1、 低溫甲醇洗裝置冷量不足原因分析及解決方案吳文德1, 張海軍1, 門路1, 徐建民2(1. 大化有限責(zé)任公司集團公司, 遼寧大連116032; 2. 中國五環(huán)化學(xué)工程公司, 湖北武漢430079摘要:介紹了低溫甲醇洗裝置冷量損失情況, 通過模擬軟件RPS96的計算數(shù)據(jù), 對冷量不足問題產(chǎn)生的原因進行了分析, 提出了相應(yīng)解決措施。改進效果表明, 甲醇吸收溫度在85%-58. 5(設(shè)計值-55 , 增加CO 2產(chǎn)品氣3500kg h , 減少循環(huán)氣壓縮機負(fù)荷18. 6%。關(guān)鍵詞:低溫甲醇洗; 冷量; 解吸制冷中圖分類號:TQ113. 254文獻標(biāo)識碼:B 文章編號:-2005 -03C ause

2、Analysis about C apacity in Low T emperatureand Its Solvable SchemeWen 2de , ZHAN G Hai 2jun , MEN Lu , XU Jian 2min(1. Com pany , Dalian Chemical Com pany L t d . Dalian L iaoni ng 116032Chi na ; 2. Chi na W uhuan Chemical Engi neeri ng Corporation , W uhan Hubei 430079Chi na Abstract :The situatio

3、n of loss of refrigeration consume was introduced for low temperature methanol washing device , through the calculating data of analog software RPS96, reason of problem caused by insufficient refrigeration capacity was analyzed , and the appropriate solvable measures were presented , the improved re

4、sult indicates that the absorbing temperature of methanol can be kept at -58. 5(design value -55 under condition of load more than 85%, thus the CO 2product gas 3500kg h can be increased , and 18. 6%load of recycling gas compressor can be reduced.K ey w ords :low temperature methanol washing ; refri

5、geration capacity ; refrigeration by adsorption大化集團公司合成氨裝置凈化工段采用林德公司“低溫甲醇洗工藝”, 該工藝為一步法吸收H 2S 、CO 2的六塔聯(lián)合流程, 凈化吸收設(shè)計溫度為-55, 在凈化原料氣的同時, 為聯(lián)堿工藝提供CO 2氣。自開車以來, 低溫甲醇洗裝置在高溫季節(jié)冷量不足的問題十分明顯, 成為限制生產(chǎn)負(fù)荷的瓶頸(其中吸收溫度最高達-47, 生產(chǎn)負(fù)荷僅維持在70% 。經(jīng)過幾年的生產(chǎn)實踐和技術(shù)改進, 問題基本得以解決。1低溫甲醇洗的冷量來源冷量來源為:循環(huán)冷卻水, 利用32的循環(huán)水通過甲醇冷卻器(E11 換熱, 為再生后的貧甲醇提供冷

6、量; 低壓液氨蒸發(fā), 在負(fù)壓(-30kPa 條件下利用液氨蒸發(fā), 通過3臺換熱器分別對甲醇洗滌塔上塔中段抽出的甲醇和熱再生塔尾氣進行冷卻; 低溫空氣, 通過空冷器為熱再生塔尾氣提供冷量; 低溫液氮洗富余冷量(-58合成氣 返回低溫甲醇洗; 吸收CO 2等雜質(zhì)氣體的富甲醇, 降壓解吸制冷。詳情見表1。表1供冷情況一覽表冷量來源換熱設(shè)備供冷量kW循環(huán)冷卻水甲醇冷卻器(E11 645. 6液氨蒸發(fā)甲醇氨冷器甲醇冷卻器(E06 甲醇冷凝器325. 6890. 4133. 5低溫空氣空冷器1820600#合成氣合成氣甲醇冷卻器甲醇冷卻器(E05 原料氣冷卻器共計2567CO 2、H 2S 解吸循環(huán)氣閃蒸

