河南化工HENAN CHEMICAL INDUSTRY2013年第30卷低溫甲醇洗提高CO2產(chǎn)品氣濃度的參數(shù)優(yōu)化朱國祥(云南解化清潔能源開發(fā)有限公司解化化工分公司,云南開遠(yuǎn)661600)摘要:解化二甲醚廠低溫甲醇洗CO2產(chǎn)品氣濃度一直偏低,影響氣化爐攙兌,通過大量摸索,優(yōu)化了流程中部分工藝參數(shù),在保證硫微量合格的情況下,提高了產(chǎn)品氣濃度。關(guān)鍵詞:CO2產(chǎn)品氣;優(yōu)化;濃度中圖分類號:TQ0.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:1003-3467(2013)03-0050-03濃度,進(jìn)行了大量的工業(yè)實(shí)驗(yàn),尋找到了較適宜的操0引言作參數(shù)變化范圍,為氣化爐安全攙兌CO2奠定了基云南解化化工分公司二甲醚廠采用-40℃級礎(chǔ)。低溫甲醇洗工藝對變換氣進(jìn)行凈化。作為目前國內(nèi)1CO2產(chǎn)品氣流程簡述外成熟的一項(xiàng)氣體凈化技術(shù),自2008年9月裝置投產(chǎn)以來,低溫甲醇洗顯示出吸收能力強(qiáng)、操作彈性大簡易流程圖如圖1。來自變換的煤氣(12萬(處理煤氣負(fù)荷在4萬~12萬Nm3/h)等優(yōu)勢,但Nm3h)經(jīng)換熱和氨蒸發(fā)器冷卻至-40℃進(jìn)入H2S是,CO2閃蒸塔Ⅲ段閃蒸的CO2產(chǎn)品氣濃度一直偏吸收塔E61301。在H1S吸收塔內(nèi),上升煤氣被來自低,成為煤制醇系統(tǒng)的一個大問題。CO2產(chǎn)品氣經(jīng)CO2吸收塔底部含CO2的甲醇富液(118m3/h)逆加壓用于氣化爐控制床溫。由于濃度偏低,可燃?xì)饬鹘佑|洗滌脫除了粗煤氣中大部分H2S、COS,洗含量高,存在爆炸的重大安全隱患,氣化爐一直采用滌后的煤氣總硫含量約2×10°。然后進(jìn)入CO2吸氮?dú)饪刂拼矞貙?dǎo)致粗煤氣中含有大量的氮?dú)?氮?dú)馐账﨎61302底部向塔頂流動,在塔板上與向下流作為惰性氣體,不利于煤氣的凈化和粗甲醇的生成,的精洗甲醇(278m3/h,-39℃)、主洗甲醇(178同時也增加了能耗。為了盡可能提高CO2產(chǎn)品氣m/h,-57℃)逆流接觸洗滌;在14層升氣塔盤將H2S吸收塔CO2吸收塔CO2閃蒸塔合成氣Ⅲ段產(chǎn)品氣Ⅱ段閃蒸氣甲醇液無甲醇液甲醇富液去濃縮塔c61305冷卻后的變換氣口氣氨C6l306甲醇液低壓氨氣污甲醇去預(yù)洗再生J61301A/B段閃蒸氣甲醇液去濃縮二次吸收1304AB圖1CO2產(chǎn)品氣簡易流程圖收稿日期:2012-12-27作者簡介:朱國祥(1983-),男,助理工程師,從事二甲醚生產(chǎn)管理工作,電話:13312665812。第2期(上)朱國祥:低溫甲醇洗提高CO2產(chǎn)品氣濃度的參數(shù)優(yōu)化匯積了精洗和主洗甲醇的甲醇引出加壓冷卻作為冷板式塔的正常操作范圍內(nèi),氣液比越小,氣液兩相在卻甲醇(470m3/h,-40℃)返回到第13塊塔盤再塔內(nèi)接觸越充分,傳質(zhì)效果越好,但單位體積溶解的吸收CO2ε底部的甲醇富液分作兩股:一股加壓冷CO2氣體相應(yīng)減少;溶液的循環(huán)量過小,氣液比過卻送H2S吸收塔,另一股送到CO2閃蒸塔F61303大,氣液接觸不良,傳質(zhì)效果降低,但單位體積溶解閃蒸再生后加壓送至F61302塔主洗段循環(huán)吸收。