2022年低温甲醇洗生产工艺流程 .pdf
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1、1 低温甲醇洗生产工艺流程1. 生产工艺原理从变换工序来的变换气中除含有氢气、氮气外,约含有44.7的 CO2 和少量的 H2S 与 COS等硫化物,还含有CO、CH4、Ar 以及饱和的水份等。含氧化合物与含硫化合物是氨合成触媒的毒物,同时CO2又是生产尿素、食用二氧化碳等的原料, 而一氧化碳、 硫化物又可进一步回收利用,需要对它们分别脱除回收。根据我厂整个工艺的设臵, 采用低温甲醇洗涤法分别脱除变换气中的CO2、H2S、COS,将脱除掉的合格 CO2送尿素,同时将再生出的H2S 送催化氧化硫回收系统。低温甲醇洗是一种物理吸收法,低温、高压下在吸收塔中完成甲醇对CO2、H2S、COS 的吸收,
2、吸收了CO2、H2S、COS 的甲醇溶液(称为无硫富甲醇和含硫富甲醇) 分别经过节流降压 (少量的 H2和 CO 在吸收过程中也被吸收,经节流降压闪蒸后得以回收) ,释放出 CO2,再在热态下将CO2、H2S 从甲醇溶液中完全再生出来,得到完全再生的甲醇(称为贫甲醇)循环使用。系统需要的冷量来自冰机以及吸收了CO2和 H2S 的高压甲醇溶液的节流膨胀(即CO2的解吸)和各水冷器。2. 工艺特点甲醇溶剂与其它溶剂相比有如下优点:1)在低温、高压下,甲醇吸收酸性气体的量远大于对N2,CO,H2,CH4等的吸收量,即选择性好,从而大大降低了甲醇的循环量和减少了有效气体H2和 CO 的损失。2)甲醇在
3、低温下平衡蒸汽压低,故甲醇损失少。3)甲醇的化学稳定性好、冰点低。4)甲醇的粘度小和腐蚀性小。5)甲醇的吸收能力大(约是水的100倍,本菲尔化学溶剂的10 倍) ,且价廉易得。但甲醇溶剂也有如下的缺点:1)因其工艺是在低温下操作,因此设备的材质要求高。2)为降低能耗,回收冷量,换热设备特多而使流程变长。3)甲醇有毒,会影响人的健康。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 22 页 - - - - - - - - - 2 3. 装臵规模处理后的净化气量能满足日产合成
4、氨800t 的要求。低温甲醇洗单元的操作弹性为装臵生产能力的50%-100%,低温甲醇洗单元在 50%负荷运转时,能够回收较多的CO2以充分满足尿素生产的需求。装臵年操作 330 天。4. 工艺流程叙述一般一个 H2S 吸收塔、CO2吸收塔就可以将原料气中CO2和 H2S 洗涤干净,应该说洗涤过程是相对简单的, 可是溶液的再生相当复杂, 溶液再生时一是要获得一定数量的高纯度的CO2, 二是要将 H2S 浓缩到一定浓度以满足硫回收装臵的要求,又要确保甲醇溶液的再生贫度。因此再生系统一般设有 CO2解吸塔、 N2气提塔(又叫 H2S浓缩塔) 、甲醇再生塔和甲醇 /水分离塔。 习惯上根据操作温度将甲
5、醇洗工段分为 “ 冷区” 和“ 热区” 。冷区:H2S 吸收塔( C-2201) 、CO2吸收塔( C-2202) 、中压闪蒸塔 (C-2203)、CO2解吸塔 H2S 浓缩塔( C-2204)以及相关设备因操作温度在0以下而称为冷区。热区:甲醇再生塔( C-2205) 、甲醇 /水分馏塔( C-2206)以及相关设备,因操作温度在0以上而称为热区。以下分单元对低温甲醇洗各工序进行详细说明。(参阅 PFD 工艺流程图,所提供的数据为高硫100%负荷下的物料平衡数据)4.1. 原料气的冷却从变换来的压力 3.1MPaA、温度 40、含H2:53.76%、CO2:44.77%、CO:0.6%、H2
6、S+COS:2200PPm ,水份 0.18%(饱和水)的变换气 112120Nm3/h,经原料气净化气换热器( EA-2201)和原料气 /闪蒸气换热器( EA-2217)换热后,温度降至 27.43,再经过原料气氨冷器( EC-2201)冷却至约 12.25,冷却后的原料气进原料气分离器( V-2201)分离。分离后的变换工艺冷凝液送出界区至气化。由于洗涤是在低温下进行的, 为防止气体中所带的水份因冷却结冰造成管道和设备的堵塞, 同时为了避免水份带入系统造成对设备的腐蚀,然后向出变换气分离器 (V-2201)的变换气中喷入少量甲醇(0.9328m3/h) ,和变换气带过来的饱和水形成共溶溶