7、罐甲醇閃蒸罐CO 2解吸塔H 2S 濃縮塔2裝置冷損情況及原因分析(1 保冷效果裝置設(shè)計操作條件為25,最高為30, 而大連地區(qū)夏季30以上氣溫要持作者簡介:吳文德(1963年- , 男, 遼寧撫順人, 1986年畢業(yè)于沈陽化工學(xué)院無機化工專業(yè), 高級工程師, 現(xiàn)從事化肥生產(chǎn)技術(shù)的開發(fā)與技術(shù)管理工作。83Chemical Fertilizer Design 2005年4月Apr. 2005化肥設(shè)計第43卷第2期 續(xù)12個月。從現(xiàn)場冷區(qū)塔、罐、管線等低點滴水現(xiàn)象可以判斷跑冷情況比較嚴(yán)重。利用大連理工大學(xué)“低溫甲醇洗模擬軟件RPS96”版進行計算, 結(jié)果表明:設(shè)備表面平均冷損在75W m 2以上,

8、 冷損總量相當(dāng)于氨冷負(fù)荷的20. 7%, 而設(shè)計冷損率僅為氨冷負(fù)荷的5. 5%左右。(2 換熱器工作狀況循環(huán)水冷卻器、氨冷器、空氣冷卻器存在問題較多。由于設(shè)備泄漏等原因常導(dǎo)致全廠循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)惡化, 細菌、濁度等指標(biāo)上升, p H 值不穩(wěn)定, 使換熱器甲醇冷卻器(E11 內(nèi)壁結(jié)垢嚴(yán)重, 總傳熱系數(shù)只有設(shè)計值的35. 5%。液氨系統(tǒng)經(jīng)過改造后, 雖然在低壓冰機出口增加了油分離器, 但液氨帶油現(xiàn)象仍然存在, 大量潤滑油隨液氨進入氨冷器, 并隨著氨的蒸發(fā)而逐漸積存在換熱器內(nèi), 附著在U 形管外表面, 從而增加了熱阻, 降低了換熱效率制因素, 醇蒸汽(熱再生塔尾氣 , , H 2S 分離罐液位不穩(wěn)定,

9、 , 從而影響壓縮機的運行。(3 CO 2解吸制冷情況在所有冷量來源中, CO 2解吸制冷是低溫甲醇洗冷量的主要來源。經(jīng)過與設(shè)計值核對發(fā)現(xiàn):CO 2閃蒸塔、CO 2解吸塔氣體閃蒸量較低; 甲醇熱再生塔因超壓而使蒸汽量加不上; 塔頂酸性氣體組分中CO 2含量比設(shè)計值高出十幾個百分點。由以上現(xiàn)象可以判斷, 大量的CO 2因操作工藝參數(shù)不合理沒有在冷區(qū)內(nèi)解吸, 而是隨著甲醇進入熱再生系統(tǒng)升溫后才徹底釋放出來。這樣不但沒有起到制冷的作用, 還增加了熱再生塔和循環(huán)氣壓縮機的負(fù)荷。3解決措施及效果(1 針對循環(huán)水水質(zhì)惡化、換熱器結(jié)垢問題,利用停車機會對全廠循環(huán)水換熱器進行徹底查漏并一次性處理, 清理循環(huán)水

10、池底部污泥, 對原殺菌劑有一定抗藥性而影響殺菌效果的問題, 采用定期更換殺菌劑或配合使用的方法, 同時增加旁流池過濾量, 盡可能地降低濁度。另外, 利用高壓水槍對甲醇冷卻器(E11 管程污垢進行清理, 對部分換熱效果差的換熱器每年進行1次化學(xué)清洗。(2 針對液氨帶油問題, 增加了氨冷器排油儲罐, 裝置簡略示意見圖1。將氨冷器底部液氨導(dǎo)淋接一儲罐, 用管線將氨冷器液位計高低點與儲罐相連, 罐體設(shè)有低壓N 2接口及壓力表, 底部有油排放口。具體操作步驟為:氨冷器投用時打開底部導(dǎo)淋, 液位計高低點閥門與儲罐連通, 定期(23d 或視使用情況而定 關(guān)閉上述3個閥門, 導(dǎo)入低壓N 2, 將分離出的油從罐

