08.低温甲醇洗装置冷量不足原因分析及解决方法VIP

1 6 大化科技 2 0 0 4 年 ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： 技 术 革 新 经 验 交 流 ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： ： 二 低温甲 醇洗装置 冷量不足原因分析及 解决方法 吴文德张海军门路 ( 台成氨 ) 摘 要针对低温甲醇浇冷量不足问题 进行系统分析查找 原因， 并提出解决方案： 关键词 低温甲醇洗， 冷量， 解吸制冷 大化集团公司合成氨装置净化工艺采用 的是林德公司“ 低温甲醇洗工艺” ， 该工艺为 一 步法吸收H 2 S 、 C 0 ： 的六塔联合_流程， 净化 吸收设计温度为一 5 5。在净化原料气的 同时， 为联碱工艺提供 C 气。宦开车以 来， 低温甲醇洗装置在高温季节冷量不足问 题表现十分明显， 成为限制生产负荷的瓶颈 ( 其中吸收温度最高达一 4 7， 生产负荷仅 可维持在7 0左右) ， 经过几年的摸索和大 量实际生产实验， 得出了一定的成功经验， 使 问题基本得到解决。 1 低温甲醇洗的冷量来源 第一部分为循环冷却水， 利用 3 2 的循 环水通过 E 0 5 1 1 换热为再生后的贫甲醇提 洪冷量； 第二部分为低压液氨蒸发， 在负压 ( 一 3 0 k P a ) 条件下利用液氨蒸发通过三台换 热器分别对甲醇吸收塔 T 0 5 0 1 上塔中段抽 出甲醇及7 0 5 0 4 尾气进行冷却 第三部分为 低温空气， 通过 E 0 5 1 9 B为2 0 5 0 4尾气提 供冷量； 第四部分为低温液氮洗富余冷量( 一 5 8合成气) 返回低温甲醇洗； 吸收了C 等杂质气体的富甲醇降压解吸制冷， 详细情 况见表 1 ： 表 1 供冷情况一览表 2 装置冷损情况及原因分析 首先从保冷效果方面人手， 本套装置设 计操作条件为2 5 ， 最高为3 0 ， 但大连地 区夏季3 0以上气温天气要持续一至两个 月。从现场冷区塔、 罐、 管线等低点滴水现象 可判断跑冷情况比较严重， 利用大连理工大 学“ 低温甲醇洗模拟软件 R P S 9 6 ” 版进行计 算， 结果表明设备表面平均冷损在7 5 w 以上， 冷损总量相当于氨冷负荷的2 0 7， 而设计冷损只为氨冷负荷的5 5左右。 其次， 从各换热器的工作状况人手， 循环 水冷却器、 氨冷器、 空气冷却器存在问题较 多。由于设备泄漏等原因常导致全厂循环水 系统水质恶化， 细菌、 浊度等指标上升、 p H值 不稳定， 使换热器 E 0 5 1 1内壁结垢严重， 总 维普资讯 第 1 期 大化科技 1 7 传热系数只有设计值的3 5 5。液氨系统 经过改造后虽然在低压冰机出口增加了油分 离器， 但液氨带油仍然存在， 大量润滑油随液 氨进人氨冷器， 随着氨的蒸发而逐渐积存在 换热器内附着在U型管外表面从而增加热 阻、 大大降低换热效率。另外， 由于气温为非 人为控制因素， 所以高温对空气冷却器 E 0 5 1 9 A B影响最为直接， 大量甲醇蒸汽 ( 5 0 4 尾气) 不能冷凝回流而后带， 经过氨 冷( v o 5 5 ) 后才冷凝下来致使D 0 5 0 7 罐液位 升高， 过高时有可能触动联锁开关从而影响 到循环气压缩机C o 5 0 1 C 0 5 0 2 B的运行。 最后， 对 C 0 ： 解吸制冷情况进行分析， 在所有冷量来源中c c h解吸制冷是低温甲 醇洗冷量的主要来源。经过与设计值核对发 现C 闪蒸塔T 0 5 0 2 气体闪蒸量较低、 甲醇 热再生塔 T 0 5 0 4 因超压而使蒸汽量加不上、 塔顶酸性气体组份中C 含量较设计值要 高出十几个百分点， 根据以上几种现象可以 判断出大量的C 0 ： 因为操作工艺参数不合 理没有在冷区内解吸， 而是随着甲醇进入热 再生系统升温后才彻底释放出来， 这样不但 没有起到制冷的作用， 还增加了热再生塔 5 0 4 和循环气压缩机负荷。 