7、液,使甲醇水溶液的冰点降低。最后变换气经原料气/净化气 /CO2名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 22 页 - - - - - - - - - 3 产品换热器 (EA-2202),将变换气冷到 -2868进H2S吸收塔 (C-2201)。4.2. 原料气中 H2S等组分的脱除进 H2S 吸收塔( C-2201)的变换气首先通过H2S 吸收塔的预洗段,在此微量组分如: NH3、HCN 等被来自 H2S 吸收塔进料氨冷器 (EC-2202)的一小股冷富甲醇经 4
8、 快浮阀塔盘吸收洗涤,出H2S 吸收塔( C-2201)的预洗甲醇经塔底液位控制阀( LV-22007)送至预洗甲醇加热器 (EA-2208)。然后变换气通过 H2S 吸收塔(C-2201)的 H2S 吸收段,H2S、COS等被来自CO2吸收塔的富 CO2甲醇液吸收,由H2S 吸收塔进料泵 (P-2201A/S)输送来的富CO2甲醇液流量( FR-22004)经与原料气流量(FI-22002)比值调节后,送入H2S吸收塔(C-2201)的上段。出 H2S 吸收塔上段主集液盘的甲醇溶液经液位控制阀( LV-22005)送入中压闪蒸塔 (C-2203)下段。脱硫后的变换气再进入CO2吸收塔下段。
9、虽然 CO2在甲醇中的溶解热很小,由于 CO2在甲醇中的溶解度很大,致使溶液温升仍很大,当温度升高时,CO2在甲醇中的溶解度会减少, 不利于吸收, 因此必须及时将溶解热移出, 保持溶液温度在合理的范围内。 CO2吸收塔又分为粗洗、主洗和精洗三段。温度-58.14,流量 270.98t/h 的贫甲醇进入 CO2吸收塔的顶部,经上塔精洗段洗涤CO2后溶液温度升高到 -27.89,为保证甲醇溶液的吸收能力,将甲醇溶液(300.8 t/h)导出吸收塔,经富 CO2氨冷器( EC-2203)冷却到 -34.95后重新返回 CO2吸收塔,进入主洗段继续吸收CO2, 溶液的温度又升高到 -25.89, 再次
10、将甲醇溶液 (321.4t/h)导出吸收塔, 甲醇液经甲醇循环冷却器 (EA-2204)冷却到 -41.03后再次返回吸收塔,进入粗洗段继续吸收CO2,经 CO2吸收塔粗洗段吸收CO2后,溶液温度为-23.47导出吸收塔。 由于甲醇对 H2S的选择性吸收能力比CO2要大得多,因此将 CO2吸收塔导出来的已吸收了CO2的温度-23.47、流量为 358.6t/h 的甲醇溶液中的 132.6t/h 经 H2S 吸收塔进料泵( P-2201A/S)及 H2S 吸收塔进料氨冷器(EC-2202) ,温度降为 -34.95,降温后返回到H2S 吸收塔( C-2201)去吸收H2S+COS, 其余未返回
11、H2S 吸收塔的无硫甲醇富液226t/h 去中压闪蒸塔 (C-2203)上段。出 CO2吸收塔的净化气: CO220PPm、H2S+COS0.1PPm 、温度 -58.09、压力 3.2.94MPa、 气量 769645Nm3/h 经原料气 /净化气 / CO2产品换热器(EA-2202)名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 22 页 - - - - - - - - - 4 复热回收冷量后,温度为8,再经原料气 /净化气换热器( EA-2201)换热后,温度 3
12、1.14、压力 2.90MPaA,送往醇烃化工段。4.3. 甲醇液的闪蒸再生与H2S 的浓缩出 H2S 吸收塔(C-2201)上段的温度 -23.54、压力 2.97MPa、流量 131.8t/h的富含 CO2、H2S等的含硫甲醇富液减压到1.5MPa 后进入中压闪蒸塔 (C-2203)下段,闪蒸出来的闪蒸气和中压闪蒸塔上段闪蒸出的气体混合后,经原料气/闪蒸气换热器(EA-2217)与变换气换热后去老厂。(含 H2:46.19%、CO2:50.93%、CO:1.04、N2:1.4,气量 1243Nm3/h)C02的生产和 H2S的浓缩是在塔 C-2204中完成的,该塔由上下两部分构成,上塔为解
13、吸塔,共分上中下三段,由两层集液盘分开,中段装有30 块塔板;下塔为气提塔, 由中间集液盘分为上下两段,共有 87 块塔板, 其中下段为 14 块塔板。从中压闪蒸塔(C-2203)的上段底部引出的无硫甲醇经闪蒸甲醇氨冷器(EC-2206)降温后分两股,一股(流量121327/h)经 LV 节流控制阀进入气提/ C02解吸塔( C-2204)的上段,解析出大部分C02,而甲醇液则作为C-2204气提塔的再洗液,以确保尾气中硫含量指标;另一股(流量103.82 /h)经FV-22021节流控制阀进入气提 / C02解吸塔 (C-2204) 的中段顶部第 30 块塔板上,解析出大部分 C02后作为该