的CO2氣體相應(yīng)增多。甲醇循環(huán)量大,有利于CO2、在E61303塔Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段逐級減壓閃蒸,Ⅳ段H2S的吸收,但不利于產(chǎn)品氣CO2濃度的提高,甲醇用氮?dú)鈿馓嵩偕?。在Ⅰ段減壓至0.70MPa,有用可循環(huán)量小,將導(dǎo)致微量突破所以需要找到一個平衡燃性氣體(CO、H2、CH4)被解吸出來,甲醇經(jīng)氨蒸發(fā)點(diǎn)。器C61307冷卻至-40℃進(jìn)入Ⅱ段,壓力下降為2.4甲醇的質(zhì)量0.25MPa,Ⅲ段壓力0.04MPa閃蒸再生,自Ⅲ段閃進(jìn)入低溫甲醇洗滌塔的甲醇純度,包括甲醇的蒸出來的閃蒸氣復(fù)熱回收冷量后;一股作為CO2產(chǎn)含水量、甲醇中硫化物和二氧化碳的濃度等,對硫化品氣去壓縮機(jī)加壓,供氣化爐穩(wěn)定床溫,一股去水洗物的吸收效果都有重要影響。如甲醇中含水5%塔洗滌回收甲醇后排放至大氣。在Ⅳ段,用氮?dú)鈿鈺r,二氧化碳在甲醇中的溶解度降低15%,硫化氫提(1900Nm3/h)再生,再生甲醇(-57℃)分成兩的溶解度也大幅度下降;另一方面,甲醇中除含有水股:一股加壓送至E61302作為主洗甲醇循環(huán)吸收;和硫化物、二氧化碳外,還含有輕油組分。若甲醇質(zhì)一股加壓送至H2S濃縮塔二次吸收。量差,甲醇循環(huán)量相應(yīng)增多,其單位體積溶解的CO2少,不利于產(chǎn)品氣濃度的提高2影響CO2產(chǎn)品氣濃度的因素2.5粗煤氣中硫化物偏高低溫甲醇洗CO2產(chǎn)品氣濃度設(shè)計(jì)值為99.3%,氣化爐采用高硫褐煤作為原料,2012年變換氣投產(chǎn)以來,其一直偏低(見表1)。低溫甲醇洗工藝中H2S平均含量高達(dá)1.7%,比設(shè)計(jì)值0.57%高出是一種物理吸收、解吸過程,它依據(jù)的基本原理是各3倍多。因此需要增加甲醇循環(huán)量來保證硫微量合種組分在甲醇中的溶解度不同,并且酸性氣體與其格(H2S+COS+CS2,<0.1×10-),導(dǎo)致單位體積他組分的溶解度差別很大。CO2產(chǎn)品氣濃度高低與內(nèi)CO2溶解量減少。吸收、解吸都有緊密關(guān)聯(lián),影響的因素主要有:溫度、3操作參數(shù)優(yōu)化壓力、甲醇的循環(huán)量和氣液比、變換氣中硫化物濃度的變化、甲醇的純度、甲醇再生質(zhì)量等。針對上述分析,二甲醚廠針對低溫甲醇洗工藝表1CO,產(chǎn)品氣成分分析及其操作條件進(jìn)行了系統(tǒng)分析,找出了提高CO2產(chǎn)負(fù)荷CO2CH4COH2N2CnH總計(jì)品氣濃度的試驗(yàn)方法,并取得了成功。