《甲醇生产工艺与操作》-8

任务１脱硫（低温甲醇洗）岗位的操作规程一、脱硫（低温甲醇洗）岗位的任务低温甲醇洗岗位的任务是将变换气中的Ｈ２Ｓ、ＣＯＳ、ＣＯ２等对甲醇合成有害的气体脱除掉，使出净化工段的净化气中总硫含量≤０.１ｐｐｍ，ＣＯ２的体积分数达到２.６５％～２.８５％，以满足甲醇合成的要求；同时对装置内Ｈ２Ｓ浓缩塔解吸的酸气进行浓缩，使Ｈ２Ｓ的体积分数≥２５％，送硫回收工段处理。二、脱硫（低温甲醇洗）的工艺原理低温甲醇洗是一种基于物理吸收的气体净化方法，以工业甲醇为吸收剂。由于随着温度降低，Ｈ２Ｓ、ＣＯ２及其他酸性气体在甲醇中的溶解度增长很快，且分压越高，增长越快，而氢气、氮气变化不大。因此，此法在较低温度下操作，更宜于酸性气体的吸收。下一页返回任务１脱硫（低温甲醇洗）岗位的操作规程１.ＣＯ２在甲醇中的溶解度低温下ＣＯ２在甲醇中的摩尔分率ｘＣＯ２可按下式计算：２.Ｈ２Ｓ在甲醇中的溶解度Ｈ２Ｓ在甲醇中的溶解度比ＣＯ２更大，可表示为；３.ＣＯＳ在甲醇中溶解度上一页下一页返回任务１脱硫（低温甲醇洗）岗位的操作规程ＣＯＳ在甲醇中的溶解度遵从亨利定律，随着压力的增加而增加。ＣＯＳ在甲醇中的溶解度与Ｈ２Ｓ、ＣＯ２的溶解度相比较小，吸收气体中ＣＯ２所需要的甲醇量足够完全地除去净化气体中的有机硫，如果只除去气体中的硫化物，那么应该考虑气体中ＣＯＳ的溶解度，因为ＣＯＳ是溶解度最低的硫化物组分。４.氢气、氮气和甲烷在甲醇中的溶解度及其他理化数据氢气、氮气和甲烷等气体在甲醇中的溶解度是不大的，但由于变换气中Ｈ２含量很高，因此，在高压低温条件下脱除酸性气体时，造成Ｈ２的损失仍是可观的。５.甲醇洗工段冷量的来源及回收甲醇洗工段脱除酸性气体Ｈ２Ｓ、ＣＯ２及ＣＯＳ是在低温下进行的。为了满足净化工艺要求，工段须从外界得到冷量以维持正常的操作。上一页下一页返回任务１脱硫（低温甲醇洗）岗位的操作规程正常运行时，本工段的冷损包括：①换热器的换热损失；②保冷损失；③酸性气体吸收时由于溶解热所造成的冷量损失。６.汽提原理汽提是物理过程，它用于破坏原气液平衡而建立一新的气液平衡状态，达到分离物质的目的。例如，Ａ是液体，Ｂ是气体，Ｂ溶解于Ａ中，达到气液平衡状态。气相中主要以Ｂ为主，当加以汽提介质Ｃ时，气相中Ｂ的分压降低，破坏了气液平衡状态。通过调节汽提介质的量来控制汽提程度，将Ａ与Ｂ两种物质分离。上一页下一页返回任务１脱硫（低温甲醇洗）岗位的操作规程７.精馏原理精馏是利用物质挥发度不同（沸点不同）而将两种或两种以上的物质分离开的过程。精馏过程在塔内完成，混合组分从塔中间某一块塔板（进料板）连续进入塔内，在进料板以上，上升蒸气中所含的重组分向液相传递，而回流液中的轻组分向气相传递，这样经过足够的塔板，在塔的上半部完成了上升蒸气的精制，即除去其中的重组分，因而称为精馏段。在进料板以下，下降液体（包括回流液和加料中液体）中的轻组分向气相传递，上升蒸气中的重组分向液相传递，这样经过足够的塔板，在塔的下部完成了下降液体中重组分的提浓，即提出了轻组分，因而称为提馏段。三、脱硫（低温甲醇洗）的工艺流程简述上一页下一页返回任务１脱硫（低温甲醇洗）岗位的操作规程原料气净化部分为低温甲醇洗工段采用的四塔流程，可分为两大区，即冷区和热区。冷区由甲醇洗涤塔Ｔ１６０１，中压闪蒸罐Ｄ１６０２、Ｄ１６０３，硫化氢浓缩塔Ｔ１６０３，氮气汽提塔Ｔ１６０６组成；热区由甲醇热再生塔Ｔ１６０４和甲醇／水分离塔Ｔ１６０５组成。１.