15万吨低温甲醇洗脱碳建议书

15万吨/年低温甲醇洗脱碳装置建议书、低温甲醇洗工作原理低温甲醇洗RECTISOL是20世纪50年代初德国林德LINDE公司和鲁奇LURGI公司联合开发的一种气体净化工艺。第一个低温甲醇洗装置由鲁奇公司于1954年建在南非SASOL的合成燃料工厂，目前世界上有一百多套工业化装置，其中中国引进了十多套。该工艺为典型物理吸收法，是以低温甲醇为吸收溶剂，利用甲醇在低温下对酸性气体溶解度极大的特性，脱除原料气中的酸性气体。由于甲醇的蒸汽压较高，所以低温甲醇洗工艺在低温60下操作，在低温下CO2与H2S的溶解度随温度下降而显著地上升，因而所需的溶剂量较少，装置的设备也较小。在30下，H2S在甲醇中的溶解度为CO2的61倍，因此能选择性脱除H2S。该工艺气体净化度高，可将变换气中CO2脱至小于20PPM，H2S小于01PPM，气体的脱硫和脱碳可在同一个塔内分段、选择性地进行，而CO2、H2S再生可在不同的塔中进行，分别得到合格的二氧化碳含量为99的纯碱原料气和硫回收原料气。二、低温甲醇洗对各气体的吸附比较3、设计的物料平衡和H2、N2损失AA公司原壳牌制气低温甲醇洗脱碳装置设计变换气流量106310NM3/H，压力3MPA，温度40，成分为H2521，N262，CO03，CO2404，H2SCOS012，AR02，H2O025（饱和），以吨氨耗4200NM3变换气计，设计生产能力为合成氨253T/H。根据带物料点的流程图进行物料衡算，可知总物料平衡如下图。进料流量NM3/HH2N2CO2CO硫化物ARCH4水变换气10631055388659142949319149478266百分数1005216240403014045025气提氮气24002400百分数100100水洗塔用水13T/H13T/H百分数100100出料净化气62879553346477133020006468百分数1008810320PPM04801PPM074CO2产品气301915418829949百分数100018062992放空气5425962368611382百分数100116821尾气1509122641260175百分数10015835005废水15T/H含微量甲醇、甲基硫等998H2回收率628790881063100521999N2回收率6287901031063100062983四、15万吨/年固定床造气低温甲醇洗脱碳物料平衡通过计算，可得15万吨/年固定床造气低温甲醇洗脱碳物料平衡如下图（设计生产能力为合成氨20吨/小时，吨氨耗变换气4295NM3，由于硫化物含量不变，假定气提氮气量、放空气量和尾气量和原装置相比按比例缩小）。进料流量NM3/HH2N2CO2CO硫化物ARCH4水变换气859004400014666254902701201139215百分数100512171297031014132025气提氮气19341934百分数100100水洗塔用水105T/H105T/H百分数100100出料净化气6008843956145462601326百分数10073224220PPM04301PPM22CO2产品气15100423108714949百分数10002807299放空气4385262978876百分数100126820尾气121941890102436百分数10015584005废水12T/H百分数100含微量甲醇、甲基硫等998H2回收率43956/44000999N2回收率1454614666992后工序H2损失甲烷化反应剩余的CO消耗H213339NM3，加上微量CO2消耗的H2，合计损失H240NM3/吨氨，因甲烷化反应增加的甲烷，导致合成放空增加H2损耗60NM3/吨氨，合计H2总损失102NM3/吨氨。5、甲醇洗涤塔塔径计算现AA公司低温甲醇洗日产合成氨688吨/天，其中壳牌制气提供531吨/天合成氨气量，固定床造气提供157吨/天合成氨气量，甲醇洗涤塔已实现满负荷，壳牌制气吨氨需变换气4200NM3，固定床造气吨氨需变换气4295NM3，下段吸收温度为30，上段吸收温度45，吸收压力为3MPA，上段压力29MPA，甲醇循环量261吨/小时，洗涤塔塔径为DN25003054185。洗涤塔下段空速（4295157/244200531/24）3024315273154314244244360002046M/S洗涤塔上段空速（3004157/242484531/24）2922815273154314244244360001277M/S新装置甲醇洗涤塔下段空速取02M/S，上段空速取013M/S，通过计算可知，新洗涤塔下段内径需达到208M，上段内径需达到217M，建议新装置甲醇洗涤塔规格为DN230030。