在優(yōu)化調(diào)試萬m3/h%%中,遵循以下幾點(diǎn):在保證合成氣微量合格的情況6-791.853.111.240.060.333.42100.01下,多次微調(diào)細(xì)調(diào),優(yōu)先提高甲醇質(zhì)量,確保優(yōu)化期8-994.172.290.630.040.272.5799.97間的工藝安全;其次降低閃蒸壓力操作,因降低閃蒸10-Ⅱ1%.58·020.30020142.131∞0壓力不影響整個系統(tǒng);然后微調(diào)各循環(huán)甲醇的溫度2.1溫度及流量;最后逐步提高主洗甲醇閃蒸溫度。在一定壓力下,CO2氣體在液體中的溶解度隨3.1嚴(yán)格控制甲醇質(zhì)量溫度的降低而增大,因此,采用較低的洗滌溫度對在低溫甲醇洗系統(tǒng)中,甲醇的再生采用分段解CO2吸收過程有利,采用較高的溫度對CO2的閃蒸吸、氣提和加熱再生相結(jié)合的方法。甲醇中已經(jīng)溶有利。解了二氧化碳、硫化氫、有機(jī)硫等組分,如果甲醇再2.2壓力生質(zhì)量不合格,再生效果難以保證,這樣的甲醇進(jìn)入從傳質(zhì)推動力的角度分析,壓力越高,越有利于低溫甲醇洗,將直接導(dǎo)致吸收效率降低。尤其嚴(yán)重吸收過程的進(jìn)行,壓力越低,越有利于解吸過程的進(jìn)的是,當(dāng)甲醇中硫化物較高時,甲醇中的硫化物將揮發(fā)到凈化氣中,直接導(dǎo)致凈化氣體不合格,硫化物超2.3甲醇的循環(huán)量和氣液比標(biāo)。因此。優(yōu)化操作甲醇的再生過程,加強(qiáng)CO2解從傳質(zhì)動力學(xué)角度分析溶液的循環(huán)量越大,在吸過程的條件控制,合理匹配甲醇量的分布,確保熱河南化工HENAN CHEMICAL INDUSTRY2013年第30卷平衡,采取多種措施,保證再生甲醇中硫化物和水、解的可燃性氣體(CH4、CO等)在Ⅱ段大量閃蒸出輕油等組分的含量達(dá)到最低值來,進(jìn)入Ⅲ段閃蒸時,僅有少量的可燃性氣體,CO23.2壓力的控制濃度將提高在CO2閃蒸塔E61303塔,可以適當(dāng)降低Ⅰ、Ⅱ但是,由于甲醇溫度的提高,將使E61303塔再段閃蒸壓力,可燃?xì)怏w的溶解度降低,甲醇中溶解的生甲醇溫度升高,不利于ξ61302塔的吸收,有可能可燃?xì)怏w被釋放出來,在Ⅲ段閃蒸的時候,可燃?xì)怏w導(dǎo)致系統(tǒng)硫微量超標(biāo),所以調(diào)整時十分謹(jǐn)慎,每次溫減少,產(chǎn)品氣濃度升高。調(diào)整時,I段閃蒸壓力由度提高約2℃,并穩(wěn)定24h,以便觀察對吸收的影響0.70MPa降至0.60MPa,Ⅱ段閃蒸壓力由0.25以及CO2濃度的變化情況。另外,通過加大Ⅳ段氣MPa降至0.15MPa,產(chǎn)品氣濃度變化不大(見表體氮?dú)饬?由1900m3/h加至2600m3/h)及降低2),主洗甲醇的溫度升高了4℃,達(dá)-53℃氮?dú)獾臏囟?由-35℃降低至-40℃)來減緩甲醇表2降低閃蒸壓力CO2產(chǎn)品氣成分分析溫度的回升。最終,C-61307出口甲醇的溫度由負(fù)荷H2N2C,H?？傆?jì)40℃提高至-30~-32℃。通過大量的試驗(yàn),在萬m3/h%%%%%%%降低閃蒸壓力的前提下,CO2濃度得到了大幅提升,995.021.680.590.020.202.4899.99達(dá)到了設(shè)計(jì)值(見表3),但主洗甲醇溫度也大幅回l197.120.900.1000.201.6599.97升,由-57℃回升至-48℃。