低温甲醇洗生产工艺流程介绍.doc
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1、H:精品资料建筑精品网原稿ok(删除公文)建筑精品网5未上传百度nn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置, 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
2、吸收法, 低温、 高压下在吸收塔中完成甲醇对CO2、 H2S、 COS的吸收, 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,
3、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。3. 装置规模处理后的净化气量能满足日产合成氨 800t 的要求。低温甲醇洗单元的操作弹性为装置生产能力的50%-100%, 低温
4、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。装置年操作330天。4. 工艺流程叙述一般一个H2S吸收塔、 CO2吸收塔就能够将原料气中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置的要求, 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醇洗工段分为”冷区”和”热区”。冷区: H2S吸收塔( C-2201) 、 CO2吸收塔( C-
5、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%、 H2S+COS: 2200PPm, 水份0.18%( 饱和水) 的变换气112120
6、Nm3/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
7、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) 的变换气首先经过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-2 ) 送至预洗甲醇加热器(EA-2208)。然后变换气经过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
8、)输送来的富CO2甲醇液流量( FR-2 ) 经与原料气流量( FI-2 ) 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-2 ) 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。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,
9、 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
10、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) 复热回收冷量后, 温度为8, 再经原料气/净化气换热器
11、( EA-2201) 换热后, 温度31.14、 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
12、在塔C-2204中完成的, 该塔由上下两部分构成, 上塔为解吸塔, 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
13、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
14、减压、 气提, 其温度降至最低, 并收集于气提/ C02解吸塔( C-2204) 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) 的中段顶部第30块塔板。这样, 出气提/ C02解吸塔( C-220
15、4) 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36405NM3h, 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-
16、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( kgh)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
17、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
18、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( 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, 全部去硫回收装置, 这
19、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
20、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)的操作温度, 防止塔板结冰, 设置蒸汽管道, 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
21、车时, 可将甲醇经过贫甲醇泵( 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, 能够启动污甲醇泵( 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
22、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)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, 则应经过溶液过滤器除去。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
23、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置禁区, 并标有危险区警示牌。管道吹扫合格复
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