低溫甲醇洗熱再生系統(tǒng)存在的問題及改進(jìn)措施

1、低溫甲醇洗熱再生系統(tǒng)存在的問題及改進(jìn)措施 3丁武松 寧 平(昆明理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 650093摘要 針對低溫甲醇洗裝置克勞斯氣夾帶甲醇及系統(tǒng)甲醇中油含量高的問題 , 分析其原因并提出改進(jìn)措 施 。 對克勞斯氣分離器降液管改造后 , 消除了克勞斯氣夾帶甲醇的現(xiàn)象 , 降低了系統(tǒng)甲醇中的油含量 , 取得了較 好的經(jīng)濟(jì)效益 。關(guān)鍵詞 低溫甲醇洗 克勞斯氣 改造Problem s i n Regenera ti on Syste m by Hea ti n g forL ow 2Tem pera ture M ethanol W a sh Process and I m provem en

2、t M ea sures D ing W us ong and N ingAbstract W ith a vie w t o s olving the p r oble m s of the l ow 2 te mperature methanol wash unit and high oil in , are analyzed and i m p r ove ment p . downcomer of the Claus gas separa 2 t or, by the oil content in the methanol in the syste m re 2 ic benefit

3、obtained . l ow 2te mperature methanol wash Claus gas ref or m 低溫甲醇洗是解化集團(tuán)公司二期技改工程 ,自 1998年底試運(yùn)行以來 , 一直存在著克勞斯氣夾帶甲醇及系統(tǒng)甲醇中油含量高的問題 , 不僅甲醇消耗增加 , 而且嚴(yán)重影響了低溫甲醇洗和液氮洗的安全穩(wěn)定運(yùn)行 。 為此對克勞斯氣分離器降液管進(jìn)行了改造 , 改造后消除了克勞斯氣夾帶甲醇的現(xiàn)象 , 降低了系統(tǒng)甲醇中的油含量 , 取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益 。1 熱再生系統(tǒng)工藝流程簡介低溫甲醇洗熱再生系統(tǒng)工藝流程見圖 1。 來自W -508的富 H 2S 甲醇液在熱再生塔 K -5

4、05 段減壓閃蒸 , 熱閃蒸氣經(jīng) W -509冷凝后 , 冷凝的甲醇進(jìn)入 K -505 段作回流液 , 出 W -509的熱閃蒸氣 (含C O 284. 51%, H 2S 9. 40% 經(jīng) W -510冷卻后進(jìn)入 K-504 段底部進(jìn)行 H 2S 提濃的再吸收。經(jīng)過熱閃蒸后的 K -505 段富 H 2 S 甲醇液進(jìn)入 K -505 段加熱再生 , 甲醇中溶解的酸性氣 體被熱再生塔再沸器 W -515產(chǎn)生的甲醇蒸氣氣 提析出 , 出 K -505 段頂部的帶甲醇的酸性氣經(jīng) W -511和 W -512冷凝后進(jìn)入 K -505 段進(jìn)行 氣液分離 , 其中大部分甲醇被冷凝后進(jìn)入 K -505 段

5、作回流液 。 出 K -505 段的克勞斯氣在 W -513中被來自 K -503 段的 CO 2閃蒸氣冷卻至 -21 , 再經(jīng)氨冷器 W -514冷卻至 -40 后進(jìn) 入克勞斯氣分離器 F -502。在 F -502中 , 被分 離的甲醇冷凝液經(jīng) F -502底部 U 形降液管返回 K -505 段作回流液 , 出 F -502頂部的克勞斯 氣經(jīng) W -511復(fù)熱后送克勞斯硫回收裝置 。 K -505 段的甲醇經(jīng) P506泵送至 K -505 段頂部作回流液 。 K -505 段底部經(jīng)過完全再 生后的甲醇經(jīng) P -507泵送至 W -508、 W -507和 W -522氨冷器冷卻至 -40

