17.哈尔滨气化厂低温甲醇洗装置扩产改造探讨

化学工程帅 C h e m i c a l E n g i n e e r 2 0 0 5年 7月 生 产 曩 术 改 造 文章编号 ： 1 0 0 21 1 2 4 I 2 0 0 5 ) 0 70 0 5 60 2 哈 尔滨 气化 厂 低 温 甲醇洗装 置扩产 改造探讨 谢 立波 哈尔滨气化厂 。黑龙江 哈尔滨 1 5 4 8 5 4 ) 摘要 ： 通过增加一座 闪蒸塔 ， 增加 C 的释放和吸收 ， 从而增加粗煤 气的处理量 ， 为后序_ 段 的扩 建 创造 了有利条件。 关键词 ： 低温 甲醇洗 ； 脱碳 ； 脱硫 ； 闪蒸 中图分类号 ： T Q 0 5 3 5 文献标识码 ： A I nq ui r e t o t he t e ml r a t u r e me t h an o l w越 r e pr o d uc t i o n t r a ns f o r m o f Ha r bi n Ga s W o r k XI E “ 一b o ( Ha r b i n G a s W0 r k Ha r b i n l 5 4 8 54 ， Ch i n a ) Ab s t r a c t ： 3 o u g h i n c r e a s i n g a fl a s h t o w e r i n c r e ase c o ：r e l e ase an d a b s o r b t o i n c a s e t h e c o a p s e g as me as u F e b y de a l i n g w i t h a n d c r e a t e f a v o u r a b l e c o n d i t i o n s f o r e x t e n d o f t h e l a t e r wo r k s h o p s e e t i o n Ke y wo r ds： l o w t e mpo r a t u r e me t h a n o l wa s h i n g； d e s u l f u r i z a t io n； flash v a p o riz a t i o n 1 扩产说 明 哈尔滨气化厂低温 甲醇洗装置工艺处理煤气量 5 8 5 0 0 7 6 0 0 0Nm3h ，净煤 气量 为 4 8 0 0 05 7 0 0 0 N m 3 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 气中的二氧化碳 、 硫化氢 、 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 2 、 H 2 S 、 C O S有很大的溶解度 ， 但对煤气 中的重要组份 H 2 、 C O、 c 4的溶解度却很 小 ， 另外 ， 甲醇对硫化氢的溶解度和吸收速率比二氧 化碳大很多 ， 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 ， s最后解析 出来 ， 因此 ， 可 以分 别获得高浓度的 2 s和 C O 2 。洗涤后的煤气工艺控 制指标见表 1 。 表 1 洗涤后 的煤气工 艺控 制指标 由于在现有的条件下 ， 为后序工段 甲醇装置扩 收稿 日期 ： 2 0 0 5 0 51 0 作者 简介： 谢立波 (1 9 6 6一) ， 男 ， I ： 程 师， 1 9 8 8年 、 I 于哈 尔滨 大 学， 现从事化 I ： 艺技术及城市燃气 I 作? 建的需 要 ， 将 煤 气 的 处 理 能 力提 高 至 8 7 7 5 0 0 1 1 4 0 0 0 Nm3 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 ， 现有工艺条件不能 满足扩产需要 ， 因而， 需要对装置进行改造。 2 限制扩产 因素 根据大连理工学 院 R P S软件对低 温甲醇洗 原 设计工况进行模拟计算 ， 煤气洗涤塔预洗段液相 、 气 相负荷有较大裕度 ， 脱硫塔 、 C O ， 脱除塔气相负荷均 有较大裕度 ， 液相负荷已达上限， 说明改造 的瓶颈在 于液相负荷的提升 ， 能否在液相负荷不变的条件下 ， 而使粗煤气处理量提高 ， 这是一个关键 因素 。根据 低温甲醇洗工艺的物理吸收原理 ， 我们可以根据 吸 收 一解析 之 间的辩 证关 系 ， 在 C O ， 洗 涤段 由于 C O ， 气体在 甲醇 中的溶解是 放热过 程 溶解热很 大 ， 因 此 ， 在吸收过程 中甲醇溶液温度不断升高 使吸收能 力下降。