11、底排出, 排油完畢后關(guān)閉低壓N 2恢復(fù)到積油狀態(tài)。這樣就可以在不停車狀態(tài)下間斷排油, 以增加氨蒸發(fā)供冷能力。另外, 在停車檢修期間用N 2對氨冷器殼程進行吹掃, 以降低甲醇系統(tǒng)開車?yán)鋮s降溫時間 。圖1氨冷器排油裝置(3 更換修補跑冷嚴(yán)重部分的保冷材料。利用大連理工大學(xué)“低溫甲醇洗模擬軟件RPS96”對整套設(shè)備進行溫度模擬計算。結(jié)果表明:冷區(qū)甲醇洗滌塔、CO 2解吸塔、H 2S 濃縮塔3塔冷損率為120W m 2, CO 2解吸塔CO 2氣入甲醇冷卻器(E08 管線及換熱器整體部分冷損率為266W m 2, 甲醇泵(P02 、甲醇泵(P03 出入口處冷損率為170W m 2。對跑冷嚴(yán)重的部分更換

12、新型保冷材料, 使冷量損失降低了12. 6%。(4 增加循環(huán)水冷卻器。由于氣溫升高時生產(chǎn)操作上沒有有效的控制手段, 從而導(dǎo)致空氣冷卻器使用效果受到影響。為穩(wěn)定操作, 增加了1臺循環(huán)水冷卻器與空氣冷卻器并聯(lián)使用, 相關(guān)流程見圖2 。圖2新增水冷器流程1熱再生塔; 2空冷器; 3水冷器; 4H 2S 閃蒸罐; 5回流泵; 6H 2S 餾分換熱器; 7甲醇冷卻器; 8H 2S 分離罐吸收了H 2S 、CO 2的富甲醇減壓到300kPa 氣提再生后, 進入熱再生塔加熱精餾, 以徹底脫除所吸收的氣體。酸性混合氣經(jīng)空冷器冷卻的大部分93第2期吳文德等低溫甲醇洗裝置冷量不足原因分析及解決方案 甲醇由H 2S

13、 閃蒸罐分離, 經(jīng)回流泵打回?zé)嵩偕敳坑米骰亓饕?。由于氣溫上升空冷器供冷不足?dǎo)致甲醇蒸氣后滯, 經(jīng)H 2S 餾分換熱器、甲醇冷凝器冷卻后至H 2S 分離罐。由于該罐容積較小, 底部去H 2S 濃縮塔管線較細(45018001381433500240330原操作值50018001393500280調(diào)整后65026001331800260經(jīng)過調(diào)整, 甲醇含水量(設(shè)計值為小于2% 從1%降至0. 2%, 吸收能力大為加強, 在85%負(fù)荷條件下洗滌甲醇量較設(shè)計值可降低20%, 從而增加了富甲醇中CO 2飽和度, 。6 , 適當(dāng)降低甲, CO 2洗1個保壓閥進行保壓, 為了保證甲(CO 2解吸塔和H

14、2S 濃縮塔兩塔間 要求兩塔壓力必須維持在185kPa 左右, 而甲醇再生塔與CO 2水洗塔間物料靠差壓輸送, 此差壓值必須保持在大于125kPa , 由此, 限制甲醇再生塔操作壓力必須大于300kPa 。保壓系統(tǒng)改造措施為:增加1個保壓閥以對CO 2閃蒸塔單獨保壓, 這樣就可以降低CO 2水洗塔的操作壓力, 從而降低甲醇再生塔的操作壓力。由于操作壓力降低, 甲醇沸騰溫度也相應(yīng)降低, 從而減少了塔底再沸器低壓蒸汽投用量, 減少了向甲醇系統(tǒng)的熱量輸入。相應(yīng)操作參數(shù)對比見表3。表3操作壓力與溫度及蒸汽用量對比操作壓力kPa 330300270260甲醇沸騰溫度109. 1107. 1104. 6101. 7低壓蒸汽用量kg h -15412534452895253(7 在保證液氮洗冷箱內(nèi)不過冷、排液暢通無阻、洗滌塔差壓在正常范圍、燃燒氣中CO 和CH 4含量在允許范圍內(nèi)的前提下(燃料氣體積分?jǐn)?shù)中CO