低温甲醇洗装置节能改造

董仲美

(灵谷化工有限公司大化肥分公司江苏宜兴214213)

低温甲醇洗装置节能改造

董仲美

(灵谷化工有限公司大化肥分公司江苏宜兴214213)

灵谷化工有限公司大化肥项目总投资共计25亿元，气化系统采用以烟煤为原料的四喷嘴水煤浆加压气化工艺，净化系统采用耐硫变换、大连理工大学的低温甲醇洗脱硫脱碳和甲烷化工艺，合成系统采用凯洛格氨合成工艺，尿素系统采用斯塔米卡邦改进型CO2汽提工艺，同时建设了1套产氧量为50000m3/h空分装置和3台产汽量为260t/h锅炉。该项目于2007年底破土动工，2009年6月建成投产，改变了公司的原料路线，降低了生产成本，提高了企业的市场竞争力。

低温甲醇洗工艺为一步法吸收酸性气H2S和CO2的六塔流程，CO2吸收塔进口甲醇设计温度为－61℃。自开车以来，低温甲醇洗装置在负荷55%～100%时工艺操作稳定，满负荷时的合成氨产量为1280t/d。但低温甲醇洗装置在满负荷运行时表现出冷量分布不均以及冰机负荷较重(冰机主要为低温甲醇洗和空分装置提供冷量)等问题。故结合近几年的生产实践，提出相应的技改措施，使问题得到基本解决。

1 低温甲醇洗装置冷量来源

1.1 低压液氨蒸发

低温甲醇洗装置主要有3台液氨蒸发器(富CO2甲醇中间氨冷器、吸收塔脱硫段进料氨冷器、无硫甲醇氨冷器)，在负压(－30kPa)条件下利用液氨蒸发分别对CO2吸收塔精洗段、H2S吸收段的甲醇及中压闪蒸塔下塔甲醇进行冷却，气氨返回新冰机系统并经压缩后循环使用。

1.2 富甲醇溶液闪蒸制冷

从CO2吸收塔粗洗段来的甲醇，一部分去中压闪蒸塔下塔闪蒸降温;另一部分去CO2吸收塔下塔吸收H2S，然后去中压闪蒸塔上塔闪蒸降温。1.3CO2解吸和低压氮气汽提制冷

CO2解吸塔上塔甲醇在低压下闪蒸出CO2，其上塔底部甲醇在循环甲醇/贫甲醇换热器中与从贫/富甲醇换热器来的贫甲醇换热，为贫甲醇提供冷量，此部分甲醇去CO2吸收塔作为主吸收液;CO2解吸塔下塔富H2S甲醇通过通入低压氮气进行解吸降温，富H2S甲醇在贫/富甲醇换热器中与从热再生塔底部来的贫甲醇换热后去热再生塔。

2 冷量分布不均及原因分析

为了合理利用装置冷量、减少冷量损失以及降低冰机负荷，对影响低温甲醇洗装置冷量损失的因素进行了分析:①检查设备和管线的保冷效果。现场设备的跑、冒、滴、漏都会引起冷量损失。从现场检查结果看，保冷效果较好，现场设备的跑、冒、滴、漏现象不明显。②CO2解吸制冷。低温甲醇洗装置冷量的主要来源是CO2解吸制冷，将运行工艺参数与工艺包设计值进行比较，CO2解吸塔上塔底部甲醇温度与设计值基本没有差别。③从设备特点看，CO2吸收塔分上、下塔，共4段(图1)，上塔从上到下依次为精洗段、主洗段、粗洗段;下塔为H2S吸收段。

图1 CO2吸收塔流程示意

重点检查的设备是氨冷器和有冷量交换的甲醇换热器。如甲醇循环换热器(E2205A)进口甲醇温度与设计值存在一定差别(表1)，E2205A的换热能力差，导致CO2吸收塔的冷量分布不均。CO2吸收塔精洗段进口甲醇温度(TI2207)为－61.60℃、出口甲醇温度(TI2209)为－22.00℃，其出口甲醇温度比设计值(－25.70℃)高，精洗段承担了大部分CO2吸收的任务;CO2吸收塔粗洗段的进口甲醇温度(TIA2211)仅－37.00℃，比设计值(－39.97℃)高;CO2吸收塔粗洗段甲醇换热的富H2S和CO2甲醇温度(TIA2217)为－60.40℃，粗洗段负荷向上转移，系统冷量平衡存在问题。

表1 工艺操作温度的设计值与实际值对比℃

3 解决措施

针对E2205A的换热面积不足引起冷量分布不均的情况，决定新增1台相同换热面积的甲醇循环换热器(E2205B)。技改后部分工艺流程见图2，技改前、后运行参数对比见表2。

图2 技改后部分工艺流程

表2 技改前、后运行参数对比

从表2可知:CO2吸收塔粗洗段进口甲醇温度由原来的－37.00℃降低至－40.60℃，有利于增加粗洗段甲醇吸收CO2负荷，降低主洗段的甲醇吸收负荷，使冷量分布更均匀;技改后，系统冷量分布均匀，为系统补充冷量的3台氨冷器负荷相应降低，氨冰机转速由原来的7660r/min降低至7296r/min，降低了冰机透平的蒸汽消耗。另外，系统冷量的优化，不仅降低了系统贫甲醇的循环量和减轻甲醇循环泵的负荷，而且降低了热再生塔的负荷。

4 结语

技改措施实施后，低温甲醇洗装置在满负荷运行下，经过了夏季高温的检验，效果显著，冰机负荷并没有显著增加，并可多向外界提供CO2产品1000m3/h以上。但本次技改还存在一些不足，由于2台甲醇循环换热器并联使用，存在偏流现象，冷量的利用还不充分。因此，只有充分加强设备和管线的保冷及系统冷量的优化，才能保证低温甲醇洗装置和冰机系统长周期稳定运行。

2014-04-22)