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    某项目低温甲醇洗方案选择.pdf

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    某项目低温甲醇洗方案选择.pdf

    12 CHEMICAL ENGINEER G DESIGN 某项目低温甲醇洗方案选择 韩军波 北京石油化工工程有限公司西安分公司 西安710075 摘要 介绍某项目低温甲醇洗方案的选取过程,论述实际工程中选取低温甲醇洗方案的灵活性,进而解 决工程实际问题,优化方案。 关键词 低温甲醇洗优化方案选择 1净化性zR,.匕la了4目标 某双醋项目要求出净化装置的净化气分两股, 一股为满足甲醇生产的甲醇合成气,102658 Nm / h,另一股为醋酸合成所需的CO提纯用气,31863 Nm。/h。净化工艺采用国内低温甲醇洗技术。气体 净化的指标直接影响到甲醇的产量、合成触媒的 使用寿命以及醋酸装置的正常运行,因此做好气 体净化十分重要。净化有关性能指标要求见表1。 表1净化性能指标 项目 要求 操作弹性 净化气 甲醇合成气 净化气 CO提纯用气 尾气中H2SCOS 甲醇水分离塔排放废水 %一UO% CO22.6%~3.4%mo1 总硫0.1ppmmo1 CO210ppmtoo1 总硫0.1ppmm01 20mg/Nm CH OH≤O.5%wE 2净化方案 2.1低温甲醇洗简介 2.1.1工艺原理 低温甲醇洗工艺是采用物理吸收方法的一种 酸l生气体净化工艺。该工艺使用冷甲醇作为酸性 气体吸收液,利用甲醇在低温下对酸性气体溶解 度大的物理特性,同时分段选择性地吸收原料气 中的Hs和CO 以及有机硫等杂质。净化装置的目 的是去除原料气中的酸性气体成分。本项目低温 甲醇洗装置范围包括 1原料变换气冷却。 2H S/CO 吸收、合成醋酸所需气体中残 余CO 的脱除。 3甲醇溶液闪蒸、有用气体H 与CO等的 回收及HS浓缩N气提。 4甲醇溶液热再生包括H S气回收。 5甲醇/水分离。 6尾气水洗回收甲醇。 原料气中的硫化物在洗涤塔下塔即洗涤塔A 段脱除,CO 在洗涤塔上塔B、c、D段以及 CO 洗涤塔脱除,至合成醋酸生产所需气中残余 CO 的规定指标。CO 精洗段即D段以及CO 洗涤塔的温度,最终由综合的操作条件及气提N 用量保证。吸收液再生后,回收的Hs用于硫回 收装置,尾气回收冷量以及脱盐水洗涤回收甲醇 后放空。装置的操作性能以及各项指标由系统操 作条件、冷量分配的优化保证。低温甲醇洗是一 种典型的物理吸收过程,在此吸收过程中,含有 任何成分的液体负荷均与成分的分压成比例。吸 收中的控制因素是温度、压力和浓度。 物理吸收中,气液平衡关系开始时符合亨利 定律,溶液中被吸收组分的含量基本上与其在气 相中的分压成正比。吸收剂的吸收容量随酸性组 分分压的提高而增加,溶液循环量与原料气量及 操作条件有关。操作压力提高,温度降低,溶液 循环量减少。 低温甲醇洗中,H S、COS和CO 等酸性气体 的吸收,吸收后溶液的再生,以及H 、CO等溶解 度低的有用气体的解吸曲线,其理论基础就是各 种气体在甲醇中不同条件下有不同的溶解度。 低温下,甲醇对酸性气体的吸收是很有利的。 当温度从20℃降到一40℃时,CO 的溶解度约增 加6倍,吸收剂的用量也大约可减少6倍。