14、塔的再洗液,以确保C02 产品气中硫含量指标。从中压闪蒸塔 (C-2203)的下段底部引出的含C02的富硫甲醇液经循环甲醇换热器(EA-2215)冷却降温 ,然后分两路:一路经FV-22022 节流控制阀(流量142098 /h)进入气提 / C02解吸塔( C-2204)的中段第八块塔板上,在此部分CO2 和 H2S从甲醇中解析出来; 上述第 30 块塔板和第八块塔板两路甲醇解析后收集于气提 / C02解吸塔(C-2204) 下部集液盘,再进入气提 / C02解吸塔(C-2204)第 20 块塔板上继续解吸, 由于减压、气提,其温度降至最低, 并收集于气提 / C02解吸塔( C-2204)
15、的集液盘后,用P-2202A/S 泵加压并经 EA-2205 和 EA-2204回收冷量,温度升高后进入气提/ C02解吸塔( C-2204)下段闪蒸,气相进入气提/ C02解吸塔( C-2204)中段,而甲醇液则经P-2205A/S 泵加压并在 EA-2215中升温后进入气提 / C02解吸塔( C-2204)下部继续解吸。另一路经液位控制阀LV-22024控制中压闪蒸塔( C-2203)下段液位,去气提 / C02解吸塔( C-2204)名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - -
16、 第 4 页,共 22 页 - - - - - - - - - 5 的中段顶部第30 块塔板。这样,出气提 / C02解吸塔( C-2204)顶的 C02 量达26405NM3h,纯度 99.01,经原料气 /净化气 /CO2产品换热器回收冷量后 ,温度为 8送至界外用户。为使以上进入气提 / C02解吸塔( C-2204)的三路甲醇液中的C02 进一步得到解析,浓缩H2S,在气提 / C02解吸塔( C-2204)底部通入由界外来的低压氮(8000m3h),用 N2 气破坏原系统内的气液平衡。经气提/ C02解吸塔( C-2204)解吸出的C02 随着气提N2 作为尾气由塔顶送出(流量 36
17、405NM3h,温度-60.7),一部分在氮气冷却器 (EA-2207)中与气提氮换热, 温度升高到 3.03,一部分在酸性气/尾气(EA-2211)中与酸性气换热,两股气体汇合后温度为151.31,进入尾气洗涤塔(C-2207) ,用脱盐水 (2000kgh)洗涤,以确保尾气中 CH3OH 含量达到要求后部分送往硫回收,部分放空。4.4. 甲醇热再生从气提 / C02解吸塔(C-2204)底部出来的含有 H2S 和少量 CO2 的甲醇用热再生塔进料泵( P-2203)抽出。经 S-2201过滤并在贫富甲醇换热器(EA-2206)中加热后进入热再生塔(C-2205)的第 26 块塔板上 ,用甲
18、醇蒸汽加热气提再生,硫化物和残余 C02 随甲醇蒸汽由塔顶排出在预洗甲醇加热器(EA-2208)和热再生塔顶冷凝器( EA-2209)中冷却,部分冷凝下的甲醇在回流罐(V-220)中分离,用热再生塔回流泵(P-2207A/S)送至热再生塔( C-2205)顶作为回流液。出 V-2203 罐的气体继续在酸性气再加热器(EA-2210)和酸性气 /尾气换热器(E-2211)冷却后入酸性气分离器( V-2202) ,冷凝的甲醇送至 V-2203 回收,而气体部分循环至气提 / C02解吸塔 (C-2204) 的第 14 块塔板上,另一部分经 E-2210升温后送至界外硫回收。经 C-2205 再生后
19、的甲醇由塔中下部经贫甲醇泵(P-2204)抽出,大部分经气提/CO2 解析塔甲醇 /贫甲醇(EA-2205A/B )和贫/富甲醇换热器 (EA-2206A-L )中换热降温至约 56.15, 进入 C02(C-2202) 塔顶部作为洗涤液,部分 (1780kg/h)送至甲醇水分馏塔 (C-2206)顶部底,做为的甲醇水分离 (C-2206)回流液。部分去甲醇水分馏塔(C-2206)塔底。塔底有蒸汽再沸器EC-2204 提供热量,部分甲醇溶液经甲醇水分馏塔进料泵(P-2206)抽出,送至甲醇水分馏塔(C-2206)中部。 P-2204 送出的贫甲醇有一小部分作为洗涤液送至中压闪蒸塔名师资料总结