在調(diào)試中,緩慢提高3.3合理調(diào)整甲醇循環(huán)量和氣液比在一定溫度、壓力下,溶液對氣體的吸收能力受現(xiàn),CO2產(chǎn)品氣濃度未下降(見表4),閃蒸壓力對濃氣液平衡的限制,而在實(shí)際運(yùn)行時吸收操作達(dá)不到度影響較小,提壓后主洗甲醇溫度降至-52℃,不氣液平衡狀態(tài)。因此過大的循環(huán)量可確保合成氣微影響F61302塔吸收,出口合成氣硫微量及CO2微量合格,但會導(dǎo)致過大的動力消耗,也增大氨蒸發(fā)器量控制良好。的熱負(fù)荷。因單位體積甲醇溶解的酸性氣減少,導(dǎo)表3提溫至-32℃、降閃蒸壓力CO2產(chǎn)品氣成分分析致產(chǎn)品氣濃度降低。因此在保證氣體凈化度的前負(fù)荷02CH,C0H2N2C.H,總計(jì)提下,應(yīng)當(dāng)盡量精確控制甲醇的循環(huán)量,般余量為萬m7h%%%10%。經(jīng)過大量的調(diào)試,變換氣量約110000m3/h時精洗甲醇循環(huán)量控制在220~230m3/h,主洗甲1996400200.3599.97醇循環(huán)量控制在170~180m/h,H2S吸收塔循環(huán)量表4提溫至-32℃閃蒸壓力不變CO2產(chǎn)品氣成分分析控制在120~130m3/h,冷卻循環(huán)甲醇控制在530~負(fù)荷CO2CH1CH2N2CH總計(jì)550m3h萬m3/h%%%%%%%因變換氣中H2S含量高,所以H2S吸收塔循環(huán)998.410.190.0400.061.34100.04量比較大,在操作中要求H2S吸收塔頂出口氣體中I199.590.020000.40100.0lH2S含量小于2×10°,以保護(hù)主洗甲醇不被HS4結(jié)語污染。冷卻循環(huán)甲醇主要是循環(huán)吸收CO2,其量大有利于單位體積甲醇內(nèi)溶解的CO2增多。經(jīng)過長期的系統(tǒng)化試驗(yàn)研究,優(yōu)化了H2S吸收3.3溫度的控制塔、CO2吸收塔及CO2閃蒸塔的重要工藝參數(shù),并溫度是影響CO2產(chǎn)品氣濃度的重要因素。在對以上因素采取了嚴(yán)格控制與管理措施,使CO2產(chǎn)E61301/02塔,控制各循環(huán)甲醇溫度在-40℃。由品氣濃度得到了大幅提升,可滿足氣化爐的安全運(yùn)于溫度降低,酸性氣體溶解度增大,可相應(yīng)減少精洗行。因減少氨蒸發(fā)器C-61307用氨量,甲醇洗每甲醇、主洗甲醇循環(huán)量,使單位體積的甲醇里溶解的小時液氨用量由55m3/h減少到50m3/h,配套的氨CO2氣體增多,其降壓閃蒸時,CO2濃度會有所提制冷系統(tǒng)可節(jié)約低壓蒸汽約3Uh另外,變換氣氣高;在E-61303塔,因流程中配置有氨蒸發(fā)器量低于6萬Nm3/h時,CO2產(chǎn)品氣濃度無法提高至C61307(換熱面積856.8m2),可通過減少用氨量來97%,所以,維護(hù)好氣化爐高負(fù)荷運(yùn)行,是提高產(chǎn)品提高其出口的甲醇溫度。由于甲醇溫度的升高,溶氣濃度的基礎(chǔ)。