低溫甲醇洗凈化氣中CO2含量調(diào)優(yōu)總結(jié)

簡(jiǎn)耀先 李 瑩 馮宜河

(貴州開(kāi)陽(yáng)化工有限公司 貴州開(kāi)陽(yáng)550399)

低溫甲醇洗凈化氣中CO2含量調(diào)優(yōu)總結(jié)

簡(jiǎn)耀先 李 瑩 馮宜河

(貴州開(kāi)陽(yáng)化工有限公司 貴州開(kāi)陽(yáng)550399)

貴州開(kāi)陽(yáng)化工有限公司凈化系統(tǒng)低溫甲醇洗裝置凈化氣指標(biāo)中CO2質(zhì)量濃度≤10mg/L、甲醇質(zhì)量濃度≤30mg/L、總硫質(zhì)量濃度≤0.1mg/L，而實(shí)際凈化氣中CO2含量超標(biāo)會(huì)影響后系統(tǒng)液氮洗吸附器的吸收效果和合成催化劑的使用壽命，將化氣中CO2含量調(diào)優(yōu)難度較大。

1 工藝流程

甲醇洗滌塔(T3001)分為4段，最下段為脫硫段，其上均為脫碳段。在T3001塔脫硫段原料氣用富含CO2的甲醇液洗滌，將硫化物脫除后進(jìn)入脫碳段。塔頂用貧甲醇洗滌，出T3001塔的合格凈化氣去液氮洗系統(tǒng)。

T3001塔一段完成了CO2吸收的甲醇溶液，經(jīng)3#甲醇氨冷器(E3005)與液氨完成換熱后，再返回T3001塔二段。

完成吸收的富甲醇從 T3001塔二段出來(lái)后，經(jīng)循環(huán)甲醇冷卻器(E3006)與從3#甲醇冷卻器(E3008)來(lái)的富甲醇進(jìn)行換熱;完成換熱后，再返回T3001塔二段。

完成吸收的富甲醇從T3001塔三段出來(lái)后分為2路:一路去脫硫段;另一路經(jīng)無(wú)硫甲醇冷卻器(E3017)和2#甲醇氨冷器(E3004)分別與液氮洗系統(tǒng)來(lái)的精制氣、液氨進(jìn)行換熱。

在T3001脫硫段完成硫化物吸收的富甲醇從塔底出來(lái)后進(jìn)含硫甲醇冷卻器(E3019)、甲醇換熱器(E3007)、1#甲醇氨冷器(E3003)分別與CO2解吸塔(T3002)來(lái)的CO2氣體和富甲醇、液氨換熱。

2 甲醇吸收CO2的基本原理

圖1 甲醇洗滌塔工藝流程

在溫度－26～60℃范圍內(nèi)，當(dāng)甲醇中的CO2物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)＜0.2時(shí)，CO2在甲醇中的溶解度與其平衡分壓間的關(guān)系基本符合亨利定律。當(dāng)甲醇中CO2含量較高時(shí)，就超過(guò)了亨利定律可應(yīng)用的范圍內(nèi)。在所研究的溫度范圍內(nèi)，在同一CO2分壓下，溫度降低時(shí)，不僅溶解度增大，而且溶解度隨溫度降低的變化率也增大，說(shuō)明降低溫度對(duì)CO2的吸收是很有利的。當(dāng)溶液中的CO2含量較高時(shí)，一定溫度下，CO2平衡分壓的變化漸趨平緩，即趨近于該溫度下的飽和蒸氣分壓，說(shuō)明對(duì)吸收來(lái)說(shuō)，吸收推動(dòng)力在減小，因而關(guān)鍵是降溫，故CO2的吸收是控制因素，影響吸收的主要條件是溫度和壓力。

3 低溫甲醇洗系統(tǒng)影響甲醇吸收CO2的主要因素

3.1 甲醇洗滌塔壓力

甲醇洗滌塔壓力與變換氣壓力(3.2MPa)相同，在保證氣化爐壓力穩(wěn)定的同時(shí)提高變換氣的壓力。接氣前，可將甲醇洗滌塔壓力用中壓氮?dú)獬渲谅缘陀谧儞Q氣壓力，以節(jié)省均壓過(guò)程時(shí)間。合成氨系統(tǒng)的壓力是系統(tǒng)調(diào)優(yōu)的保證，只有保證系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，才能優(yōu)化其余各項(xiàng)指標(biāo)。

3.2 甲醇洗滌塔貧甲醇溫度

開(kāi)車(chē)前，貧甲醇溫度主要是靠液氨制冷系統(tǒng)降溫(一般降溫至－28℃)，隨著汽提氮及閃蒸的投用，系統(tǒng)的貧甲醇溫度也會(huì)越來(lái)越低(一般達(dá)到－50℃)，吸收CO2效果也越好。

3.3 甲醇洗滌塔貧甲醇循環(huán)量

3.3.1 低溫甲醇洗系統(tǒng)循環(huán)量偏大

在低溫甲醇洗系統(tǒng)接氣初期，應(yīng)盡量減少循環(huán)量，使系統(tǒng)吸收熱量達(dá)到飽和，盡量縮短系統(tǒng)降溫時(shí)間，從而縮短凈化氣達(dá)標(biāo)時(shí)間。在實(shí)際進(jìn)行情況下，減少貧甲醇循環(huán)量時(shí)，貧甲醇泵振動(dòng)增大，所以，系統(tǒng)的循環(huán)量應(yīng)根據(jù)循環(huán)量與變換氣成一定比例關(guān)系來(lái)調(diào)節(jié)。

3.3.2 增加脫硫液量

整體貧甲醇循環(huán)量偏大時(shí)，可在適當(dāng)?shù)那闆r下增加脫硫液量。當(dāng)貧甲醇溫度為－44℃，凈化氣溫度為－34℃，低溫甲醇洗循環(huán)量為500m3/h，而脫硫液量為180m3/h。此時(shí)凈化氣接氣約3h，經(jīng)分析，凈化氣中CO2質(zhì)量濃度為777mg/L，指標(biāo)不合格。同時(shí)，貧甲醇溫度基本不再下降，說(shuō)明系統(tǒng)冷量提供已經(jīng)達(dá)到飽和，而凈化氣溫度與貧甲醇溫度相差較大，說(shuō)明甲醇洗滌塔底部吸收CO2量不足，導(dǎo)致凈化氣溫度高。為了縮短凈化氣中CO2含量調(diào)優(yōu)時(shí)間，應(yīng)加大脫硫液量，增加對(duì)甲醇洗滌塔底部CO2的吸收。此時(shí)，貧甲醇溫度升高，凈化氣溫度降低，當(dāng)凈化氣溫度與貧甲醇溫度相差不大時(shí)(一般不超過(guò)2℃)，說(shuō)明貧甲醇吸收CO2量趨于飽和。經(jīng)分析，此時(shí)凈化氣中CO2質(zhì)量濃度為4mg/L，達(dá)到工藝指標(biāo)。經(jīng)對(duì)多次接氣經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，脫硫液量為循環(huán)量的一半還多100～200m3/h時(shí)，凈化氣中CO2含量能達(dá)到工藝指標(biāo)。

4 結(jié)語(yǔ)

低溫甲醇洗系統(tǒng)接氣前，需降低貧甲醇的溫度;接氣過(guò)程中，需保持系統(tǒng)的壓力和溫度，通過(guò)觀察凈化氣出口溫度來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的循環(huán)量和脫硫量，可減少分析頻次，縮短接氣時(shí)間，以達(dá)到節(jié)能降耗的作用。

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《小氮肥》編輯部

2014-07-10)