6、 后 , 送 CO 2吸收 塔 K -502頂部作精洗甲醇 。54第 32卷 化肥工業(yè) 第 5期 3本文作者的聯(lián)系方式 :dws_643163. com圖 1K -505. 熱再生塔 F -502. -509. 熱閃蒸氣冷凝器W -510. W - W -513. 克勞斯氣 /排放氣換熱器 W -514. - P -506. 熱再生塔回流泵 P -507. CO 2吸收塔給料泵22. 1低溫甲醇洗裝置自開車投運(yùn)以來 , 當(dāng)蒸汽壓 力或其它外部條件稍有波動(dòng) , 就會引起克勞斯氣 壓力的波動(dòng) , 出現(xiàn)克勞斯氣夾帶甲醇的現(xiàn)象 , 克勞 斯氣出口壓力 PR -5096升高 , 出口溫度 TR -509

7、6迅速下降至 0 以下 。此時(shí)若開大克勞斯 氣出口壓力調(diào)節(jié)閥 P V -5095閥位來降低克勞斯 氣壓力 , PR -5096非但不下降反而會升高 , 克勞 斯氣夾帶甲醇更加嚴(yán)重 ; 若關(guān)小 P V -5095閥位 , 也會使克勞斯氣壓力升高 , K -505 段熱再生甲 醇中的酸性氣不能被全部及時(shí)氣提析出 , 熱再生 甲醇再生不完全 , 使 K -502塔頂部的精洗甲醇 吸收效率下降 , 導(dǎo)致 K -502塔頂部 H2S 和 CO 2微量上升 。 克勞斯氣夾帶甲醇時(shí)的相應(yīng)工藝參數(shù) 變化情況見表 1。表 1 克勞斯氣夾帶甲醇時(shí)部分工藝參數(shù)變化情況項(xiàng)目 PR -5095/MPaPR -5096/

8、MPaTI -5103/ TI -5104/ TR -5091/ TR -5096/ T (T R -5091-T R -5096 /測量對象 入 W -511的熱再生氣壓力出 W -511的克勞斯氣壓力出 W -513的克勞斯氣溫度出 W -513的排放氣溫度入 W -511的熱再生氣溫度出 W -511的克勞斯氣溫度W -511熱短溫差工藝指標(biāo) 0. 210. 15-21147735-正常工況 0. 180. 13-14187863<20帶甲醇時(shí) 0. 300. 25-36<0>80<0>20 從表 1可看出 , 克勞斯氣夾帶甲醇時(shí) , TI -5103和 T

9、I -5104溫度迅速下降 , 這表明從 W -513到 W -514的克勞斯氣量減少了 , 其余的克 勞斯氣則沖破克勞斯氣分離器 F -502底部 U 形 降液管液封后沿 U 形降液管往上反沖至 F -502, 與經(jīng)過 W -513和 W -514冷凝后的克勞斯氣混 合 , 形成氣液夾帶的狀況 , 從 F -502頂部排出 。 由于克勞斯氣夾帶著經(jīng) W -513和 W -514冷凝 的 -40 甲醇冷凝液 , 而甲醇易揮發(fā) , 在揮發(fā)過 程中吸收熱量后體積膨脹 , 因此克勞斯氣夾帶甲 醇時(shí) , 克勞斯氣出口溫度 T R -5096迅速下降至 0 以下 , 出口壓力 PR -5096則迅速升高

10、 , 此時(shí)開 64 大 P V -5095閥位則克勞斯氣流速和流量增加 , 帶走的甲醇也增加 。由于 F -502沒有液位指示 , 故在實(shí)際操作過 程中 F -502容易出現(xiàn)滿液位或排空現(xiàn)象 , 這時(shí)克 勞斯氣壓力稍有波動(dòng)就會導(dǎo)致克勞斯氣夾帶甲 醇 。 克勞斯氣夾帶甲醇不僅工藝調(diào)整相當(dāng)困難 , 要很長時(shí)間才能恢復(fù)正常 , 而且甲醇損失非常大 (表 2 , 系統(tǒng)要補(bǔ)充大量新鮮甲醇才能維持正常 運(yùn)行 。2. 2 系統(tǒng)甲醇中油含量高表 2 克勞斯氣全分析數(shù)據(jù)取樣時(shí)間 CO 2/%H 2S/%O 2/%CO /%烴類 /%CH 3OH /(mg m -3 2003-03-01T10:0061. 423