3 解决措施 1 ) 针对循环水水质恶化、 换热器结垢问 题， 利用停车机会对全厂循环水换热器进行 彻底查漏并一次性处理， 清理循环水池底污 泥， 针对细菌对原杀菌剂有一定抗药性而影 响杀菌效果的问题采用定期更换杀菌剂或配 合使用的方法， 同时增加旁流池过滤量尽可 能降低浊度。另外， 利用高压水枪对E 0 5 1 1 管程污垢进行清理， 对部分换热效果不理想 的换热器每年进行一次化学清洗。 2 ) 针对液氨带油问题， 增加了氨冷器排 油储罐， 见图1 ： 图 1 氨冷器排油装置简图 将氨冷器底部液氮导淋接一储罐， 用管 线将氨冷器液位计高低点与储罐相连， 罐体 设有低压 接口及压力表， 底部有油排放 口。其具体操作如下： 氨冷器正常投用时打 开底部导淋， 液位计高低点阀门与锗罐连通， 定期( 2 3 天或视使用情况而定) 关闭上述 三个阀门， 倒人低压 将分离下的油从罐 底排放口排出， 排油完毕关闭低压 N 1 恢复 到积油状态。这样就可以不停车状态下间断 排油， 从而达到增加氨蒸发供冷能力。另外， 在停车检修期间用离压N ： 对氨冷器壳程进 行吹扫， 从实际投用效果看， 大大降低了甲醇 系统开车冷却降温时间。 3 ) 更换修补跑冷严重部分、 保冷材料。 利用大连理工大学“ 低温甲醇洗模拟软件 R P S 9 6 ” 对整套设备主要进行温度模拟计算， 结果表明： 冷区T 0 5 0 1 、 T 0 5 0 2 、 T 0 5 0 3 三塔冷 损率在 1 2 0 W n 12 以上， T 0 5 0 2 塔 气人 E 0 5 0 8 管线及换热器整体部分冷损率在2 6 6 w r n “ ， P 0 5 0 2 A J B 、 P 0 5 0 3 B泵出人口处在 1 7 0 w 。针对这些跑冷严重的部分重新 进行保冷效果衡算 ， 换之以新型保冷效果更 好的材料， 使跑冷量降低1 2 6 个百分点。 4 ) 增加一台循环水冷却器。由于大气温 度为非人为控制因素， 所以当气温升高时生 产操作上没有有效的控制手段， 从而导致空 气冷却器 E 0 5 1 9 & B使用效果受到很大影 响， 为 便于稳定操作状态变不可人为控制为 可以人为控制， 增加了一台循环水冷却器与 空气冷却器并联使用， 相关流程见图2 ： 维普资讯 1 8 大化科技 2 0 0 4 年 图 2 新增水冷器相关流程简图 吸收了H 2 S 、 C 的富甲醇经减压、 气提 再生后进人 5 0 4 塔加热精馏彻底脱除吸 收气体。酸性混合气经E 0 5 1 9 A B冷却大部 分甲醇由 1 3 0 5 0 4分离， 经 P 0 5 1 0 A B打回 T 0 5 0 4回流， 由于气温上升 E 0 5 1 9 B供冷 不足导致甲醇蒸气后带， 经 E 0 5 1 4 、 E 0 5 1 5 完 全冷却下落到 1 3 0 5 0 7 罐， 由于该罐容积很 小， 底部去 5 0 3管线较细( 1 5 ) ， 排液不 及时引起液面上涨， 达到联锁值导致c 0 5 0 1 C 0 5 0 2自动停车， 而压缩机停车又会引起 5 0 4 波动， 甲醇再生不彻底， 吸收效果下降 最终导致甲醇全系统恶化。为解决这一问 题， 增设了一台水冷器 E 0 5 1 9 C ( 其能力为满 负荷条件下可以单独使用) 与原风冷器并联 使用， 增加了人为控制手段， 既可以使甲醇再 生平稳进行， 又减少了运行不稳定、 换热不充 分造成的冷量损失。 5 ) 增加 C 0 解吸制冷能力。欲实现这 一 目标降低 O 0 解吸压力为一种有效的手 段， 但因设备固有缺陷， H s浓缩塔 T 0 5 0 3 保压阀P V 0 5 0 1 3 即使在全开状态下， 压力仍 在7 0 k P a 左右， 虽然维持c c h解吸塔“1“ 0 5 0 2 和T 0 5 0 3 间甲醇输送压差设计值为8 6 k P a ， 但实际生产中低于 1 1 0 k P a 时甲醇循环中 断。所以， 在降低 T 0 5 0 3压力问题不解决之 前降低6 “0 2 解吸塔 “1 0 5 0 2 操作压力已不可 能， 5 0 2 操作压力始终在1 9 0 k P a 左右( 设 计值高限 1 8 0 k P a ) 。 