洗装置的分离过程属于物理进入到氮洗涤塔C04301的顶部。在氮洗涤塔过程,没有化学反应。此过程是利用H2与CO、CH4、C04301中液氮吸收气体中的Ar,CO和CH4,和一小N2等的沸点相差较大,COCH4的沸点比N2、H2的部分H2o净化后的合成气从C04301的塔顶排出。沸点高的特点,将CO、CH4从气相液化溶解到液氮氮洗塔C04301塔底的液体首先进入回收气闪中,从而达到脱除CO、CH4等气体杂质的目的蒸罐S0430闪蒸,闪蒸出的气相主要为氢气(我们来自低温甲醇洗装置的合成气经过液氮洗装称为“粗氢气”),粗氢气依次在E04303、F04302和置的吸附器,以除去合成气中甲醇和CO2,防止甲醇F04301换热,回收冷量后返回到低温甲醇洗的压缩和CO2进人到冷箱中形成固体而堵塞板翅式换热机单元K04201进行氢气回收。而闪蒸罐S04301底器。之后进入低温液氮洗冷箱中,在与第一高压氮部的液相则与液氮混合并为一股,在FO4303中加深冷器F04302和第二高压氮深冷器E04303换热热气化,随后进入依次进入E04302和E04301中加冷却后进入到氮洗涤塔CO4301的底部热,回收冷量后作为燃料气离开冷箱,进入到燃料来自空分装置的中压氮气(设计温度为40℃)气压缩机压缩,压缩后送至燃料气管网。其主要作用为液氮洗涤和为合成氨装置控制氢氮净化后的合成气经过E04303换热后与一股中比,经过高压氮冷却器E04301、第一高压氮深冷器EO4302换热冷却后,低温氮气分为两股:一股进入收稿日期:2013-09-13+-++“+-+-“-酸钠和044kg氢氧化钠。加入防腐剂后,必须使盐了氯化钙溶液作为载冷剂能够很好的完成热量交水呈弱碱性(pH=75-8.5),这可通过氢氧化钠的加换的任务,为我车间产量不断的提高起到了至关重入量进行调整。要的作用(3)氯化钙溶液作为载冷剂在使用过程中,会七水硫酸镁作为汉沾盐场的一个新项目,无因吸收空气中的水分而使其浓度降低。为了防止浓论从设备到工艺都还需要不断地摸索改进,从每度降低,引起凝固点温度升高,必须定期检测氯化一个细节人毛精求精经计我们自身的探索钙溶液的比重。若浓度降低,应适当补充氯化钙,以和努力,尽中国煤化质增产的最保持在适当的浓度。通过这一阶段的使用充分证明佳生产方案CNMHG天津化工2014年1月压氮气混合进行粗配氮,混合后进入E04302,出置的氮气含量。也就是说如果1#炉的氮气含量较EO4302后分成两股,一股送往低温甲醇洗为它提供高,2#炉的氮气含量虽然很低,但最终进入液氮洗冷量,另一股则继续进入E04301。各自升温后的两装置的合成气氮气含量依然较高。股合成气再次在冷箱外混合。最终净化气出口有一22氮气含量高对液氮洗的影响及分析管线连接中压氮气,可以通过调节氮气量进行精配221进洗涤塔的中压氪气和合成气温度上升氮,使最终合成气氢氮比为31出口的CO含量小我厂液氮洗装置的操作压力为30bar,正常操于1.0×10%。液氮洗装置流程图见图1。作时合成气的设计温度为-1866℃,人塔洗涤氮温合成气度为-1866℃。氮气含量为14%时,合成气中氮气中压氯气尾气去合成的分压为042bar,其氮气的沸点为-1924℃;氮气A043117含量为12%时,合成气中氮气的分压为36bar,其氮气的沸点为-1831℃。当合成气中氮气含量高时,经高压氨冷却器E04301过三个换热器后冷却后,里面的氮气会变成液氮,F043161洗涤塔而由于氮气变成液氮需吸收大量的冷量(潜热),第高压氮深冷器1E04302c04301原料气LC043055三换热器的换热面积一定,必然会使合成气人闪蒸罐高压氮深冷器2E04303s04301C04301塔温度会上升,使洗涤效果变差;当氮气含Lv043055量上升时,合成气吸收了大量的冷量,这使洗涤氮所需的冷量不足,致使洗涤氮的温度偏高,洗涤效果变差;所以现在需要更多冷量来冷却合成气和洗图1液氮洗装置流程图涤氮。如果冷量增加不能及时跟上,CO含量将超标。2合成气中氮气含量高对操作的影响2λ2洗涤塔和闪蒸罐液位升高,底部阀门开度增大由于合成气是从塔底进入,合成气中的液氮与21合成气氮气含量高的原因合成气分离,从而不能达到净化合成气的目的,但我厂煤气化装置采用的是壳牌煤气化工艺,在它却使塔底液位和闪蒸罐SO4301的液位增加,从开车或低负荷运行时,煤粉采用氮气输送,当低温而需开大两个液位阀(LV043055和TV043065)才能甲醇洗正常运行后就会生产CO2,并通过CO2压缩把液位排出。机压缩后送往煤气化来代替氮气输送,使其合成气2,2,3E04302和F04303换热器出口温度下降中氮气含量降低,低温甲醇洗出口的净化合成气中当开大两个液位阀(LV043055和Ⅳv043065)把氮气含量的设计值为14%。造成合成气氮气含量高液位排出这样虽可以为E04303提供更多冷量,但的原因有以下几个方面由于换热器的换热能力是一定的,合成气、中压氮l)煤气化低负荷运行。