廢料功能化項(xiàng)目低溫甲醇洗工段液氮洗工藝技術(shù)研究

馬濤 鄭瑞康 崔倩倩 李江山

摘? 要：來自低溫甲醇洗工段凈化氣中有對(duì)氨合成化學(xué)反應(yīng)不利的一氧化碳及微量的二氧化碳、水、甲醇等雜質(zhì)。液氮洗工藝對(duì)凈化氣中微量的二氧化碳、甲醇的脫除使用分子篩技術(shù)。分子篩結(jié)構(gòu)中有許多孔徑均勻、排列有序的微孔，其直徑與分子直徑接近，能吸附直徑比篩孔小的分子，而不讓大的分子進(jìn)入，有選擇性地吸附，吸附飽和后進(jìn)行切換再生，反復(fù)使用。

關(guān)鍵詞：低溫甲醇洗;液氮洗裝置;吸附

中圖分類號(hào)：T? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12296/j.2096-3475.2021.05.083

一、工藝流程簡述：

1.分子篩吸附器及再生

由低溫甲醇洗工段T1001塔頂來的凈化氣，溫度-61℃，壓力5.45MPaG，流量113300m3/h（組分：H2：96.0399×10-2、 N2：0.4188×10-2、 CO：3.595×10-2、 Ar：0.1427×10-2、 CH4：0.0445×10-2、? CO2：×0.0010×10-2、CH3OH：0.0006×10-2），首先進(jìn)入可切換的吸附器V-1101A，B中的一組，將微量的CH3OH、H2O、CO2脫除掉，以防它們在冷箱內(nèi)凍結(jié)阻塞設(shè)備。分子篩吸附器的操作及再生處理由程控控制自動(dòng)進(jìn)行其切換，周期為24小時(shí)。

2.冷箱

設(shè)置冷箱的目的就是將由外部傳入低溫設(shè)備的熱量降到最小。

①凈化氣的冷卻及洗滌

出吸附器V1101A，B的凈化氣在1號(hào)進(jìn)料氣冷卻器E1105和2號(hào)進(jìn)料氣冷卻器E1106中被冷產(chǎn)品物流冷卻到-188.1℃進(jìn)入液氮洗滌塔T1101底部，其流量為113300m3/h.在T1101塔內(nèi)，凈化氣中的Ar、CO、CH4被塔頂來的液氮洗掉，進(jìn)入塔底尾液中，這股尾液同時(shí)溶解有少量氫氣，含有部分氮?dú)獾膬艋瘹怆x開塔頂，其溫度為-192.9℃。

②中壓氮

從空分來的用以洗滌及保證合格H2：N2比的中壓氮?dú)鈮毫?.9MPaG，溫度為40℃，流量為36700m3/h（N2純度99.999×10-2），進(jìn)入中壓氮冷卻器E1104.E1105中被冷產(chǎn)品物流（合成氣、循環(huán)氫、尾氣）冷卻到-127.1℃，然后分成兩路，其中一路經(jīng)E1106被冷產(chǎn)品物流進(jìn)一步冷卻到-188.1℃，進(jìn)入T1101塔頂作為洗滌Ar、CO、CH4的洗滌劑。另一路正好是保證合成氣H2：N2=3：1的氮?dú)饬?，配入出T1101塔經(jīng)E1106復(fù)熱了的凈化氫氣中。配好氫氣的合成氣在E1105被復(fù)熱到-62.9℃又分成兩段，一股在低溫甲醇洗工段被復(fù)熱到30℃，另一股在E1104中被復(fù)熱到30℃，然后又匯合在一起送往氨合成工段，其壓力5.13MPaG，組成H2：74.9863×10-2、、N2：25.0126×10-2，最終的細(xì)配氮由在冷箱外直接連接在合成氣管線上的中壓氮完成，采用在線分析儀與串級(jí)調(diào)節(jié)進(jìn)行。