另一方面， 增加C Q 饱和度从而增强解 吸制冷能力， 经过论证和实践还是可行的。 欲提高甲醇中C O ： 饱和度就得减少洗涤甲 醇量， 但前提是保证净化气微量( Q E 0 5 0 1 4 ) c 不超标， 所以首先要解决的问题是提高 甲醇的吸收能力。主要采取措施为尽量增加 甲醇水分离塔 5 0 5 工作负荷， 降低甲醇中 水含量， 从而达到增强吸收能力的目的。工 艺调整思路为增加人 5 0 5甲醇量， 具体操 作改动为增加防冻注射甲醇量( F 0 5 0 0 5 ) ， 增 加T 0 5 0 4 去T 0 5 0 5 甲醇量( F 0 5 0 0 9 ) ， 减少人 塔洗涤水( F 0 5 0 2 3 ) ， 废水中甲醇含量不超标 前提下降低 5 0 5 塔板温度 0 2 9 以减少 甲 醇 水蒸气中平衡水量， 设计参数及调整 前、 后参数对比见表2 ： 衰 2 工艺参数对比表 经过操作上的调整， 甲醇含水量( 设计值 为小于2) 从1降至0 2左右， 使得吸 维普资讯 第 1 期 大化科技 1 9 收能力大大加强， 在8 5左右负荷条件下洗 涤甲醇量较设计值可降低2 0， 从而增加富 甲醇中C ( ) 饱和度， 有利于解吸制冷。 6 ) 对部分保压系统改造， 适当降低甲醇 再生塔 T 0 5 0 4 操作压力。在原工艺流程设 计中C 0 =， 洗涤塔T 0 5 0 6 和闪蒸塔 T 0 5 0 2由 一 个保压阀( H V 0 5 0 4 8 ) 进行保压， 为了保证 甲醇循环差压( T 0 5 0 2 、 T O 5 0 3两塔间) 要求 上述两塔压差必须维持在 1 8 5 k P a 左右， 而 甲醇 水分离塔TO5 0 4与C ( 洗涤塔TO5 0 5 间物料靠差压输送， 这个差压值必须保持在 1 2 5 k P a 以上， 由此限制甲醇再生塔 2 “0 5 0 4 操作压力必须在3 0 0 k P a 以上。后来经过部 分保压系统改造后， 将 C 闪蒸塔TO5 0 2 增 加一个保压阀来进行单独保压， 这样就可以 降低 C ( 2 洗涤塔操作压力， 从而使降低甲醇 再生塔操作压力成为可能， 由于操作压力降 低使得甲醇沸腾温度相应降低， 从而减少塔 底再沸器低压蒸汽投用量， 减少向甲醇系统 的热量输入。 相应部分对比关系见表 3 ： 表3 操作压力与温度及蒸汽用对照表 7 ) 加强液氮洗工序操作提高向甲醇洗工 序供冷能力。在保证液氮洗冷箱内不过冷、 排液畅通无阻、 洗涤塔差压在正常范围、 燃烧 气中C O、 C H 含量在允许范围内的前提下， 合理调粗配氮及精配氦用量， 尽量在冷箱内 实现合或气配氮过程， 降低冷箱内各物流温 度， 从而达到提高对甲醇洗工序供冷量能力 的目的： 4 效果查 足 以上7 种方案实施后， 经过高温季节检 验效果显著。其中甲醇吸收温度在 8 5以 上负荷条件下可维持在一 5 8 5 ( 设计值一 5 5 ) ， 多向外界提供c c h 产品气3 5 0 0 k g t3 ， 减少循环气压缩机负荷 1 8 6 。 参考文献 l 谭天恩 麦本熙， 丁惠华 化工原理 1 9 9 0 6 ： 朱圣东 邓建， 吴家声 无油润滑压缩机 2 0 0 l ( 3 ) 。 _- 。 一 一 - H_- - 。 。 一 。 _* - - 煤气化技术 煤气化技术是一种清洁煤技术。煤发电工艺具有排空少的特点主要空气污染物二氧化硫、 氧化氮、 一 氧化二氮及颗粒物质排放都最低。过去三十年中， 美国由于发电的煤增长了2 0 0。 此间主要空气污染物 的排放率自 然也大幅度降低。 煤气化技术所产生的空气排放物大大低于美国清洁空气法案要求的水平。比 起其他 类型的煤发电设备， 煤气化每千瓦小时所生成的二氧化碳最低， 其攻效自 然最高。而且还提供了收集二氧化碳的机会， 成本大大 降低。汞的排放也低， 该系统可以很小的成本将汞从合成气流中有效地排出。除汞技术已经在k i , m m -t 煤 气化设备上实施了近二十年。 该工艺产生许多商业上可行的副产品， 如高纯度硫或硫酸， 收集的二氧化碳以 及可用于 铺路、 制砖和铺屋 顶的炉渣等等。现有竞争性技术如流化床燃烧以 及超临界粉煤炉技术， 均