原料气的预冷原料气首先进入洗氨塔Ｔ１６０２，在洗氨塔Ｔ１６０２中，变换气经高压锅炉给水洗涤，其中气体中所含的氨溶于水中，这部分含氨废水排出界区进入废水处理工序。高压锅炉给水在进入洗氨塔前，先经换热器Ｅ１６２２用循环水冷却，将其温度由１３３℃降至４２℃。上一页下一页返回任务１脱硫（低温甲醇洗）岗位的操作规程然后原料气进入进料气冷却器Ｅ１６０１被合成气、尾气冷却到－１４.７℃，在水分离罐Ｄ１６０１中将冷凝下来的水、甲醇混合物分离，分离后的气体进入甲醇洗涤塔Ｔ１６０１，醇水混合物进入换热器Ｅ１６１６。２.Ｈ２Ｓ／ＣＯ２气体的脱除甲醇洗涤塔分为上塔和下塔，上塔共分为三段。来自贫甲醇泵Ｐ１６０５的贫甲醇液经水冷器Ｅ１６１１、甲醇换热器Ｅ１６１９、Ｅ１６０９（与来自Ｔ１６０３塔底去再生的甲醇换热）、丙烯冷却器Ｅ１６２１分别冷却到４２℃、７.９℃、－３１.５℃、－３６℃后，与来自Ｔ１６０３上塔底部经甲醇泵Ｐ１６０１抽出的富甲醇液经换热器Ｅ１６０８换热.上一页下一页返回任务１脱硫（低温甲醇洗）岗位的操作规程温度降至－５４.８℃送入Ｔ１６０１上塔上段吸收ＣＯ２，使出Ｔ１６０１塔顶的净化气中ＣＯ２体积分数在２.７５％左右，总硫含量在０.１ｐｐｍ以下。为了降低冷量消耗，在系统初开车半负荷运行时，由于负荷较低，由Ｔ１６０１上塔中段底部抽出的甲醇液在－１７℃左右足以完全吸收原料气中的ＣＯ２，没必要再进一步降低温度，部分甲醇溶液可通过ＦＶ１６０３１直接进入下塔。另外，若系统负荷较低，出塔净化气ＣＯ２含量低时，也可通过该管线调整出塔净化气ＣＯ２含量，此时仅一半甲醇液进入Ｅ１６０５和Ｅ１６０６冷却，其余一半直接返回下塔。上一页下一页返回任务１脱硫（低温甲醇洗）岗位的操作规程３.富液的膨胀闪蒸从Ｔ１６０１上塔底盘上引出的不含硫富含ＣＯ２的甲醇液（－１６.５℃），经甲醇冷却器Ｅ１６０７和丙烯冷却器Ｅ１６０４换热，温度分别降至－３１℃和－３６℃后，通过减压阀从５.６４ＭＰａ（ａ）减到１.２ＭＰａ（ａ）进入循环气闪蒸槽Ｄ１６０２，使得溶解的大部分Ｈ２闪蒸解吸出来。４.ＣＯ２气体的解吸及Ｈ２Ｓ的浓缩来自循环气闪蒸槽Ｄ１６０２底部的不含硫的富ＣＯ２甲醇液，温度为－３６.６℃，压力为１.２ＭＰａ，含ＣＯ２为２８.５％（摩尔分数），直接进入到Ｈ２Ｓ浓缩塔Ｔ１６０３塔顶再次降压至０.２０５ＭＰａ进行ＣＯ２闪蒸解吸。上一页下一页返回任务１脱硫（低温甲醇洗）岗位的操作规程闪蒸液作为塔中段含硫甲醇液中闪蒸出的上升气中Ｈ２Ｓ及ＣＯＳ的洗涤液，以保证Ｔ１６０３塔顶尾气中（Ｈ２Ｓ＋ＣＯＳ）的含量低于２５ｐｐｍ。从Ｔ１６０３塔升气管塔板上经Ｐ１６０１泵抽出的一股甲醇液，由于在上塔内这股液体不断减压并解吸出ＣＯ２，温度降为－５９.４℃，在返回Ｔ１６０３塔底解吸ＣＯ２前，其冷量在Ｅ１６０８、Ｅ１６０６、Ｅ１６０７中进行回收。从这块塔板上引出的液体的温度是全甲醇洗工序中最低的。５.甲醇的再生从Ｔ１６０６塔底进入Ｔ１６０４塔的甲醇液在此塔内完成甲醇再生，再生的甲醇作为贫甲醇循环利用。上一页下一页返回任务１脱硫（低温甲醇洗）岗位的操作规程富含ＣＯ２、Ｈ２Ｓ、ＣＯＳ的甲醇液被来自塔底再沸器Ｅ１６１２加热及甲醇／水分离塔顶的甲醇蒸气汽提，使ＣＯ２、,Ｈ２Ｓ、ＣＯＳ全部解吸。再沸器Ｅ１６１２用低压蒸汽加热，向Ｔ１６０４提供热量。在系统初开车时，由于负荷较低，Ｈ２Ｓ分离器Ｄ１６０７中分离出的气体再次返回Ｔ１６０３下塔中部进行提浓。再生后的贫甲醇以０.３４ＭＰａ、９８.５℃离开Ｔ１６０４塔左室，经贫甲醇冷却器Ｅ１６１０冷却后进入甲醇收集槽Ｄ１６０５。