其中一、四段塔板数及塔板间距保持不变，二、三段各减少两块塔板。塔板间距不变。6、甲醇循环量计算AA公司现甲醇洗涤塔共脱除CO24200531/24040412745157/2445879NM3/H9012T/H吨甲醇吸收CO2量为45879/2611758NM3345KG由于变换气中CO2浓度降低，新装置吨甲醇吸收CO2量会有所降低，以吨甲醇吸收160NM3CO2计，得新装置甲醇循环量12745201601593吨/小时2014M3/H新装置甲醇泵的输送能力以250M3/H选型。7、现装置设计CO2回收率和需达到的CO2回收率现装置设计CO2回收率3019109921063100404697AA公司公司现日产合成氨688吨，日产纯碱1950吨，吨碱耗合成氨353KG，耗CO2350NM3，如采用固定床制合成氨，CO2回收率需达到1/035335012745778通过物料平衡表可知，如只使用CO2产品气，理论CO2回收率151000991274520586，远远不能满足纯碱生产需要，所以需要把尾气中的二氧化碳加以利用，和产品CO2气混合作为纯碱碳化塔下段气来源。由于尾气中理论H2S含量为0051034/224076G/M3，需设置尾气脱硫及二氧化碳精脱硫装置。（AA公司公司现尾气的分析数据为硫化物含量3PPM，但总硫不平衡，硫化物有可能在废水中富集，如此数据为真，只需设二氧化碳精脱硫装置）8、气提氮气需求量原软件包气提N2需求量为2400NM3/H，此时变换气气量为106310NM3/H。AA公司公司现气提N2使用量为1960NM3/H，进口变换气量1210215NM3/H。由于气提氮气主要用于气提甲醇富液中的H2S，可以认为气提氮气使用量和进口变换气量成正比，如采用软件包数据，需N2量42952010631024001939NM3/H，如采用生产数据，需N2量429520121021519601391NM3/H，本装置气提氮气输送能力以2000NM3/H设计，氮气由AA公司公司空分装置富余的氮气提供。9、冰机冷冻量计算及冰机选型原软件包冰机主要用于循环甲醇深冷器、富甲醇深冷器1、贫甲醇深冷器、酸气深冷器。设计冷冻量为40液氨3480KW。即300万大卡/小时。根据软件包的流程图和物料数据，冷冻量主要消耗在E05（甲醇深冷器），E04（富甲醇深冷器）E13（贫甲醇深冷器）、E17（酸气深冷器），各换热器需要的冷冻量分别计算如下E05Q1248203141000360653141000738106KJE04Q22481123100045065331000092106KJE13Q3203100024852517106KJE17Q413211671322486363542/2244406530218106KJ总换热量QQ1Q2Q3Q411033106KJ总换热效率110331063600348088换热器E05、E04、E13、E17的冷冻需求量主要来自甲醇降温或冷凝，可认为冰机负荷及各换热器换热面积和甲醇循环量成正比，现有换热器和冰机可满足261T/H甲醇循环量需要，当甲醇循环量降为1593T/H时，冰机制冷量3001593261183万大卡整个系统的冷冻换热效率计算从整个系统来看，冰机的冷冻量主要用于进口气体降温和循环甲醇降温，其中进口气体温度从40降到30，甲醇温度从38降到24，气体降温需要冷冻量Q110106310035302418156106KJ甲醇降温需要冷冻量Q22031000248147048106KJ总冷冻效率（Q1Q2）/12528000684新装置换热器E05、E04、E13、E17的相关参数如下E05甲醇深冷器现参数DN16001610150，F161M2，SA203GRD新装置参数DN120014，F100M2，SA203GRD管程吸收CO2的甲醇溶液1805T/H，其中甲醇1593T/H21降温到35壳程液氨33蒸发为气氨，为甲醇溶液提供冷冻量E04富甲醇深冷器参数DN900126320，F695M2，SA516GR70新装置参数DN70010，F45M2，SA516GR70管程吸收CO2的甲醇溶液1805T/H，其中甲醇1593T/H21降温到35壳程液氨33蒸发为气氨，为甲醇溶液提供冷冻量E13贫甲醇深冷器参数DN1100128102，F188M2，SA516GR70新装置参数DN100012，F120M2，SA516GR70管程贫甲醇溶液1593T/H，31降温到36壳程液氨36蒸发为气氨，为甲醇溶液提供冷冻量E17酸气深冷器参数DN700104160，F145M2，SA516GR70新装置参数DN700104160，F145M2，SA516GR70管程甲醇、二氧化碳、