閃蒸氣回收項目在甲醇裝置上的應用

閃蒸氣回收項目在甲醇裝置上的應用

王 輝 王 磊 徐士科

(新能鳳凰〔滕州〕能源有限公司

山東滕州277527)

新能鳳凰(滕州)能源有限公司以對置式四噴嘴水煤漿加壓氣化生產的水煤氣為原料，經變換、低溫甲醇洗制得合格的凈化氣體，然后送入甲醇合成系統生產甲醇。甲醇合成分為2套系統，并聯運行，單套系統年生產能力為360 kt，甲醇年生產能力合計為720 kt。

甲醇合成采用低壓甲醇合成工藝，合成壓力5.3 MPa、溫度220～260 ℃。合成氣在甲醇合成塔催化劑的作用下生成甲醇，再經水冷器冷卻后，在甲醇分離器中進行氣液分離，粗甲醇進入甲醇膨脹槽，氣體進行循環合成。甲醇膨脹槽內壓力控制在0.4 MPa，通過降低壓力使溶解在粗甲醇中的氣體閃蒸出來，閃蒸氣送往燃料氣管網，粗甲醇送至精餾工段。

1 原設計情況及改造目的

傳統的甲醇合成工藝著重研究新型甲醇合成催化劑和合成反應器，很少將著眼點放在甲醇生產過程的節能和降耗上。由于原設計甲醇膨脹槽出來的閃蒸氣處于工藝末端，而非主要工藝環節，閃蒸氣中甲醇夾帶損耗一直被忽視，因此，甲醇項目的初始設計非常少有針對閃蒸氣采用回收工藝，大多是直接送至火炬燃燒。原設計是甲醇膨脹槽的閃蒸氣送往燃料氣管網，但由于投產時燃料氣管網尚未投運，閃蒸氣改送往火炬放空氣總管燃燒后放空，會造成閃蒸氣中的甲醇損失。

2014年，對部分已進行閃蒸氣回收投運的企業進行詳細考察后，決定對1套甲醇系統的閃蒸氣中甲醇進行回收。改造后，可將閃蒸氣中的甲醇幾乎全部回收。此次技改只是在原工藝閃蒸氣管道后增加1臺甲醇吸收塔，對閃蒸氣中的甲醇進行回收，以達到節能增效的目的。改造后需達到的主要技術指標：①經回收塔后閃蒸氣中甲醇體積分數≤0.05%；②回收甲醇質量分數≥60%；③設備總阻力≤0.03 MPa。

2 閃蒸氣甲醇吸收工藝原理

閃蒸氣中甲醇含量高低與閃蒸壓力密切相關，壓力越高，閃蒸氣中霧狀甲醇和氣態甲醇含量越低。在壓力為5.0 MPa、溫度為35 ℃工況下，閃蒸氣中霧狀甲醇和氣態甲醇含量在1.0%～1.3%(體積分數，下同)；在壓力為0.5 MPa、溫度為35 ℃工況下，氣態甲醇在氣相中的含量約為6.5%；在壓力為0.2 MPa、溫度為35 ℃工況下，氣態甲醇在氣相中的含量約為14.0%。

傳統的機械式分離器包括超濾式分離器在內統稱為慣性分離器，只能分離液態甲醇，不能分離霧狀甲醇，更不能分離氣態甲醇。要想徹底分離霧狀甲醇和氣態甲醇只能采用吸收法，最好的吸收劑是水，利用甲醇和水可任意比例互溶的特性，用水吸收霧狀甲醇和氣態甲醇，使其變成甲醇水溶液，以達到回收甲醇的目的。

3 閃蒸氣回收工藝流程

由甲醇分離器分離出的粗甲醇進入甲醇膨脹槽進行減壓閃蒸，用以除去粗甲醇中的大部分氣體，然后進入粗甲醇儲罐。甲醇膨脹槽壓力控制在0.4 MPa，閃蒸氣(0.4 MPa，40 ℃)從底部進入甲醇吸收塔，脫鹽水(0.6 MPa，20 ℃)從甲醇吸收塔塔頂加入，在甲醇吸收塔內閃蒸氣與脫鹽水進行逆向接觸，洗滌后的氣體送往燃料氣管網，作為燃料氣送往硫回收工段；從甲醇吸收塔塔底出來的含甲醇液體經液位自調閥進入甲醇膨脹槽后管線，然后隨粗甲醇進入甲醇精餾系統。

4 甲醇吸收塔的性能和優點

甲醇吸收塔的性能和優點：①可徹底回收閃蒸氣中的甲醇，經濟效益顯著；②該裝置主要工作單元分為高效吸收單元和高效除霧單元，高效吸收單元用極少量的水吸收閃蒸氣中甲醇后，得到質量分數40%以上的甲醇水溶液，而高效除霧單元可保證不帶水、不帶醇；③操作穩定、簡單，一次調節好后，無需專人再操作；④設備設計合理，可長周期運行15年以上，檢修只需蒸汽熱洗即可；⑤設備中下部是高效復合塔板，板效率≥85%；⑥加水量小，水不打循環一次性加入，連加連排。

5 閃蒸氣回收項目運行情況

2014年11月5日，閃蒸氣回收項目施工完成；隨后進行了氣密試驗和水沖洗、吹掃工作，氣體置換合格后，回收塔底部建立液位；11月7日，投入運行；11月11日，開始進行了部分數據的收集。據統計，回收甲醇量為42.58 kg/h，按年運行8 000 h、甲醇2 300元/t計，年回收甲醇收益約78萬元。通過本次技改后，將閃蒸氣中的甲醇幾乎全部回收，經濟效益明顯。增加甲醇回收塔只是在原工藝閃蒸氣管道后另加單獨小設備，對原工藝無任何影響，運行成本較低，投資約25萬元，短期即可收回投資，經濟效益十分顯著。

6 結語

本項目實施后，甲醇回收率較高，但洗滌液濃度比設計值偏低，基本可以判定是洗滌水加入量過大的原因，今后可適當減少洗滌水加入量，以觀察運行的效果。在冬季，甲醇合成水冷器的循環水溫度較低，水冷器運行效果較好；而在夏季，粗甲醇溫度很難達到現在的運行情況，溫度越高，甲醇的飽和蒸氣壓越高，氣相中的甲醇含量也會上升，因此，夏季甲醇回收塔的運行效益也會比現在還要好一些。根據運行的效益情況，計劃2016年實施第2套合成裝置閃蒸氣甲醇回收項目。

2015- 04- 29)