低溫甲醇洗工藝流程優(yōu)化探討

1、低沮甲醇洗工藝

1.1 冷凍站工藝

冷凍站是為低溫甲醇冼系統(tǒng)提供40℃的冷量，冷凍介質(zhì)為氨，60萬t煤制甲醇需要的冷量為5000 kW，即13 t/h氨。低溫甲醇洗來的氣氨經(jīng)分離器后進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行增壓，增壓的氣氨經(jīng)過冷卻、膨脹，使氣氨變成液氨，送往低溫甲醇洗對(duì)甲醇降溫，保證低溫甲醇洗工藝的正常。其設(shè)備有汽輪機(jī)、冰機(jī)、一段出口冷卻器、二段出口冷卻器、防喘振冷卻器、氨冷卻器、凝汽器、一段進(jìn)口分離器、二段進(jìn)口分離器、液氨儲(chǔ)罐、中間氨罐省功器、惰氣分離器、高位油箱、薔能器、潤(rùn)滑油站、消音器、氨泵、凝結(jié)水泵。

1.2 空分工藝

空氣分離原理為利用空氣中各種成分的沸點(diǎn)不同，同一種氣體的沸點(diǎn)隨壓力的升高而升高，通過加壓、降溫、膨脹節(jié)流等措施，把空氣變?yōu)橐后w，液空再通過精餾的方法把氧氣、氮?dú)?、氬氣分離出來。

2、改變物流，降低能耗

2.1 改變洗滌塔中部和底部出來的甲醇流向

2.1.1 洗滌塔中部和底部出來的富甲醇經(jīng)各自的閃蒸槽回收后。進(jìn)入氣提塔解析C02氣體和濃縮硫化氫，然后一起進(jìn)入熱再生塔解析H2S氣體(表1)

2.1.2 物流分析

低溫甲醇洗技術(shù)是脫除原料氣中的C02和H2S氣體，特別是硫化氫。硫化物會(huì)對(duì)催化劑中毒，造成催化劑活性下降，甚至沒有活性而無法生產(chǎn)。在低溫甲醇洗技術(shù)中，更注意硫化物的脫除。甲醇合成過程，原料氣中硫化物的含量≤0.1×10-6，這要求吸收原料氣的甲醇(進(jìn)洗滌塔的甲醇)中硫化物含量甚微，或者測(cè)不到。從上表知道，洗滌塔中部經(jīng)閃蒸后甲醇中硫化物含量測(cè)不到，符合洗滌塔的要求。要想使這部分甲醇循環(huán)使用，需盡可能減少二次污染。從洗滌塔底部經(jīng)閃燕后的富含硫化物的甲醇，是總循環(huán)量的45%，在氣提塔中，不要把硫化物帶人富含C02氣體的甲醇中，就可實(shí)現(xiàn)滌塔中部經(jīng)閃蒸后甲醇循環(huán)使用。

2.1.3 物流改變后的流程

洗滌塔中部富含C02氣體甲醇，經(jīng)閃蒸進(jìn)入氣提塔上部，解析C02氣體后，從氣提塔中部出來，一部分返回下塔吸收硫化物，一部分經(jīng)換熱循環(huán)使用。洗滌塔底部富含H2S氣體甲醇，經(jīng)閃蒸進(jìn)入氣提塔下塔，解析C02氣體，濃縮H2S氣體后，送人熱再生塔解析H2S氣體，熱再生的甲醇經(jīng)換熱，進(jìn)行循環(huán)使用。

2.2 改變物流后的情況

2.2.1 甲醇水送人甲醇精餾系統(tǒng)后，低溫甲醇洗流程可以簡(jiǎn)化，其中噴淋甲醇閃蒸壓力仍然控制在0.6 MPa左右，閃蒸后的閃蒸氣送入熱再生塔或濃縮塔，閃蒸后的液體和尾氣洗滌水一起進(jìn)入儲(chǔ)槽，用泵送往甲醇精餾系統(tǒng)，低溫甲醇洗的甲醇/水分離塔就可以取消。

2.2.2 減少能耗

從表1知道，洗滌塔中部經(jīng)閃蒸后甲醇的流量292 943 kg/h，

洗滌塔底部經(jīng)閃蒸后甲醇244 799 kg/h，氣提塔底部出來甲醇365645 kg/h。氣提塔上部再生甲醇要回流一部分。綜合計(jì)算可以節(jié)能43 000 000 kJ/h。