11、5. 480. 10. 34. 730855. 64 2003-03-01T16:3064. 1030. 900. 20. 34. 552135. 39 2003-03-02T10:0067. 7027. 000. 10. 34. 910552. 25 褐煤加壓氣化所制得的變換氣中油含量較高 , 變換氣在 H2S 吸收塔 K -501的預(yù)洗段用 1. 6m 3/h的冷甲醇洗滌吸收后 , 雖然大部分氣態(tài)輕油被洗滌脫除 , 但仍有極少量的殘余氣態(tài)輕油隨變換氣帶入系統(tǒng)甲醇 , 運(yùn)行時(shí)間一長就在系統(tǒng)中慢慢累積增加 , 使系統(tǒng)甲醇中油含量升高 。這些油中的低沸點(diǎn)烴類物質(zhì)揮發(fā)到凈化氣中 , 隨凈化氣帶至

12、600#對 K -505 段熱再生甲醇 、 K -505 段回流甲醇及 F -502分離的冷凝甲醇分別取樣進(jìn)行油含量分析 , 分析數(shù)據(jù)見表 3。表 3 甲醇中油含量分析數(shù)據(jù)取樣時(shí)間 K -505 段回流甲醇 /%F -502冷凝甲醇 /%K -505 段熱再 生甲醇 /(mg L -12003-11-074572453 2003-11-084567233 2003-11-165470186注 :K -505 段 、 F -502甲醇中油含量的測定方法是用量筒取樣 100mL, 然后加入 100mL 水?dāng)嚢琛?靜置 10m in, 再讀取上部油層 體積所得從表 3可看出 , K -505 段回流

13、甲醇和 F -502分離的冷凝甲醇中油含量特別高 。這是因?yàn)?從變換氣進(jìn)入系統(tǒng)的低沸點(diǎn)輕油在 K -505 段 隨酸性氣被加熱氣提析出 , 經(jīng)冷凝后進(jìn)入 K -505 段回流甲醇中 , 重新返回系統(tǒng) , 長時(shí)間的循環(huán)累 積使熱再生甲醇及 K -505 段和 F -502中的甲 醇油含量越來越高 。如果 F -502中油含量很高 的冷凝甲醇不再返回 K -505 段作回流液 , 而是 將它進(jìn)行甲醇和油的分離處理 , 則從變換氣帶入 系統(tǒng)甲醇的油就可被逐漸分離 , 從而降低系統(tǒng)甲 醇中的油含量 。3 改進(jìn)措施(1FF -。 只要控制 L I C -5102不滿液位或排 空 , K -505 段克勞

14、斯氣就不會發(fā)生串氣夾帶甲 醇的現(xiàn)象 。(2 F -502的 U 形降液管底部新配管線至 萃取器在 F -502的 U 形降液管底部新配管線至預(yù) 洗系統(tǒng)的萃取器 B -502, 原 F -502底部 U 形降 液管至 K -505 段的管子上加一截止閥并關(guān) 死 , 改造后的 F -502降液管流程如圖 1虛線部分 所示 。 改造后 , 將 F -502分離的冷凝甲醇送至萃 取器 B -502的甲醇 、 水 、 石腦油混合室進(jìn)行萃 取 , 冷凝甲醇中的輕油經(jīng)萃取進(jìn)入石腦油室 , 石腦 油出售或進(jìn)一步深加工 , 甲醇 、 水混合液則送精 餾 , 精餾出的甲醇返回系統(tǒng) 。這樣既避免了 K -505 段

15、克勞斯氣從 F -502底部 U 形降液管串 氣至 F -502夾帶甲醇的現(xiàn)象 , 又使 F -502分離 的冷凝甲醇中的甲醇和油得到了很好的分離和回 收 , 降低了系統(tǒng)甲醇中的油含量 , 同時(shí)增加了石腦 油產(chǎn)量 。4 改造效果在不影響正常生產(chǎn)的情況下 , 于 2004年 3月 5日完成改造并投入運(yùn)行 。 從運(yùn)行情況看 , 取得 (下轉(zhuǎn)第 54頁 74 特點(diǎn) , 料漿制備過程中必須加入添加劑 , 而添加劑 的普適性有限且價(jià)格昂貴 , 因此其選用應(yīng)兼顧適 宜性和經(jīng)濟(jì)性 , 建議可參照下列標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇 :粘 度 1001000mPa s, 24h 穩(wěn)定性 8%, 料漿濃 度 60%70%, 添加劑

