16.哈尔滨气化厂低温甲醇洗装置扩产改造分析

工业技 术 齐 鲁 石 油 化 工 ， 2 0 0 7 ， 3 5 ( 1 ) ： 3 6 3 8 Q IL U P E T R O C H E M IC A L T E C H N O L O G Y 哈尔滨气化厂低温 甲醇洗装置扩产改造分析 吴昌祥 ( 哈尔滨气化厂， 黑龙江哈尔滨 ， 1 5 4 8 5 4 ) 摘要通过对哈尔滨气化厂低温甲醇洗装置扩产改造方案的分析和论述， 表明改造方案的处理能力和效果均优 于原设计， 并能够降低投资和运行消耗， 是成功的改造方案。 关键词甲醇改造煤气化 中图分类号 ： T Q 2 2 3 1 2 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 9 9 8 5 9 ( 2 0 0 7 ) 0 1 0 0 3 60 3 哈尔滨气化厂低温甲醇洗装置工艺处理煤气 量( 标准态 ， 下 同) 为 5 8 5 0 07 6 0 0 0 I n h ， 经过 低 温 甲醇洗装 置处理后 ， 净煤 气量 为4 8 0 0 0 5 1 0 0 0 i n h 。其工艺原理是利用低温条件下 甲醇 的优 良特性 ， 有选择地 脱除煤气 中的 C O 、 H S 、 C O S和硫的有机化合 物、 轻烃物质 、 氰化 物等杂 质。低温甲醇在高压条件下对 C O 、 H S 、 C O S有 很大的溶解度， 但对 煤气 中的重 要组分 H 、 C O、 C H 的溶解度却很小 。另外 ， 甲醇对 H s的溶解 度和吸收速率 比 C O 大很 多， 利 用这一特 点， 可 在同一设备中同时吸收。再生时 ， 可利用分级减 压的方法分别再生。C O 首 先被 解析 出来 ， H S 最后解 析 出来。因此 ， 可以分 别 获得 高 浓度 的 H S和 C O 。由于在现有的条件下后序工段 甲醇 装置需要扩建 ， 为了将粗煤气 的处理能力提高至 7 9 5 0 0 8 50 0 0 m h ， 而吸收塔洗涤 甲醇循环量 不再提高， 且又能满足煤气 的工艺指标。根据工 厂扩产前对装置的实 际标定 ( 见表 1 ) ， 现有工艺 条件 已不能满足扩产需要 ， 因而需要对装置进行 改造。 表 1 低温甲醇洗装置实 际标定 的部分数 据 注 ： 数据 的标定是在净煤 气 4 8(g 0 0 m h的条 件下进 行的。 为合理制定扩产 改造 方案 ， 委托大连理工学 院对低温甲醇洗装置进行了核算。首先对原设计 工况( 粗煤气量为 7 6 0 0 0 m h ) 进行了工艺计算， 并将结果与设计值进行对 比。本次低温 甲醇洗装 置改造初 步方案采用 R P S软件和 A S P E N P L U S 软件联合计算。原料气改造工况与原设计工况对 比： C O 和 H 含量 有所 降低 ， 而 C O含量增加 ， H， S 含量增加 ， 原料气除了含有轻油 ， 增加了苯和 氨气组分； 原料气 温度相 对 于设计工 况升高 l 2 ， 流量增加 1 8 5 。 1 扩产改造方案 1 1 改造原 因 对现有的低温 甲醇洗装 置进行扩产改造后 ， 本装置需要处理粗煤气的量单系列为 8 0 0 0 H 1 h ， 相对于设计工况提高了 1 8 ( 原设计原料气负 荷为 7 6 0 0 0 I n h ， 但 生产 能力只能达 到 6 7 5 0 0 0 I n h ) 。根据 R P S软件计算 的各塔 内分布数据 ， 对多功能吸收塔进行了液体力学计算。由计算结 果可以看出 ， 预洗涤塔 、 脱硫塔 、 C O 洗涤塔 的塔 径均为 24 0 0 mm， 可满足 目前生产要求。根据气 相量计算 ， 预洗涤塔塔径为 1 3 I n ， 脱硫塔计算塔 径为 1 8 I n ， C O 洗涤塔计算塔径为 1 7 1 I n 。说 明只增加气量不增加液 量则 3个塔均有较 大裕 度。如果增加液量则脱硫塔 、 C O 洗涤塔 的扩产 能力有限， 例如设计工况下C O 洗涤塔塔降液管 收稿日 期 ： 2 0 0 6 0 9 1 5 ； 修回日 期： 2 o o 7 0 1 1 8 。 作 者简介 ： 吴 昌祥( 1 9 6 7一)， 男 ， 毕 业于哈尔滨 工业大学 ， 高 级工程师。