20、- - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 22 页 - - - - - - - - - 6 (C-2203) 。由于进料气体含硫高,正常操作时,热再生塔顶出气部分不返回H2S 浓缩塔,全部去硫回收装臵, 这样既可节省冷耗又能减少热耗。但在设计中保留部分气体返回H2S 浓缩塔的 H2S 增浓管线 ,以使开停车或进料气中含硫低时,多一种调节手段。4.5. 甲醇水分离从甲醇水分馏塔( C-2206)塔底部引出的含水甲醇进入C-2206 塔的第21 块塔板上作为进料。从塔C-2207 底
21、部来的甲醇水溶液经P-2210 加压并在EA-2212 中升温进入C-2207 塔的第 17 块塔板上参与蒸馏;该塔的回流液即P-2206 来的一小部分贫甲醇,塔顶产生的甲醇蒸汽直接送往C-2205 塔的第 13块塔板上作为气提介质, 塔底的废水,在 EA-2212 中回收热量后,部分作为 C-2207水洗塔洗涤水,部分作为废水排放送至生化处理;C-2206 塔由蒸汽再沸器EC-2205提供热量来维持塔的热平衡。4.6. 尾气洗涤C-2204气提塔解吸出的尾气去尾气洗涤塔(C-2207)洗涤放空。洗涤后的废液经洗涤水泵加压,污水冷却器加热后去甲醇水分离塔.为了保证尾气洗涤塔(C-2207)的操
22、作温度,防止塔板结冰,设臵蒸汽管道,由调节阀控制尾气洗涤塔塔尾气温度。4.7. 新鲜甲醇的补入和废甲醇的回收利用为保证系统甲醇的需要,本工号所需要的甲醇是由精馏工段提供。当开车充甲醇或正常运行时需向系统补入甲醇时,联系调度启动精甲醇库的送料泵,将甲醇注入新鲜甲醇罐( V-2208)或再生塔( C-2205)塔底;工号停车时,可将甲醇通过贫甲醇泵( P-2204) 、污甲醇泵( P-2208)排往精馏甲醇贮槽。为了方便检修时各塔和管线设备中的甲醇排放,设有污甲醇地下污甲醇罐(V-2206) ,容积约10m3,并配有污甲醇泵( P-2208) ,当污甲醇罐( V-2206)液位高时,可以启动污甲醇
23、泵 (P-2208) )将甲醇送往热再生塔回流罐 (V-2203) ,回收甲醇。4.8. 氨冷冻系统。低温甲醇洗系统所需冷量由合成工序的冰机提供。液氨在本工序各氨冷器内名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 22 页 - - - - - - - - - 7 蒸发后气氨返回冰机。4.9. 溶液过滤本系统设有3 台溶液过滤器。由于在变换工序,会有Fe(CO)5和 Ni(CO)4(当煤中含有Ni 时)生成,且随变换气带入甲醇洗工序中。在无CO 存在的时候, Fe(CO)
24、5 和 Ni(CO)4 与硫化物反应生成FeS 和 NiS 的固体颗粒,加之变换气挟带的催化剂粉尘等, 能使甲醇变成为悬浮液, 则应通过溶液过滤器除去。如若不保持循环甲醇的清净, 固体颗粒会沉积在换热器的管壁上,增加了传热热阻,最终导致冷耗和热耗增加。开车前的准备工作在施工单位机械竣工的基础之上,化工投料之前需要完成如下工作:气相管线的吹扫、液相管线的水冲洗、系统的气密试验、单体试车、系统水联动试验、系统干燥。1.1. 气相管线的吹扫1)目的设备和管道在安装过程中会带入各种各样的杂质,如焊渣、尘土等,在化工投料前必须把其清除干净,以防止在运行中对阀门、设备造成意外故障。2)范围本工序选用空气作
25、为吹扫介质,对本工序所有气相经过的管线、设备进行吹扫。3)技术要求公称直径大于或等于600mm 气体管道,采用人工清理;公称直径小于600mm 的气体管道采用空气吹扫。管道吹扫前拆除流量计、法兰连接的调节阀、重要阀门、节流阀、安全阀、仪表等,用短管代替。吹扫的顺序按主管、支管、疏排管依次进行,吹扫出的脏物不得进入已合格的管道。吹扫前检查管道支、吊架的牢固程度,必要时予以加固。吹扫时吹扫口周围设臵禁区,并标有危险区警示牌。管道吹扫合格复位后,不得再进行影响管内清洁的其他作业。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心
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