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工程管理前沿【2020年第01期】

  • ID:271612
  • 浏览:7185
  • 学科:工程地质学
  • 更新时间:2020-03-24 16:24:05
  • 期刊: 工程管理前沿
内容简介
《工程管理前沿》杂志是由中国工程院主管,中国工程院、清华大学、高等教育出版社主办的建筑期刊。国际标准刊号:2095-7513,国内统一刊号:CN10-1205/N。《工程管理前沿》的办刊宗旨:依托建设领域高层权威信息背景,旨在做好政府领导决策的重要参谋;成为政策理论探讨的前沿阵地,积极探索和引导建设事业发展方向和改革实践;提供重大事件权威报道,深度阐释焦点话题,纵深调查热点事件,努力追求权威性、建设性、实用性和可读性风格;努力做大媒介传播平台,真诚为建设企事业单位服务,为中国建设事业和城市化发展服务,为广大读者开启一个探求知识的窗口。

低温甲醇洗工艺节能改进方法

2020-03-24 17:02:03 工程地质学 杜志超
资料简介

【摘要】:本文首先对低温甲醇洗的原理进行介绍,然后在此基础上从改造流程、将 CO2实施液化分离、换热器核算几个方面,分析其工艺节能改进方法,以供参考。

低温甲醇洗工艺节能改进方法

杜志超

新疆庆华能源集团有限公司 新疆 835100

【摘要】:本文首先对低温甲醇洗的原理进行介绍,然后在此基础上从改造流程、将CO2实施液化分离、换热器核算几个方面,分析其工艺节能改进方法,以供参考。

【关键词】:低温甲醇洗;工艺节能;改进方法

引言

低温甲醇洗工艺的基本原理就是低温甲醇能够有效溶解酸性气体,所以具有极大的净化效果,并且这也是当前工业发展过程中进行酸性气体净化最具实用性的方式。

1、低温甲醇洗特点

低温甲醇洗是一种典型的物理吸收过程,即利用低温下(-20℃~70℃)甲醇的优良特性脱除原料气中的轻质油、二氧化碳、硫化氢、硫的有机化合物和氰化物等的物理吸收法。低温甲醇的吸收能力大,气体净化度高,净化后原料气中二氧化碳可脱除至0~20PPM,能将无机硫和有机硫脱除干净(总硫小于0.1PPM),作为吸收剂的甲醇易得,价格低廉,不仅可以脱除H2S,同时脱除COS。低温甲醇洗中,H2S,COS和CO2等酸性气体被甲醇溶剂吸收的同时,少量H2、CO、CH4难溶气体也被吸收,溶剂再生过程中,根据各组分在不同温度下溶解度差异,通过压力和温度控制实现被吸收气体的分离,能够有效回收H2、CO、CH4,获得高纯度的CO2。低温下,甲醇对酸性气体的吸收是很有利的。当温度从-20℃降到-60℃时,CO2的溶解度约增加10倍,吸收剂的用量也大约可减少10倍。低温下,例如-40~-50℃时,H2S的溶解度又差不多比CO2大6倍,这样就有可能选择性地从原料气中脱除H2S,而在溶液再生时先解吸回收CO2。H2S、COS和CO2在甲醇中的溶解度与H2,CO相比,至少要大100倍,与CH4相比,约大50倍。因此,可以通过低温甲醇洗装置从工艺气中有效地脱除H2S、C02、COS,同时通过分段解吸减少H2,CO,CH4的损失和获得高纯度的CO2。通常,低温甲醇洗的操作温度为-20~-70℃,工艺气中的关键组分是H2,CO,CH4、CO2,H2S,在吸收过程中,由于各组分在液相中的相互作用,必然使各组分的溶解度发生变化。

2、低温甲醇洗工艺节能改进方法

对某装置进行油改气后,造气原料是低硫的天然气,所以有必要对适用于高含硫气化原料气的“二步法”甲醇洗脱硫脱碳流程进行改造,在满足工艺指标前提下,充分利用现有设备,调整流程,进一步降低能耗、物耗。

由于采用低硫天然气造气,气化气中硫含量为3pptn左右,根据以往生产实际,现场变换触媒具有耐硫特性,所以,较高温度的气化气可直接去变换单元的增湿塔(A-DA301),然后,变换气可采用甲醇洗“一步法”脱硫脱碳流程,省去了原料气降温再升温的能耗。

其次,由于变换气中硫含量只是几个ppm,CO2含量已由原渣油为原料时的32%降至以天然气为原料时的24%,相当于减少了25%的脱除C02负荷,所以,甲醇洗脱硫脱碳负荷相应减少,能够节约机泵功率及氨冷剂用量。