由于煤气化负荷比较低,气和净化合成气、尾气不能充分换热,这能使产生的CO2就很低,达不到CO2压缩机最低负荷开E04302和E04303之间的温度降低。当温度降低车的条件,或所产生的CO2不足,不能完全代替煤到-1583℃时,冷箱就会跳车(目的是为了防止进入气化炉中的氮气,造成氮气含量居高不下。EO4302的气体带液,也就是不可使氮气在EO43022)煤气化炉烧嘴不稳。在煤气化运行过程中,经中液化,如果这样E04302温度局部温差过大而损常出现烧嘴异常熄灭的情况,据观察,煤气化炉跳坏换热器)。现在补充液氮也同样会把E04302和个烧嘴,氮气含量会增加2%-5%左右。E04303之间的温度降下来而可能引起跳车。3)煤气化炉跳车。正常情况下,煤气化装置应为224中压氮气冬季温度偏低双炉运行,但是由于煤气化炉运行不稳,煤气化炉根据林德设计,中压氮气的设计温度为40℃,经常跳车,使其单炉运行,这使CO2量不足,必须要而管线并无保温材料。夏季的温度能达到35℃左引入氮气进行输送煤粉造成氮气含量偏高。右,而到了冬季,中压氮气的温度只能到10℃左右。4)1#炉对合成氨氮气含量影响较大。在双炉运中压氮气是主要的热物料之一,如果它的温度太行时,虽然两台煤气化炉产生的气合并到一起,但低,会使中国煤什平度降低。由实混合并不均匀,1#炉的氮气含量直接影响合成氨装际操作经EYHCNMHG第左右时,夏季第28卷第1期张卫波:合成气氮含量高对液氮洗装置的影响分析及应对措施正常操作时E04302和E04303之间的温度为-可以在中压氮气管线上加设保温材料;同时冬季操110~-120℃左右,而到冬季,其温度降至-12作时,应让净化后的冷物料尽可能多的走去低温甲135℃。若氮气含量升高,很有可能会导致跳车。醇洗装置(即与F04218换热),以保证E04302和2.2.5两个液位阀(LV43055和TV043065)截流膨E4303之间的温度尽可能的接近设计温度。胀效果变差232合成气管线上加氢气在线分析仪根据 Joule- Thomson效应,当温度在-180由于合成气的主要成份为氢气和氮气,目前氮190℃时,μ1(氢气的J-T系数)>μ2(氮气的J-T系气含量在线分析仪市场上没有厂家供货,所以我们数),氢气的截流效果比氮气要好,如图2所示。可以在合成气管道上安装一个氢气含量的在线分此外当氮气含量上升时,闪蒸罐和洗涤塔中的析仪,这样可以及时观察合成气的氮气变化情况,氮气含量增加,氢气含量减少,使经过TV043065后来摸索氮气含量和洗涤氮用量的对应关系。的截流膨胀效果不好(由实际操作经验可知,当氮23适当提高塔压气含量低时阀后的温度能到-190℃,当氮气含量高根据相平衡原理,若完全除去合成气中的CO时阀后的温度到-186℃),使换热效果降低就要求系统中气相的CO分压P大于液相CO浓度6ooN?对应下的平衡分压P*。而且,吸收速度的快慢取决L-o于吸收推动力△P=P-P*的大小,△P越大,吸收正十速度越快。因此,如果适当提高系统内操作压力,那400么气相CO分压变大,液氮对CO的吸收能力变强,也就是CO在液氮中的溶解度变大,这样就会使合成气中的CO含量减少。3结束语He20010-Pa Oo原料中氮气含量升高,可以使液氮洗塔的液位和闪蒸罐液位升高、洗涤塔温度升高、洗涤效果变图2不同气体的转化曲线差,同时E04302和F04303之间的温度也会下降。226分子筛顺控的影响氮气含量高对操作人员的操作有很高要求,操作工当分子筛顺控用合成气冷却时,分子筛出口需提前进行操作尽可能将CO超标抑制在萌芽阶即冷箱入口)的温度会比其他步骤时温度升高6~段,此时可降低生产负荷,开大Tv043065,或稍微8℃,也会使入塔的合成气温度升高,此时如果合成提高一点塔压,这样可缓解氮气含量高对操作的影气氮气含量高,会加剧操作难度。响。需注意的是,无论采用何种调节手段都不能彻23应对措施底解决,最根本的解决办法还是要保持煤气化装置23.1中压氪气管线加设保温的稳定运行。由于中压氮气随环境温度的变化而变化,我们+··“+“+··““+““+“+““““+““·+““+·“““+“+++天津市化工学会召开第四届石化工业科技交流会2013年10月21日,天津市化工学会召开了“第四届天津市石化工业科技交流会”,化工学会各会员单位的有关领导十和科技人员参加了会议。化工学会多年来非常重视石化行业的技术交流与推广工作,举办了多期科技交流会,今年,学会又在市科协的大力支持下,申报了“第四届石化工业科技交流会”的项目,并得到了市科协的立项批准。几个月来,经过策划,部署,筛选,择优推荐共上报到学会57篇科技软课题研究成果。去年化工学会首次设立了科技软课题研究成果奖今年是成果奖第二次评十选。评分标准经过对专家打分结果统计及单位推荐意见,最终评出一等奖10项,二等奖10项,优秀奖37项。学会下发了十奖励决定,对获奖项目颁发荣誉证书,并对一、二等奖颁发奖金,优选部分获奖文章在《天津化工》增刊发表,表达了学会对大家辛勤付出的肯定和鼓励。中国煤化工交流会上,还请中石化天津分公司、大沽化工股份有限公司、天津碱厂、中盐制场交流。CNMHG