預(yù)精餾塔在作業(yè)前要補(bǔ)加一部分水，而噴淋甲醇和尾氣洗滌水送入預(yù)精餾塔，

相應(yīng)要少補(bǔ)加1928 kg/h的水，則減少的能耗為370000 kJ/h。

3、液氯代替冷凍站

3.1 液氮取代冷凍站的可行性

3.1.1 冷凍站和空氣分離技術(shù)的原理有一部分是相同的，都是把氣體通過增壓、降溫、節(jié)流等措施變成低溫的液體。正?？辗至鞒讨?，生產(chǎn)的液氮量少，所能提供的冷量比冷凍站提供的少。但是，從空分流程知道，改變壓縮空氣量、壓力、降溫、膨脹節(jié)流、分配三股空氣量等措施，可以滿足低溫甲醇洗所需的冷量。

3.1.2 需要的液氮量

依據(jù)-33℃為基準(zhǔn)估算，需要液氮32 t。即需要氮?dú)?6 000 ma/h。依據(jù)冷量為5 000kW計(jì)算:需要液氮35 t，即需要氨氣28 000M3/h。

3.2 實(shí)現(xiàn)液氮量空分采取的一些措施

由于液氮和液氨的汽化潛熱不同，液氨量大約是液氨量的3倍，在原有空分工藝的基礎(chǔ)上不可能實(shí)現(xiàn)35 t的液氮量，只有通過增大空壓機(jī)和增壓機(jī)的功率，降低空分分餾塔的操作濕度，以及其他細(xì)節(jié)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)10%左右的氮?dú)庾優(yōu)橐旱陦臼强梢缘?，這樣相當(dāng)于60萬t甲醇的冷凍站之冷量。

3.3 液氦代替冷凍站應(yīng)考慮的一些問題

由于液氮的特殊性質(zhì)，液氮重量是液氨的3倍，氣氮液化的溫度很低，液氮?dú)饣蟮臍怏w體積很大。特別是在換熱時(shí)，液氮的推動(dòng)力遠(yuǎn)大于液氨的，需要多級(jí)換熱來減少推動(dòng)力，從而減少設(shè)備材質(zhì)的應(yīng)力和膨脹量。

3.3.1 為了減小設(shè)備和管道體積，減少壓差引起的應(yīng)力，考慮采用液氮加壓，加壓后，也可以提高液氮溫度，減少液氮溫度的推動(dòng)力，須增加液氮泵。

3.3.2 為減小液氮推動(dòng)力，減少溫度引起的應(yīng)力和膨脹量，考慮分級(jí)換熱。如在進(jìn)洗滌塔前設(shè)置液氮蒸發(fā)器，蒸發(fā)的低溫氮?dú)饨?jīng)節(jié)流后送往原氨冷卻器(重新設(shè)計(jì))冷卻甲醇，換熱后的氮?dú)?，可以送入低溫甲醇洗的氣提塔進(jìn)行甲醇的再生或者送入循環(huán)水涼水塔進(jìn)行冷卻循環(huán)水，或在空分系統(tǒng)冷卻分子篩后的空氣，或冷卻甲醇合成氣更好地分離出甲醇，從而進(jìn)一步回收冷量。

3.3.3 原始開車時(shí)，系統(tǒng)溫度高，不適宜直接引入液氮。整個(gè)煤制甲酵流程中，氣化工序有兩個(gè)10 MPa的氮?dú)鈨?chǔ)罐。新建裝置考慮用低溫材質(zhì)制造，可以儲(chǔ)存低溫氮?dú)?。這樣，開車時(shí)，液氮進(jìn)入儲(chǔ)罐，氣化后再送入洗滌塔前設(shè)置液氮蒸發(fā)器。同時(shí)，可以取消氣化工序的事故氨氣壓縮機(jī)。

3.4 液氮代替冷凍站的流程

液氮進(jìn)入液氮儲(chǔ)槽后，通過液氮泵加壓，通過很好的保冷措施，送往洗滌塔前設(shè)置液氮蒸發(fā)器，蒸發(fā)的低溫氮?dú)馑屯崩鋮s器(重新設(shè)計(jì))冷卻甲醇。

3.5 生產(chǎn)人員的減少

60萬t煤制甲醇的冷凍站定員設(shè)置為8人，液氮代替冷凍站后，這些人員可以不設(shè)置。每人每年工資6萬元，則每年節(jié)約48萬元。

3.6 生產(chǎn)穩(wěn)定

甲醇/水送往甲醇精餾系統(tǒng)，液氮代替冷凍站，都是把一個(gè)小的系統(tǒng)合并到大的系統(tǒng)，一般而言系統(tǒng)的運(yùn)行是穩(wěn)定的，從而穩(wěn)定了低溫甲醇洗工序的運(yùn)行。

總之，優(yōu)化低溫甲醇洗流程是可行的，改變物流流向不會(huì)造成凈化氣中硫化氫含量增高，而是進(jìn)一步提高了原料氣的凈化度，從而穩(wěn)定了甲醇的生產(chǎn)。低溫甲醇的循環(huán)使用和含水甲醇送往甲醇精餾，能耗降低，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)。