液氮洗资料.doc

液氮洗岗位操作规程1.岗位的任务及意义来自低温甲醇洗岗位的净化气体成分为H2 96.42% 、 N2 0.65%、CO2.7%、Ar0.17%、CH4 0.058%、CO2 0.001%、CH3OH 0.001%，净化气中除H2、N2还含有CH4、CO2、CO3OH、CO、Ar等成分，少量的CO是合成催化剂的毒物必须除净；CH4和Ar为惰性气体，如不除去会在合成回路中积累，增加操作的能耗，又会降低氨净值。岗位任务：（1）用分子筛干燥器吸附净化气中的微量CO2 、CH3OH。（2）把净化工艺气中的 CO、CH4、Ar脱除干净。（3）配置氢氮比为3：1的合成气，供氨合成用。2.液氮洗岗位基本原理及流程简述2.1液氮洗岗位基本原理液氮洗工序的工艺原理包括：吸附原理、混合制冷原理及液氮洗涤原理。1）吸附原理吸附是一种物理现象，不发生化学变化。由于分子间引力作用，在吸附剂表面产生一种表面力。当流体流过吸附剂时，流体与吸附剂充分接触，一些分子由于不规则运动而碰撞在吸附剂表面，有可能被表面力吸引，被吸附到固体表面，使流体中这种分子减少，达到净化的目的。分子筛对极性分子的吸附力远远大于非极性分子，因此，从低温甲醇洗工序来的气体中CO2、CH3OH因其极性大于H2，就被分子筛选择性地吸附，而H2为非极性分子，因此分子筛对H2的吸附就比较困难。被吸附到吸附剂表面上的分子达到一定，即达到了吸附平衡吸附剂达到了饱和状态，这时每公斤吸附剂的吸附量达到最大值，称为静吸附容量（或称平衡吸附容量）。在吸附过程中，由于流体的流动速度的影响和出口气体纯度等的要求，并不能使全部吸附剂达到吸附平衡，尚有一部分吸附剂未饱和，这时的吸附容量是单位吸附剂的平均吸附容量，称为动吸附容量。一般情况下，动吸附容量仅为静吸附容量的0.40.6倍。吸附剂床层的切换时间的确定是根据吸附剂在一定操作条件下的动吸附容量来确定的，如果到了切换时间而不及时切换，出口气体中杂质含量就会超标，因此必须严格按照设计要求的、定时切换再吸附器而进行再生。2）混合制冷原理众所周知，在一定条件下，将一种制冷工质压缩至一定压力，再节流膨胀，产生焦耳-汤姆逊效应（J-T效应）即可进行制冷。科学实践已经证明：“将一种气体在足够高的压力下与另一种气体混合，这种气体也能制冷”。这是因为在系统总压力不变的情况下，气体在掺入混合物中后分压是降低的，相互混合气体的主要组分（如H2与N2、CO、CH4、Ar等）的沸点至少平均相差33，最好相差57，这样更有利于低沸点组分H2的提纯和低、高沸点组份的分离，并且消耗也低。液氮洗工序就运用了上述原理。在换热器（E1104、E1105、E1106）中用来自氮洗塔的产品氮洗气，冷却进入本工序的高压氮气和来自低温甲醇洗的净化气；而在氮洗塔中，使净化气和液氮成逆流接触；在此过程中，不仅将净化气中的CO、CH4、Ar等洗涤下来，同时也配入部分氮气。但这部分氮气并不能使出氮洗塔的产品气体中H2/ N2达到3:1，因此，还有另外一种配氮方式（此配氮过程是在换热器（E1105、E1106）之间完成的，使H2/ N2最终达到3:1；同时，在整个氮气与净化气体混合的过程中，使PN25.9MPaG配到净化气中,其分压下降为PN21.3MPaG,产生J-T效应而获得了液氮洗工序所需的绝大部分冷量。3）液氮洗涤原理液氮洗涤近似于多组分精馏，它是利用氢气与CO、Ar、CH4的沸点相差较大，将CO、CH4、 Ar从气相中溶解到液氮中，从而达到脱除CO、CH4、Ar等杂质的目的，此过程是在液氮洗工序的核心设备氮洗塔中完成的。由于氮气和一氧化碳的气化潜热非常接近，因此，可以基本认为液氮洗涤过程为一等温等过程。下表为液氮洗工序中涉及到的气体之有关物性参数。气体的有关物性参数气体名称大气压下沸点大气压下气化热kJ/kg临界温度临界压力atmCH4-161.45509.74-82.4545.79Ar-185.86164.09-122.4547.98CO-191.50215.83-140.2034.52N2-195.80199.25-147.1033.50H2-252.77446.65-240.2012.76从上表可以看出，各组分的临界温度都比较低，氮的临界温度为-147.1（其他组分可见上表），从而决定了液氮洗涤必须在低温下进行。从各组分的沸点数据可以看出，H2的沸点远远低于N2及其它组分，也就是说，在低温液氮洗涤过程中，CH4、Ar、CO容易溶解于液氮中，而原料气体中的氢气，则不易溶解于液氮中，从而达到了液氮洗涤净化原料气体中CH4、Ar和CO的目的。目前国内外合成氨原料气脱硫、脱碳的方法有20多种，对于以煤为原料的中小型合成氨厂的合成氨原料气，因为含有大量的CO_2、H_2S、CO和CH_4等，所以采用低温甲醇冼法为代表的冷法物理吸收能耗最低。在合成氨系统中，当联合采用能脱除H_2S和CO_2的低温甲醇冼与脱除CO和CH_4的液氮洗气体净化工艺时，显得格外合理。由于液氮洗需要在-190左右的低温下进行，并要求进液氮洗装置的气体彻底干燥。而低温甲醇洗在洗涤的同时既干燥了气体，又使气体温度降到-30-70，节省了冷冻的动力。 低温甲醇洗可以脱除气体中的多种杂质。在-30-70的低温下，甲醇能脱除气体中的H_2S、COS、CS_2、RSH、C_4H_4S、CO_2、HCN、NH_3、NO以及石腊烃、芳香烃、粗气油等杂质，同时还可脱除气体中的水份，而使气体得到彻底干燥，为液氮洗脱除CO、CH_4、Ar等杂质，大大减少了合成氨系统中合成塔驰放气的吹除，节约了大量的H_2，并完成氨合成气所要求的H_2：N_2=3：1的配制，送入合成工序创造条件。 本文结合目前低温甲醇洗及低温液氮洗工艺在国内运行情况，从低温甲醇洗及低温液氮洗工艺原理出发，就低温甲醇洗及低温液氮洗在生产中暴露出的问题： (1)低温甲醇洗冷量不足 (2)粗煤气中CO含量过高 (3)低温甲醇洗中系统甲醇水含量高 (4)低温甲醇洗堵塞 (5)低温甲醇洗甲醇消耗高 (6)甲醇洗循环甲醇中石脑油含量高 (7)低温液氮洗装置冷箱冷量不足 (8)低温液氮洗冷箱净煤气通道阻力增大进行物理化学分析，总结解决问题的方法。逐步提高对低温甲醇洗和低温液氮洗工艺的认识，保障实际生产中低温甲醇洗及低温液氮洗装