定期补充的甲醇也加入到此槽中，经贫甲醇泵Ｐ１６０５从Ｄ１６０５抽出的贫甲醇压力升到７.０ＭＰａ（ａ），在水冷却器Ｅ１６１１中被冷却后分成两股.上一页下一页返回任务１脱硫（低温甲醇洗）岗位的操作规程大部分经Ｅ１６１９、Ｅ１６０９、Ｅ１６２１、Ｅ１６０８分别冷却到７.９℃、－３１.５℃、－３６℃和－５４.８℃进入Ｔ１６０１塔顶作为洗涤剂，另一部分作为喷射甲醇送入原料气冷却器Ｅ１６０１前的原料气总管中。６.甲醇／水的分离从Ｄ１６０１分离罐来的甲醇水混合物，经Ｅ１６１６加热到７３.２℃后，进入Ｔ１６０５塔进行甲醇／水蒸馏分离。醇／水分离塔Ｔ１６０５塔底再沸器Ｅ１６１５的加热介质为低压蒸汽。塔顶的甲醇蒸气直接送入Ｔ１６０４塔中部作为热再生塔的汽提气。上一页下一页返回任务１脱硫（低温甲醇洗）岗位的操作规程７.碱液定量给料系统由于进入低温甲醇洗系统的变换气中含有一定量的ＨＣＮ（约２０００ｐｐｍ），该部分ＨＣＮ在原料气预冷时溶于水分离罐Ｄ１６０１分离出的醇水混合物中，该混合物进入醇／水分离塔Ｔ１６０５分离甲醇，ＨＣＮ将由醇／水分离塔Ｔ１６０５塔顶进入甲醇循环系统，高浓度的ＨＣＮ将导致甲醇循环系统的腐蚀，通过加入ＮａＯＨ使ＨＣＮ生成盐由醇／水分离塔Ｔ１６０５塔底废水中排出。８.其他为了降低甲醇消耗，本工段还设有甲醇收集槽Ｄ１６０８，将收集在集管内的所有排放甲醇或泄漏甲醇汇入Ｄ１６０８。由甲醇泵Ｐ１６０９将Ｄ１６０８内废甲醇循环回醇／水分离塔Ｔ１６０５进行提浓，在系统停车时送往甲醇贮罐Ｖ２３０１。上一页返回任务２变换岗位的操作规程一、变换岗位的任务和意义把气化工序送来的经洗涤塔洗涤冷却后合格的粗煤气送入变换工段，经部分耐硫变换，与未参加变换的粗煤气混合得到有效气φ（Ｈ２）／φ（ＣＯ）≈２.０～２.１的变换气，同时回收部分变换反应热、副产低压蒸汽、预热锅炉给水及脱盐水等物料。二、变换岗位的工艺流程概述来自气化工序的粗煤气（２３０℃左右，汽气比约１.５）经１＃气液分离器Ｖ１５０１分离掉气体中夹带的水分后，约５６％的粗煤气进入粗煤气预热器Ｅ１５０１，被从变换炉Ｒ１５０１出来的经蒸汽过热器Ｅ１５０２预冷后的变换气预热至２８０℃，进入变换炉Ｒ１５０１进行耐硫变换。下一页返回任务２变换岗位的操作规程变换炉温度控制在４３５℃，出变换炉的变换气（温度４３５℃）经蒸汽过热器Ｅ１５０２将２.５ＭＰａ蒸汽由２３０℃过热至３９０℃，变换气温度降至４００℃，再经粗煤气预热器Ｅ１５０１预热粗煤气回收热量后，温度降至３５０℃，与未参加变换的粗煤气混合后进入１＃低压蒸汽发生器Ｅ１５０３，副产１.３ＭＰａ低压蒸汽，变换气温度降为２２０℃；经２＃气液分离器Ｖ１５０２分离出冷凝液后，进入２＃低压蒸汽发生器Ｅ１５０４，副产０.７ＭＰａ低压蒸汽，变换气温度降为１９０℃；经３＃气液分离器Ｖ１５０３分离掉工艺冷凝液后，进入３＃低压蒸汽发生器Ｅ１５０５，副产０.３５ＭＰａ低压蒸汽，温度进一步降低至１７０℃；经５＃气液分离器Ｖ１５０５分离掉工艺冷凝液，进入蒸汽凝液预热器Ｅ１５１０，将从７１３工段来的９５℃透平凝液预热至１４０℃，变换气温度降至１３６.２８℃；再经６＃气液分离器（Ｖ１５０６）分离掉工艺冷凝液，进入２＃脱盐水预热器Ｅ１５０６预热来自１＃脱盐水预热器Ｅ１５０８的脱盐水，温度降至７０℃，最后在水冷器Ｅ１５０９用循环冷却水冷却至４０℃左右，在４＃气液分离器Ｖ１５０４顶部用冷密封水洗去ＮＨ３，分离掉工艺冷凝液后变换气送入低温甲醇洗工段。上一页下一页返回任务２