低溫甲醇洗裝置節(jié)能改造

董仲美

(靈谷化工有限公司大化肥分公司江蘇宜興214213)

低溫甲醇洗裝置節(jié)能改造

董仲美

(靈谷化工有限公司大化肥分公司江蘇宜興214213)

靈谷化工有限公司大化肥項目總投資共計25億元，氣化系統(tǒng)采用以煙煤為原料的四噴嘴水煤漿加壓氣化工藝，凈化系統(tǒng)采用耐硫變換、大連理工大學(xué)的低溫甲醇洗脫硫脫碳和甲烷化工藝，合成系統(tǒng)采用凱洛格氨合成工藝，尿素系統(tǒng)采用斯塔米卡邦改進(jìn)型CO2汽提工藝，同時建設(shè)了1套產(chǎn)氧量為50000m3/h空分裝置和3臺產(chǎn)汽量為260t/h鍋爐。該項目于2007年底破土動工，2009年6月建成投產(chǎn)，改變了公司的原料路線，降低了生產(chǎn)成本，提高了企業(yè)的市場競爭力。

低溫甲醇洗工藝為一步法吸收酸性氣H2S和CO2的六塔流程，CO2吸收塔進(jìn)口甲醇設(shè)計溫度為－61℃。自開車以來，低溫甲醇洗裝置在負(fù)荷55%～100%時工藝操作穩(wěn)定，滿負(fù)荷時的合成氨產(chǎn)量為1280t/d。但低溫甲醇洗裝置在滿負(fù)荷運(yùn)行時表現(xiàn)出冷量分布不均以及冰機(jī)負(fù)荷較重(冰機(jī)主要為低溫甲醇洗和空分裝置提供冷量)等問題。故結(jié)合近幾年的生產(chǎn)實(shí)踐，提出相應(yīng)的技改措施，使問題得到基本解決。

1 低溫甲醇洗裝置冷量來源

1.1 低壓液氨蒸發(fā)

低溫甲醇洗裝置主要有3臺液氨蒸發(fā)器(富CO2甲醇中間氨冷器、吸收塔脫硫段進(jìn)料氨冷器、無硫甲醇氨冷器)，在負(fù)壓(－30kPa)條件下利用液氨蒸發(fā)分別對CO2吸收塔精洗段、H2S吸收段的甲醇及中壓閃蒸塔下塔甲醇進(jìn)行冷卻，氣氨返回新冰機(jī)系統(tǒng)并經(jīng)壓縮后循環(huán)使用。

1.2 富甲醇溶液閃蒸制冷

從CO2吸收塔粗洗段來的甲醇，一部分去中壓閃蒸塔下塔閃蒸降溫;另一部分去CO2吸收塔下塔吸收H2S，然后去中壓閃蒸塔上塔閃蒸降溫。1.3CO2解吸和低壓氮?dú)馄嶂评?/p>

CO2解吸塔上塔甲醇在低壓下閃蒸出CO2，其上塔底部甲醇在循環(huán)甲醇/貧甲醇換熱器中與從貧/富甲醇換熱器來的貧甲醇換熱，為貧甲醇提供冷量，此部分甲醇去CO2吸收塔作為主吸收液;CO2解吸塔下塔富H2S甲醇通過通入低壓氮?dú)膺M(jìn)行解吸降溫，富H2S甲醇在貧/富甲醇換熱器中與從熱再生塔底部來的貧甲醇換熱后去熱再生塔。

2 冷量分布不均及原因分析

為了合理利用裝置冷量、減少冷量損失以及降低冰機(jī)負(fù)荷，對影響低溫甲醇洗裝置冷量損失的因素進(jìn)行了分析:①檢查設(shè)備和管線的保冷效果。現(xiàn)場設(shè)備的跑、冒、滴、漏都會引起冷量損失。從現(xiàn)場檢查結(jié)果看，保冷效果較好，現(xiàn)場設(shè)備的跑、冒、滴、漏現(xiàn)象不明顯。②CO2解吸制冷。低溫甲醇洗裝置冷量的主要來源是CO2解吸制冷，將運(yùn)行工藝參數(shù)與工藝包設(shè)計值進(jìn)行比較，CO2解吸塔上塔底部甲醇溫度與設(shè)計值基本沒有差別。③從設(shè)備特點(diǎn)看，CO2吸收塔分上、下塔，共4段(圖1)，上塔從上到下依次為精洗段、主洗段、粗洗段;下塔為H2S吸收段。

圖1 CO2吸收塔流程示意

重點(diǎn)檢查的設(shè)備是氨冷器和有冷量交換的甲醇換熱器。如甲醇循環(huán)換熱器(E2205A)進(jìn)口甲醇溫度與設(shè)計值存在一定差別(表1)，E2205A的換熱能力差，導(dǎo)致CO2吸收塔的冷量分布不均。CO2吸收塔精洗段進(jìn)口甲醇溫度(TI2207)為－61.60℃、出口甲醇溫度(TI2209)為－22.00℃，其出口甲醇溫度比設(shè)計值(－25.70℃)高，精洗段承擔(dān)了大部分CO2吸收的任務(wù);CO2吸收塔粗洗段的進(jìn)口甲醇溫度(TIA2211)僅－37.00℃，比設(shè)計值(－39.97℃)高;CO2吸收塔粗洗段甲醇換熱的富H2S和CO2甲醇溫度(TIA2217)為－60.40℃，粗洗段負(fù)荷向上轉(zhuǎn)移，系統(tǒng)冷量平衡存在問題。

表1 工藝操作溫度的設(shè)計值與實(shí)際值對比℃

3 解決措施

針對E2205A的換熱面積不足引起冷量分布不均的情況，決定新增1臺相同換熱面積的甲醇循環(huán)換熱器(E2205B)。技改后部分工藝流程見圖2，技改前、后運(yùn)行參數(shù)對比見表2。

圖2 技改后部分工藝流程

表2 技改前、后運(yùn)行參數(shù)對比

從表2可知:CO2吸收塔粗洗段進(jìn)口甲醇溫度由原來的－37.00℃降低至－40.60℃，有利于增加粗洗段甲醇吸收CO2負(fù)荷，降低主洗段的甲醇吸收負(fù)荷，使冷量分布更均勻;技改后，系統(tǒng)冷量分布均勻，為系統(tǒng)補(bǔ)充冷量的3臺氨冷器負(fù)荷相應(yīng)降低，氨冰機(jī)轉(zhuǎn)速由原來的7660r/min降低至7296r/min，降低了冰機(jī)透平的蒸汽消耗。另外，系統(tǒng)冷量的優(yōu)化，不僅降低了系統(tǒng)貧甲醇的循環(huán)量和減輕甲醇循環(huán)泵的負(fù)荷，而且降低了熱再生塔的負(fù)荷。

4 結(jié)語

技改措施實(shí)施后，低溫甲醇洗裝置在滿負(fù)荷運(yùn)行下，經(jīng)過了夏季高溫的檢驗，效果顯著，冰機(jī)負(fù)荷并沒有顯著增加，并可多向外界提供CO2產(chǎn)品1000m3/h以上。但本次技改還存在一些不足，由于2臺甲醇循環(huán)換熱器并聯(lián)使用，存在偏流現(xiàn)象，冷量的利用還不充分。因此，只有充分加強(qiáng)設(shè)備和管線的保冷及系統(tǒng)冷量的優(yōu)化，才能保證低溫甲醇洗裝置和冰機(jī)系統(tǒng)長周期穩(wěn)定運(yùn)行。

2014-04-22)