一40~ 韩军波工程师。2003年毕业于太原理工大学化学工程与工艺专业。曾从事煤化工项目设计工作1O余年,现从事化工设计工作。联 系电话029883455888631,Emailhanjunbobpdi.com.cn。 韩军波某项目低温甲醇洗方案选择 13 50℃时,HS的溶解度约比CO 大6倍,这样就 可以选择性地从原料气中脱除HS,而在溶液再生 时先解吸回收CO 。低温下,H S、COS和CO 在 甲醇中的溶解度与H 、CO相比,至少要大100 倍,与CH 相比,约大50倍。因此,如果低温甲 醇洗装置是按脱除CO 的要求设计的,则所有溶 解度和CO 相当或溶解度比CO 大的气体,例如 COS、HS、NH 等以及其他硫化物都一起脱除, 而H 、CO、CH 等有用气体则损失较少。 通常低温甲醇洗的操作温度为一30一一70%, 各种气体在一40%时的相对溶解度见表2。 表2 4O℃时各种气体在甲醇中的相对溶解度 当气体中有CO时,H s在甲醇中的溶解度约 比没有CO时降低10%~15%。溶液中CO含量 越高,Hs在甲醇中溶解度的减少也越显著。 当气体中有H 时,CO 在甲醇中的溶解度就 会降低;当甲醇含有水分时,CO 的溶解度也会降 低;当甲醇中的水分含量为5%时,CO 在甲醇中 的溶解度与无水甲醇相比约降低12%。 2.1.2工艺特点 1可以同时脱除原料气中的HS、COS、 RSH、CO2、HCN、NH NO以及石蜡烃、芳香 烃、粗汽油等组分,且可同时脱水使气体彻底干 燥,所吸收的有用组分可以在甲醇再生过程中 回收。 2气体的净化度高。净化气中总的硫含量可 脱至0.1ppm以下,CO2可脱至10ppm以下。 3吸收的选择性较高。H S和CO 可以在同 一设备的不同部位分别吸收。由于低温时HS和 CO 在甲醇中的溶解度都很大,所以吸收溶液的循 环量较小,特别是当原料气压力比较高时尤为明 显。另外,低温下H和CO等在甲醇中的溶解度 都较低,甲醇的蒸气压小,所以有用气体和溶剂 的损失小。 4甲醇的热稳定性和化学稳定性好。甲醇不 会被有机硫、氰化物等组分降解,在操作中甲醇 不起泡、纯甲醇对设备和管道几乎没有腐蚀,因 此,设备与管道可以用碳钢或耐低温的低合金钢。 另外,甲醇的粘度小,在一30℃时,甲醇的粘度与 常温水的粘度相当,因此,在低温下对传递过程 有利。 5低温甲醇洗和液氮洗联合使用流程合理适 用。液氮洗需要在一190℃左右的温度下进行,并 要求气体彻底干燥,而低温甲醇洗的净化气就同 时具有干燥和一60%左右的特点,所以可节省投资 和动力消耗。 2.2方案实施 2.2.1方案一 方案一的进料气为两股,一股变换气,一股 未变换气,两股气分别进两个吸收塔,共用一套 再生系统。工艺流程见图1。 2.2.2方案二 方案二进料气仅为一股变换气。工艺流程见 图2。 原料气已先在变换系统中用脱盐水洗涤使其 中的NH 含量降至1ppm以下。低温甲醇洗系统的 原料气中,先喷射少量甲醇经原料气冷却器与净 化气和尾气换热,并在水分离罐中分离水分后, 进入主吸收塔下塔的脱硫段。主吸收塔分为四段, 最下段为脱硫段,上面的三段为脱碳段。在脱硫 段,原料气经富含CO 的甲醇液洗涤,脱除HS、 COS和部分CO,等组分后进入脱碳段,进入脱碳 段的气体不含硫,在主吸收塔塔顶用贫甲醇液洗 涤,大部分净化气由塔顶引出,回收冷量后到甲 醇合成工序。