16、消耗 <0. 5%(干基 。 (3 從理論上講 , 水煤漿加壓氣化對煤種的 適應(yīng)性較廣 , 但實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)煤的質(zhì)量對氣化 生產(chǎn)影響極大 , 主要影響因素表現(xiàn)為灰分 、 灰熔 點(diǎn) , 建議煤種選擇可參考下列標(biāo)準(zhǔn) :主要指標(biāo) :灰分 20%, 越低越好 ; 灰熔點(diǎn) < 1300 。次要指標(biāo) :內(nèi)水分 8%; 固定碳 50%, 越高 越好 。(4 加壓氣化應(yīng)選擇液態(tài)排渣為宜 。 (5 氣化爐溫度應(yīng)充分考慮料漿灰熔點(diǎn) 、 比 氧耗 、 耐火磚使用壽命等綜合因素 , 可通過加入助 熔劑或不同煤種混配達(dá)到降低灰熔點(diǎn)的目的 。 (6 因原料煤中含有一定比例的氮元素 , 經(jīng) 加壓高溫氣化后 ,

17、將有一定比例的氮元素轉(zhuǎn)化為 氨 , 經(jīng)后工序冷凝 , 其冷凝液中 NH3-N 達(dá) 2000×10-6, 增加了環(huán)保治理難度 。通過近 1年的多元料漿試生產(chǎn) , 實(shí)現(xiàn)單爐運(yùn) 行 3969h, 產(chǎn)氨 16363t, 平均消化氧氣 3500 m 3/h (標(biāo)態(tài) 、 氮?dú)?2000m 3/h (標(biāo)態(tài) , 有效利用 了空分能力 , 改善了煤氣爐運(yùn)行工況 。 同時(shí) , 為二 期項(xiàng)目水煤漿建設(shè)積累了大量的實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn) , 為二期盡快穩(wěn)定生產(chǎn)奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ) 。(收稿日期 2004-11-22(上接第 47頁 了非常好的效果 , 克勞斯氣夾帶甲醇的情況不再 發(fā)生 ,改造前 、表 4 、 甲醇中的油平

18、均含量項(xiàng)目克勞斯氣中甲醇含量 /(mg m -3熱再生甲醇油含量 /(mg L -1K -505段回流甲醇油含量 /%F -502冷凝甲醇油含量 /%備注改造后小于檢測限6511520組數(shù)據(jù)平均值520m 3/h (標(biāo) , 1110m 3/h (3, 每年 (按 11個(gè)月 從克勞斯氣夾帶 走的甲醇約為 101t 。精甲醇按 2500元 /t 計(jì) , 改 造后每年可減少甲醇消耗 25萬元 。改造前萃取器 B -502的石腦油平均產(chǎn)量約 7t/d, 改造后約 10t/d 。 石腦油按目前 1300元 /t 的售價(jià)計(jì) , 改造后石腦油銷售收入增加 140. 4萬 元 。改造后 , 由于克勞斯氣不再夾帶甲醇 , 不僅保 障了克勞斯氣硫回收裝置的穩(wěn)定運(yùn)行 , 而且保護(hù) 了環(huán)境 。(收稿日期 2004-12-21(上接第 50頁 配后由下自上流動(dòng) ; 洗滌液由循環(huán)洗滌泵提供 , 經(jīng) 洗滌罐上部液相分配頭后自上而下噴淋 , 洗滌液與 CO 2 氣體逆流接觸 , 將 CO2中攜帶的碳酸鉀洗滌吸收 ; 洗滌后的 CO2氣體富含水分 , 經(jīng)洗滌罐 頂部絲網(wǎng)式分離器除水后進(jìn)入壓縮機(jī)一段入口分 離器 ; 洗滌液部分由洗滌罐底部排放閥排出 , 由脫 鹽水進(jìn)行補(bǔ)充 。6 實(shí)施后效果及存在的問題改造后于 2004年 2月初投用 , 連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 5個(gè)月