为了维持 吸收塔 的操作温度 在吸收大量 C O ， 的部位都设有氨冷却器 ， 或将 甲醇引出塔 外的 氨蒸发器进行冷却 ， 增大甲醇对 C O ， 的吸收能力， 吸 收过程放出的热量可以与再生时甲醇节流效应的结 果和气体解析时吸收 的热量相抵 ， 使 甲醇的温度降 低 ， 而不完全的再生与周 围环境 的换热所造成 的冷 冻损失 ， 可以由冷源氨冷器来进行 补偿 。再生 过程 时 吸收 C O 等气体 的甲醇 ， 在减压条件下解析出所 溶解的 C O 2 、 H 2等气体使 甲醇 充分再生 ， 并使 甲醇 温度降低而循环使用。因此 ， 根据以上所述 ， 采用分 维普资讯 2 0 0 5年第 7朗 谢立波 ： 哈 尔滨气化厂低温 甲醇洗装置扩产改造探 讨 段吸收分段解析的方 法， 在不改 变现有 甲醇循 环量 而满足净煤气指标 的条件下 ， 提 高该工艺的处理气 量， 仍有较大的上升空间。 3 扩产改造方案 由于粗煤气 中 H ， s含量较低 ， 为 0 1 3 ( v o 1 ) ， 在原设计中是用在 C O ， 吸收段充分吸收完 C O ， 的甲 醇去吸收 H s ， 在此条件下 甲醇对 H 2 s的吸收速率 和溶解度仍很 大， 仍存有 较大 的吸 收空间。因此 ， C O 2 洗涤段和 1 2 s吸 收段是 改造的关键 ， C O 2洗涤 塔分两个吸收段 ， 上段为精脱段 ， 吸收完 C O ， 后再引 出去氨冷却器进行冷却 ， 以降低 由于甲醇吸收 C O ， 放热而产生 的温升， 使温度降低 至 一4 7 c ( = ， 再返 回 C O 2 洗涤段下段进行 C O 的洗 涤即粗脱段 ， 粗脱段 在吸收 C O ， 后 ， 一部分引入 C O ， 闪蒸塔进行降压再 生， 另一部分引入脱硫段 ， 经吸收硫化物后再进入热 再生系统 。把原设计中去脱硫塔 的甲醇再引入一个 闪蒸塔进 行减压或再生 ， 并充分气 提， 把充分溶 解 C O 2 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 ， 浓度可降至小于 4 摩尔浓度 ， 经 闪蒸解 析后 甲醇 又重新 具 备 了吸 收 C O 2 的条件 ， 然后 ， 再引入脱硫段去吸收 C O 2 和 H 2 s 。 通过改造 ， 将原_ ： 艺的 C O ， 闪蒸塔改为双塔闪蒸 ， 再 增加一个闪蒸塔 。即将 充分溶解 C O 后去脱硫塔吸 收 H 2 s的那股甲醇 直接引入闪蒸塔 ， 经减压充分再 生并降温后的甲醇引入脱硫塔 ， 去同时进行脱硫 、 脱 碳过程。改造后计算的数据 与原工艺比较 ， 见表 2 。 表 2 经过模拟计算在 总循环 量 不变的条件下各段 吸收 c 的量 经过 核算 ， 煤气 处理量 在原有 基 础上 可增 加 3 8 0 0 0 N m h ， 煤 气最 大 处理 量 可达 1 1 4 0 0 0 N m h ， 能够满足扩产需要 ， 且工艺指标满足后 序工段 要求 。 4 改造的可行性分 析 根 据 原 设 计 中c o 2吸 收 塔 的 数 据 ，在 1 1 4 0 0 0 N m 3 h 气体 流量的条件 下， 根据 C H O H C 0 ， H ， 一N ， 一H ， S H ， OC C O 多元 系统 的气 液平衡数据 ， 采用马丁 一候 、 LK状态方程 ， 利用最 小二乘法通过数据 回归整理求得二元 交互作用参 数 ， 对 C O ， 吸收塔和 1 2 s吸收塔进行传质计算 、 液体 计算 ， 气相负荷在增大后 C O 洗涤塔 、 H 2 s洗涤塔仍 能满足工艺要求 ， 可见改造方案在理论上是可行的。 5 改造效 果 ( 1 ) 经过增加了台闪蒸塔 ， 使粗脱硫段的甲醇又 具备 了吸收 C O ， 的能力， 而且吸收的推动力增加 、 容 量增大， 温度可降至 一5 5 ， 与原设 计工艺 比较 ， 由 于充分的温度条件 ， 在脱硫段基本完全捕集下了硫 的化合物， 防止 了硫 化物进 入 C O ， 脱除塔 ， 保证 了 C O ， 闪蒸塔释放出的 c o 2气体的纯度 ， 使原有 的气 体排放符合环保要求 ， 而且净煤气 的脱硫水平 又前 进了一大步 ， 降至 0 2 5 ra g N m 以下 。 同时 ， 脱硫塔充分发挥了作用， 使其 由单一的脱 硫 ， 变为 C O ， 和硫化物的同时吸收， 相对地又增加了 c o ： 一个的吸收塔 ， 设备得到了充分利用 ， 而热再生 段 的气体处理量没有提高 ， 保证 了热再生系统 的完 整性 ， 同时也保证了甲醇输送设备和管线的完整性。 ( 2 ) 投资减少了， 由于提高循 环量而使甲醇的输 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 厂低 温 甲醇 洗装 置 的操 作 弹性 ， 可 以 在 5 8 5 0 0 1 0 3 0 0 N m h 范围内 自如控制， 低于 5 8 5 0 0 N 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