少部分净化气到CO 洗涤塔用贫甲 醇继续洗涤,将CO洗至10ppm以下。这部分净 化气回收冷量后到CO分离装置,主吸收塔设有两 个中间冷却器。 吸收了H S和CO后,从主吸收塔脱硫段出 来的含硫甲醇富液换热降温再减压后,在1循环 气闪蒸罐中闪蒸出溶解的氢气、CO气及少量CO 、 H s等气体。同样,从吸收塔脱碳段出来的不含硫 的甲醇液换热降温再减压后,在2循环气闪蒸罐 中闪蒸出溶解的氢气、CO气及少量CO等气体。 两部分闪蒸气体经回收气压缩机增压再返回到原 料气中。 14 CHENⅡCAL ENGINEERING DESIGN 图1方案--艺流程 图2方案二工艺流程 从1循环气闪蒸罐中出来的含硫甲醇减压后, 送人HS浓缩塔上段下部,闪蒸出溶解的CO ,同 时溶解的H s也部分闪蒸出来。从2循环气闪蒸 罐中出来的不含硫甲醇液进入H s浓缩塔塔顶, 闪蒸出溶解的CO 气,液相在H。S浓缩塔塔内洗 涤塔内的含硫气体。Hs浓缩塔塔顶得到尾气,此 气体经3贫甲醇冷却器与贫液换热,再经原料气 冷却器与原料气换热后,去尾气水洗塔水洗。水 韩军波某项目低温甲醇洗方案选择 15 洗后含有极少量甲醇达到排放标准的尾气离开系 统,而含有少量甲醇的洗涤水,经换热回收热量 后,送人甲醇水分离塔。 从H S浓缩塔上段下部出来含硫的溶液,作 为系统溶液温位最低冷源与甲醇液换热升温后, 进入甲醇闪蒸罐,闪蒸出部分溶解的CO,等气体, 此气体进入Hs浓缩塔下段上部,液体经进一步 换热升温后也进入H s浓缩塔下段上部,闪蒸出 溶解的气体,同时在塔底用气提氮气提,H s浓缩 塔下段的气体进人上段,塔底得到CO 含量较低 而且温度也较低的甲醇液,此甲醇液含有少量CO 和基本上原料气中所有的硫化物,用泵升压,通 过换热器与从热再生塔来的贫甲醇换热后进人热 再生塔进行热再生,塔底得到贫甲醇,塔顶得到 富含H S的气体。 贫甲醇从热再生塔塔底出来后,经一系列换 热器换热降温后送到主吸收塔和CO 洗涤塔顶部。 热再生塔塔顶得到的H s气体送硫回收系统。 从水分离罐分离出来的含水甲醇还含有CO。, 经换热后送人甲醇水分离塔中部,从尾气水洗塔 塔底来的含有少量甲醇的水溶液,也进入甲醇水 分离塔中部,从热再生塔塔底来的少量贫甲醇经 换热后,作为甲醇水分离塔塔顶回流。甲醇水分 离塔塔底得到甲醇含量达到排放标准的水,换热 后部分返回尾气水洗塔作为洗涤水,其余排出 系统。 系统中二十台换热器组成的换热网络用以回 收冷量并保证必要的工艺条件。 2.2.3两种方案主要设备比较 利用THES软件对两种方案的CO 洗涤塔进行 初步的核算,结果见表3。 表3两种方案CO 洗涤塔塔径核算比较 对比两种方案的吸收塔外形尺寸,见表4。 表4两种方案主要设备外形尺寸比较 mm 方案一的进料气为两股,一股变换气,一股 未变换气,两股气分别进两个吸收塔,共用一套 再生系统;方案二进料气仅为一股变换气,分段 净化后成为两股净化气出净化装置。 通过设备外形尺寸比较,可以看出方案一中 洗涤CO提纯用气的洗涤塔塔高51m,塔径却只有 1.4m,而项目建设地区位于地震带上,使土建施 工变得复杂。方案一的进料气为两股,一股变换 气,一股未变换气,变换气气量为未变换气的6 倍,各自的净化纯度决定了各自洗涤塔的高度, 而未变换气气量特别小,所以未变换气的洗涤塔 显得又细又高。