2.1改造流程

变换单元主要生产任务是对来自气化单元的工艺气进行增湿后,经变换炉中的催化剂将一氧化碳与水反应生成二氧化碳和氢气后,进入脱碳单元。A-DA301的主要作用是对工艺气进行饱和增湿,从而减少高压蒸汽的补充量。A-DA301的出口温度是变换单元能耗的关键。A-DA302的主要作用是减湿,回收变换气中水蒸汽的热量,获得较高温位的热水。换热器A-EA301,A-EA302,A-EA303,A-EA306,A-EA307,A-EA1501的作用是回收反应热,并保证进变换炉的温度。

气化气经过废锅A-ECI01、省煤器A-EA101及脱欲水预热器A-EAI401回收热量,温度降至100~110℃。为了避免气化气先降温去甲醇洗脱硫单元,再升温去变换单元的耗能流程,气化气经脱盐水预热器A-EA1401后,不再去200#脱硫单元而直接去300#变换单元,提高了原料气进入300#变换单元的温度,原料气入A-DA301塔温度原设计工况为31℃,改造工况为105℃,提高了74℃这将有利于原料气的增湿,同时可节省7.0MPa的高压蒸汽。通过改进A-DA301塔内件,可以提高了增湿塔热回收能力,使塔顶温度升高,从而提高A-DA301塔顶工艺气中水蒸气的含量。对于原油改气工况,增湿塔出口工艺气中水蒸汽含量为44.4t/h,经本次改造后,增湿塔出口工艺气中水蒸汽含量为5I.5t/h,增湿效果大为改善,在保证水气比不变的情况下,可使7.0MPa的高压蒸汽补充蒸汽量相应减少约7t/h。

变换气经过多次热回收被冷却后进入A-DA302塔通过做热水进一步热回收,热水经预热后进入A-DA301塔为增湿提供热源和水。经过A-DA302塔脱湿的变换气经热回收后,析出工艺凝液,再用循环水进一步冷至40℃,去400#脱碳单元A-EA401。工艺凝液部分返回使用,余下部分凝液经A-DA303塔气提后送至煤锅炉。

2.2改动设备

2.2.1清除设备

为清除碳黑及变换触媒渣,在变换单元A-GB301,A-GB302泵后设置碳黑过滤器2台;碳黑过滤器2台(由设计院选型)。

2.2.2改动设备

现场增湿塔A-DA301性能下降,增湿效果达不到设计值,建议改进其内件,如分布器、填料,提高增湿能力。将BALL环改为50mm的INTALOX填料。

2.2.3负荷减小的设备

表1 单元负荷减小设备

序号

位号

设备名称

台数

节能负荷(Kw)

1

A-EA207

热再生塔再沸器

1

1500-1402

2

A-EA208

热再生塔冷凝器

1

1530-1503

3

A-EA209

精馏塔再沸器

1

889-776

4

A-EA403

CO2吸收塔循环氨冷器

1

1232-1215

5

A-GA202

贫甲醇泵

2

26h/4

6

A-GA403

H2S吸收塔给料泵

2

250/4

2.2.4核准设备

目前装置采用的P-202罗茨鼓风机,其性能指标为:流量Q=111.8m3/h,升压能力△P=49kPa,操作温度为40℃。实际运行工况为,流量=75m3/min最大升压△P=35.2kPa,最低升压△P=24.9kPa,低于设备额定的能力,存在较大的裕量。本次改造增加脱硫罐的阻力△P=10kPa,在对现有P-202进行测试后,该型号罗茨鼓风机能够达到上述工艺指标。为确保装置长周期运行的可靠性,建议增加一台罗茨鼓风机,以保证在用鼓风机故障状态下,装置仍能够稳定运行。

2.3换热器核算

改造改变了气化气的脱硫与变换过程顺序,除去了气化气的脱硫与脱碳之间温度变化的驼峰,使工艺物流所携带热量或冷量直接进入下一工序,减少中间回收及升、降温导致的能量损失,使得部分热回收换热器停用。由于能量损失减少,使得补充的热量及冷量也相应下降,使各换热设备需完成的传热负荷随之减少。即从100#脱盐水预热器A-EA1401后至400#甲醇洗系统,换热器的热负荷均有所下降,且部分换热器热负荷下降的幅度较大。对于热负荷较高,操作条件变化较大的主要换热设备进行了核算,核算结果表明现场换热设备均可满足生产需要。

结语

综上所述,目前在国际能源价格上涨的情况下,为提高企业的经济效益,降低能耗显得越来越重要。为此对低温甲醇洗工艺节能降耗采取了一系列的改造措施,经过改造,硫含量以及碳黑含量明显的降低,对气化炉后的原料气直接进变换单元提供了条件。

参考文献

[1]黄浩峰.低温甲醇洗工艺节能优化研究[J].当代化工研究,2016(5):41-42.

[2]曹晋斌.低温甲醇洗工艺节能优化的相关探讨[J].化工设计通讯,2017(10).