现任哈尔滨气化厂总调度长， 从事化工工艺技术 及城 市燃 气工 作 1 7年。 电话 ： 0 4 5 15 5 9 0 6 6 ， Em a i l ： w c 也2 0 9 s i n a c o rno 维普资讯 第 1期 吴昌祥 哈尔滨气化厂低温甲醇洗装置扩产改造分析 中液体流速为 0 1 0 0 2 m s ， 要求小 于 0 1 m s 。 硫浓缩再吸收塔塔径 2 m， 液相负荷已达到上限 ， 但根据气相计算塔径为 1 2 m， 说 明气相 负荷裕 度较大。根据以上塔的流体力学分析可知 ， 原低 温 甲醇洗装置如果不对有关塔进行 改造 ， 不对工 艺流程进行调整， 生产能力不会有大的提高。 1 2 改造总体原则 如果要提高装置的生产能力， 就要对工艺流 程进行调整 ， 或者对有关塔进行更新。塔 的改造 ， 投资较大 ， 最好采取调整工艺流程的方案 。改造 方案所依据的基本原则是 ： 原装置尽量少改动 ， 投 资省 ， 易于实施。由于装置各塔 的液相 负荷已经 达到了上限， 因此 ， 在扩产方案中液相循环量只能 维持现状或减少。对吸收塔来说 ， 原料气 负荷增 加 1 8 左右 ， 如果洗涤 甲醇量不 能增 加， 则净化 气指标必然不合格。例如 ， 在夏季 ， 当净化气量达 到7 6 0 0 0 m h 时， 其操作指标便出现恶化， 且净 化气中 C O 和 H S均超标 。这一情况说 明吸收 塔气相负荷有较大裕度， 还说明装置液相负荷偏 紧， 脱硫效果不佳 ， 冷量供给不足， 系统温度偏高。 围绕降低净化气 中 C O 和 H S的量 ， 有 3个办 法： 降低贫液温度， 以及降低中间冷却器出口温 度， 这一方法受制冷系统温度限制； 增设中间冷 却器 ， 将从脱碳段 出来 的甲醇液冷却后进 入脱硫 段； 减少半贫液物流中 C O 含量。 1 3 改造方案确定 基 于以上思路 ， 经过综合分析和计算对 比， 最 终采用增加半贫 液并 采用氮气汽提塔 的改造 方 案 。此方案 应用 了大连 理 工 大学 的专 利 技 术 ( E L 9 4 1 0 1 4 4 7 94 ) ， 即在吸收塔脱硫段 既脱硫 又脱碳的思路。把原设计中去脱硫塔 的甲醇物流 C 0 2 闪蒸 _ 、 、 、 、 一 l 。 -q 、 I 一 改造前 再引入一个闪蒸塔进行减压或再生 ， 并充分汽提 ， 把充分溶解 C O 的甲醇进行充分再生 ， 使 C O 全 部释放， 甲醇温度可降至 一 5 5， 甲醇中 C O 的 摩尔分数可降至小 于 2 ， 经 闪蒸解析后 甲醇又 重新具备了吸收C O 的条件， 然后再引入脱硫段 去吸收 C O 和 H s 。通过改造， 将原工艺的 C O 闪蒸塔改为双塔闪蒸 ， 再增加 1 个闪蒸塔， 经过闪 蒸后的甲醇去 N 汽提塔进行充分再生。再生结 束后经减压充分再生并降温后 的甲醇再引入脱硫 塔， 同时进行脱硫、 脱碳过程( 即将原设计中充分 溶解 C O 后去脱硫塔吸收 H S的那股 甲醇物 流 直接引入闪蒸塔 ) 。改造后计算 的数据 与原工艺 比较数据见表 2 。 表 2 总循环量不变条件下各段吸收 C O2的模拟计算结果 m 从表 2可 以看 出， 原设计 C O 中的吸收主要 在 C O 洗涤段 ， 而改造后 C O 的吸收在脱硫段 、 脱碳段都进行吸收， 增加了吸收塔的吸收效率， 减 少了吸收液 甲醇 的循环量 ， 而且改造后 主要在脱 硫段。由于用充分再生后温度降至 一 4 5 以下 的甲醇液洗涤 H s ， 保证了 H s 气体在脱硫段被 充分吸收， H S气体不能进入脱 C O 洗涤段。这 既保证了出口净煤气中 H s的脱除指标， 又保证 了 C O 洗涤段出去的甲醇吸收液中不含硫 ， 使这 股甲醇物流经减压再生后释放 出的 C O 气体非 常纯净不含硫。保证了 C O 的排放指标， 也为 C O 的再利用创造 了条件。原装置局部流程图和 改造后局部流程图见图 1 。 图 1 改造前后的 C O 洗涤系统流程 改造后 维普资讯 3 8 齐鲁石油化工 第 3 5卷 2 改造的利弊 因素分析 ( 1 ) 经过增加 1台闪蒸塔 ， 使粗脱硫段 的甲 醇经过充分再生和 N 气汽提后 ， 具备 了充分吸收 C O 的能力 ， 而且 吸收 的推动力增加 、 容 量增 大， 吸收温度可降至一 4 5。