为了解决这个具体问题,于是提 出了方案二,方案二在满足净化要求的前提下解 决了方案一中存在的问题。 方案二进料气仅为一股变换气,经主洗涤塔 后CO 摩尔含量为3.4%,为满足甲醇合成所需净 化气,经回收冷量后送甲醇合成装置。在出主洗 涤塔的净化气中抽出少量一股,送入CO 深度脱 除的一个小塔一cO 洗涤塔,在此塔内,净化气经 贫甲醇洗涤后,CO 摩尔含量被脱至10ppm以下, 满足醋酸合成的CO 含量要求,成为CO提纯用 气,经回收冷量后送CO提纯装置,进而去醋酸 装置。 本项目净化方案几经改变,原因在于项目的 特殊性。用于醋酸合成的CO提纯用气所需量很 小,净化纯度没有降低,从原料气净化到要求纯 度决定了塔高不会降低,但气量小,所以计算结 果造成CO 吸收塔细且高,增加了土建施工的复 杂性。同样是方案一,在别的项目就可以适用, 那是因为其用于醋酸合成的这股未变换原料气气 量较大,虽然净化纯度要求一样高,但是其塔径 大,不存在稳定性差、增加土建施工复杂性的问 题。本项目方案二的优点在于避开了细高塔的问 题,将原料气合为一股,先全部净化至甲醇合成 的标准,在此基础上,将净化气抽出一股进行CO 16 CHEMICAL ENGINEERING DESIGN 化工设计2014,241 浙江丰利新一代超细纤维粉碎机出口日本 日前,国家高新技术企业、中国纤维素行业协会会员单位浙江丰利粉碎设备有限公司研发生产的国家专利产品,新一 代高速旋转剪切式超细粉碎设备cXJ超细纤维粉碎机出口日本,用于加工再生纸。据悉,这是中国首台纤维粉碎设备 落户日本。 随着科学技术的发展,对纤维类材料的超细化提出了越来越迫切的要求。超细剪磨是纤维素衍生物最重要的深加工技 术之一,如造纸业纸浆、化纤、轻工业中精制棉、CMC羧甲基纤维素、军民两用硝化纤维素、植物麻杆和中药材等均 需要超细粉碎。 早在十多年前,享有“中国粉碎机专家”美称的浙江丰利公司在引进德国HOBER超微粉体先进技术的基础上,吸收 消化再创新,研发出新一代超细纤维粉碎机,列入了浙江省科研项目,通过了专家验收,填补了国内超细纤维粉碎设备的 空白,其技术性能达到国际先进水平,为我国纤维素粉体行业提供了理想的超细粉碎设备;有效解决了纤维性物料批量化 超细粉碎的难题,破解了市售设备结构复杂、维修困难,且产量低、能耗大、温升高、粉碎细度差、刀具不易更换、加料 装置不易拆装等种种难题。 这种新一代超细纤维粉碎机运用先进的空气动力学和仿生学设计出的粉碎装置由高速旋转的动刀和静刀组成,动刀和 静刀成一个特殊的剪切角,通过快速剪切来实现对绒状、絮状、薄膜等类纤维的粉碎。产量大、能耗低、粉碎细度好,成 为此次日商慧眼独具、选择该设备的一个重要原因。 目前,超细纤维粉碎机适用于绒状、絮状棉纤维及纤维索醚类产品的超细粉碎,如精制棉、棉麻、光纤、泡沫、橡 胶、薄膜等。广泛应用于化工、塑料、橡胶、造纸等行业物料的超细粉碎。对塑料薄膜、胶片、纤维性物料和热敏性物料 均能进行超细粉碎,产品粒度最细可达200目。 该机现已成功地替代进口设备,应用于山东、安徽、浙江、河北等国内多家精制棉生产厂家,价格仅为进口设备的1/ 31/5;能耗是国内同类机型的50%一70%。 昊红富 多组分液体容器安全阀外部火灾工况下释放量的计算 醋酸甲酯一甲醇萃取精馏分离的模拟与优化 下期要目

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