③尾液

離開T1101塔底的尾液，溫度-192.4℃，膨脹到1.03MPa（G），-190.9℃進(jìn)入分離罐V1102閃蒸出富氫705.7m3/h（H2：86.75×10-2，CO：8.41×10-2， N2：4.56×10-2，Ar：0.258×10-2，CH4：0.0106×10-2）經(jīng)E1106.E1105.E1104中復(fù)熱，然后送往低溫甲醇洗工段C1001壓縮機(jī)以回收氫氣。V1102底部的液體經(jīng)節(jié)流膨脹到0.33MPa（G），-192.℃經(jīng)E1106.E1105.E1104復(fù)熱到31.℃作為燃料送出界區(qū)，其流量5229.88Nm3/h，壓力0.33MPaG， 組成H2：3.9×10-2、 N2：20.94×10-二、 CO：71.65×10-2， Ar： 3.06×10-2， CH4：0.96×10-2。

3.中壓蒸汽S40流程：

液氮洗分子篩再生使用3.82、MPa（G）、249℃飽和蒸汽，該蒸汽由過熱S40（400℃）蒸汽在減溫器內(nèi)與鍋爐水BW56混合，溫度降至249℃后送至再生氣體加熱器E1101，加熱再生氮。飽和蒸汽S40換熱后變成冷凝液送出液氮洗界區(qū)。

二、再生氮?dú)饬鞒蹋?/p>

液氮洗分子篩運(yùn)行以24小時(shí)為一個(gè)周期，其中分子篩預(yù)熱，約需1小時(shí)用6500m3/h，用0.45MPa（G），20℃的氮?dú)鈱⒎肿雍Y從操作溫度-61℃預(yù)熱至常溫;加熱，約7.6小時(shí)氮?dú)庠贓1101內(nèi)被加熱到220℃以后，再用此氮?dú)鈱⒎肿雍Y加熱到200℃進(jìn)行再生;預(yù)冷卻，約需5.6小時(shí)用4500m3/h，20℃氮?dú)鈱⑽狡饔?00℃冷卻至常溫。氮?dú)庠诩訜?、預(yù)冷卻階段須經(jīng)循環(huán)水換熱器E1102降溫后作為氣提氮的一部分送往低溫甲醇洗崗位硫化氫濃縮塔。

1. 液氮洗冷火炬、冷凝液工藝流程：

液氮洗在開車、停車、正常生產(chǎn)過程中都會(huì)產(chǎn)生低溫氣體，多為可燃介質(zhì)不能直接排往事故火炬處理。由于溫度低，因此冷箱外部工藝管線、設(shè)備排出的低溫氣體直接進(jìn)入火炬氣體加熱器E1103加熱至130℃，排至事故火炬;冷箱內(nèi)部導(dǎo)淋排出的工藝介質(zhì)經(jīng)緩沖槽V1103緩沖后進(jìn)入E1103加熱至130℃后排往事故火炬處理。在火炬氣體加熱器E1103內(nèi)，低溫氣體被低壓蒸汽S5.S15加熱至130℃后排往事故火炬處理，產(chǎn)生的冷凝液送出液氮洗界區(qū)處理。

2. 其它輔助工藝流程：

液氮洗補(bǔ)液氮流程：本項(xiàng)目液氮洗裝置設(shè)計(jì)液氮儲(chǔ)罐，在系統(tǒng)冷量不足時(shí)可以通過液氮輸送管線、閥門HV11001向液氮洗系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)充冷量，此流程未設(shè)計(jì)液氮儲(chǔ)槽。

三、結(jié)語

本工段的冷量來源于中壓氮的類焦耳-湯姆遜效應(yīng)和尾液的節(jié)流效應(yīng)及低溫甲醇洗崗位送至液氮洗的工藝氣正常操作中無需任何外部冷源。根據(jù)H2.N2.CH4等組分沸點(diǎn)的不同將其分離。此過程是在低溫精餾塔中進(jìn)行。冷量的獲得依靠凈化氣自身攜帶的一部分冷量;再者是中壓氮類焦耳-湯姆遜節(jié)流效應(yīng)以及尾液節(jié)流效應(yīng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]辛少琳.低溫甲醇洗工藝凈化氣硫含量超標(biāo)的問題分析及解決措施[J].當(dāng)代化工研究，2020（18）：152-153.

（1.山東華魯恒升化工股份有限公司? 山東德州? 253000;2.華魯恒升（荊州）有限公司? 湖北荊州? 434000）