与原设计工艺比较， 由 于充分的低温条件， 在脱硫段基本完全捕集下硫 的化合物 ， 防止了 H S和有机硫化物进入 C O 脱 除塔， 保证了C O 闪蒸塔释放出的 C O 气体的纯 度， 使原有的气体排放指标符合环保要求， 而且净 煤气的脱硫水平又前进了一大步， 降至0 2 5 m g m 以下。同时， 充分发挥了脱硫塔作用 ， 即在同 一 吸收塔中贯彻 了既脱硫又脱碳的思想 ， 使 其由 原来的单一的脱硫， 变为 C O 和硫化物 的同时吸 收 ， 相对地 又增加 了 1个 C O 的吸收塔 ， 设备得 到了充分利用 ， 提高 了设备的利用率 。由于吸收 液的循环量没有发生变化， 相对地热再生段的气 体处理量也就没有提高 ， 保 留原装置 中热再生系 统的完整性 ， 同时也保证 甲醇输送设备和管线的 完整性 。使改造过程变得简单实用 。 ( 2 ) 由于甲醇的循环量没有提高从而节省了 甲醇的输送设备 和管路的投 资， 同时也省略 了煤 气洗涤吸收塔 的改造投资。 ( 3 ) 煤气的硫化物指标控制水平得 到提高 ， 提高了低温甲醇洗装置的操作弹性， 粗煤气可以 在低于 8 5 0 0 0 m h范围内自如控制 ， 低于5 8 5 0 0 m h的气量条件下可将新增的闪蒸塔切除， 恢复 原设计的操作。由于甲醇及气体的温度降低， 相 应地也降低了甲醇的平衡分压， 可以降低 甲醇的 消耗等。 ( 4 ) 不利因素： 增加了贫煤气的处理量。 改造后 闪蒸 出的贫煤气处理量可提高 1 1 1 5 m h ， 可与原工艺中闪蒸出的贫煤气经压缩机压缩后 送 回原煤气总管 ， 因而须校核原工艺 中压缩机的 处理量， 更换为处理量大的压缩机。原装置的 部分换热器能力不足， 需投资增加换热器。 3经济效益分析 在满足现有操 作指标 的条件下 进行扩产 改 造 ， 可不必再建设单独处理粗煤气5 8 5 0 0 7 6 0 0 0 m h的低温甲醇洗装置 1 套 ， 扣除原装置改造的 投资 1 0 0 0万元 ， 可节 省建设投资 8 0 0 0万元 ， 节 省运行成本 1 2 0 0万元 ， 总节余量为 9 2 0 0万元 。 根据利弊分析和效益核算 ， 该改造方案应有较好 的利用价值。 一 - ， 一 I 一 一 一 ， - - _ - - _ 一 - - _ ， _ u 一 。 l 一 。 ” ，。 h 一 - _ 一 _ _ 。 - 一 _ - t 一 一 l ，。 | - 一 ” 一 q ， _ 一 ” - ， 2 0 0 6年我国 P E进 出口情况 2 0 0 6年 中国共进 口P E 3 、 3 5 Mt ， 同比减少5 7 ； 进 口平均价格达 1 3 9 7美元 ， 同比上涨 1 4 。 同期 出口 P E 3 5 k t 。 同比减少2 1 3 ； 出口平均价格达 l 7 4 1美元 ， 同比上涨 l 7 。 据有 关资料显 示 ， 韩 国、 沙特和 马来西亚 已成 为 中国进 口P E前 三大产 地 ， 占中国进 口总量 的 4 1 5 。2 0 0 6年， 中国从上述 3国进 口P E分别为 7 1 7 、 3 7 3和 3 1 8 k t ， 同比分别减 少4 、 l 2 和增长 3 ； 进 口平均价格分别为 l 2 4 2 、 l 0 8 3和 l 1 4 2美元， 同比分别上涨 1 7 8 、 1 5 1 和 8 2 。 中国香港、 印度尼西亚和土耳其为中国P E出口前三大市场 ， 2 0 0 6年 出口量分别为 5 7 7 0 、 3 5 9 4和 3 1 3 4 k t 。 同比分别减 少2 2 6 和增长 1 2 8 、 3 、 7 1 7 ； 出口平均价格分别为 l 2 4 7 、 9 4 7和 l 5 9 6美元 ， 同比分别上涨 4 0 2 、 下降 l 3 5 、 上涨 l 4 4 。 据分析 ， 一般 贸易和进料hZ - 贸易方式仍是 中国 P E进 出口最主要的贸易方式， 进 出口量 占进 出口 总量的 7成以上。2 0 0 6年 ， 中国以一般 贸易方式进 口 1 4 2 5 M t ， 同比减少 1 2 5 ； 以进料加工贸易方式 进 口1 1 5 3 Mt ， 同比增长 7 2 ，