低温甲醇洗生产工艺流程

1低温甲醇洗生产工艺流程1.生产工艺原理从变换工序来的变换气中除含有氢气、氮气外，约含有44.7％的CO2和少量的H2S与COS等硫化物，还含有CO、CH4、Ar以及饱和的水份等。含氧化合物与含硫化合物是氨合成触媒的毒物，同时CO2又是生产尿素、食用二氧化碳等的原料，而一氧化碳、硫化物又可进一步回收利用，需要对它们分别脱除回收。根据我厂整个工艺的设置，采用低温甲醇洗涤法分别脱除变换气中的CO2、H2S、COS，将脱除掉的合格CO2送尿素，同时将再生出的H2S送催化氧化硫回收系统。低温甲醇洗是一种物理吸收法，低温、高压下在吸收塔中完成甲醇对CO2、H2S、COS的吸收，吸收了CO2、H2S、COS的甲醇溶液（称为无硫富甲醇和含硫富甲醇）分别经过节流降压（少量的H2和CO在吸收过程中也被吸收，经节流降压闪蒸后得以回收），释放出CO2，再在热态下将CO2、H2S从甲醇溶液中完全再生出来，得到完全再生的甲醇（称为贫甲醇）循环使用。系统需要的冷量来自冰机以及吸收了CO2和H2S的高压甲醇溶液的节流膨胀（即CO2的解吸）和各水冷器。2.工艺特点甲醇溶剂与其它溶剂相比有如下优点：1）在低温、高压下，甲醇吸收酸性气体的量远大于对N2，CO，H2，CH4等的吸收量，即选择性好，从而大大降低了甲醇的循环量和减少了有效气体H2和CO的损失。2）甲醇在低温下平衡蒸汽压低，故甲醇损失少。3）甲醇的化学稳定性好、冰点低。4）甲醇的粘度小和腐蚀性小。5）甲醇的吸收能力大（约是水的100倍，本菲尔化学溶剂的10倍），且价廉易得。但甲醇溶剂也有如下的缺点：1）因其工艺是在低温下操作，因此设备的材质要求高。2）为降低能耗，回收冷量，换热设备特多而使流程变长。3）甲醇有毒，会影响人的健康。23.装置规模处理后的净化气量能满足日产合成氨800t的要求。低温甲醇洗单元的操作弹性为装置生产能力的50%-100%，低温甲醇洗单元在50%负荷运转时，能够回收较多的CO2以充分满足尿素生产的需求。装置年操作330天。4.工艺流程叙述一般一个H2S吸收塔、CO2吸收塔就可以将原料气中CO2和H2S洗涤干净，应该说洗涤过程是相对简单的，可是溶液的再生相当复杂，溶液再生时一是要获得一定数量的高纯度的CO2，二是要将H2S浓缩到一定浓度以满足硫回收装置的要求，又要确保甲醇溶液的再生贫度。因此再生系统一般设有CO2解吸塔、N2气提塔（又叫H2S浓缩塔）、甲醇再生塔和甲醇/水分离塔。习惯上根据操作温度将甲醇洗工段分为“冷区”和“热区”。冷区：H2S吸收塔（C-2201）、CO2吸收塔（C-2202）、中压闪蒸塔(C-2203)、CO2解吸塔／H2S浓缩塔（C-2204）以及相关设备因操作温度在0℃以下而称为冷区。热区：甲醇再生塔（C-2205）、甲醇/水分馏塔（C-2206）以及相关设备，因操作温度在0℃以上而称为热区。以下分单元对低温甲醇洗各工序进行详细说明。（参阅PFD工艺流程图，所提供的数据为高硫100%负荷下的物料平衡数据）4.1.原料气的冷却从变换来的压力3.1MPaA、温度40℃、含H2：53.76%、CO2：44.77%、CO：0.6%、H2S+COS：2200PPm，水份0.18%（饱和水）的变换气112120Nm3/h，经原料气净化气换热器（EA-2201）和原料气/闪蒸气换热器（EA-2217）换热后，温度降至27.43℃，再经过原料气氨冷器（EC-2201）冷却至约12.25℃，冷却后的原料气进原料气分离器（V-2201）分离。分离后的变换工艺冷凝液送出界区至气化。由于洗涤是在低温下进行的，为防止气体中所带的水份因冷却结冰造成管道和设备的堵塞，同时为了避免水份带入系统造成对设备的腐蚀，然后向出变换气分离器(V-2201)的变换气中喷入少量甲醇（0.9328m3/h），和变换气带过来的饱和水形成共溶溶液，使甲醇水溶液的冰点降低。最后变换气经原料气/净化气/CO23产品换热器(EA-2202)，将变换气冷到-28．68℃进H2S吸收塔(C-2201)。4.2.原料气中H2S等组分的脱除进H2S吸收塔（C-2201）的变换气首先通过H2S吸收塔的预洗段，在此微量组分如：NH3、HCN等被来自H2S吸收塔进料氨冷器(EC-2202)的一小股冷富甲醇经4快浮阀塔盘吸收洗涤，出H2S吸收塔（C-2201）的预洗甲醇经塔底液位控制阀（LV-22007）送至预洗甲醇加热器(EA-2208)。然后变换气通过H2S吸收塔（C-2201）的H2S吸收段，H2S、COS等被来自CO2吸收塔的富CO2甲醇液吸收，由H2S吸收塔进料泵(P-2201A/S)输送来的富CO2甲醇液流量（FR-22004）经与原料气流量（FI-22002）比值调节后，送入H2S吸收塔（C-2201）的上段。出H2S吸收塔上段主集液盘的甲醇溶液经液位控制阀（LV-22005）送入中压闪蒸塔(C-2203)下段。脱硫后的变换气再进入CO2吸收塔下段。虽然CO2在甲醇中的溶解热很小，由于CO2在甲醇中的溶解度很大，致使溶液温升仍很大，当温度升高时，CO2在甲醇中的溶解度会减少，不利于吸收，因此必须及时将溶解热移出，保持溶液温度在合理的范围内。CO2吸收塔又分为粗洗、主洗和精洗三段。温度-58.14℃，流量270.98t/h的贫甲醇进入CO2吸收塔的顶部，经上塔精洗段洗涤CO2后溶液温度升高到-27.89℃，为保证甲醇溶液的吸收能力，将甲醇溶液(300.8t/h)导出吸收塔，经富CO2氨冷器（EC-2203）冷却到-34.95℃后重新返回CO2吸收塔，进入主洗段继续吸收CO2，溶液的温度又升高到-25.89℃，再次将甲醇溶液(321.4t/h)导出吸收塔，甲醇液经甲醇循环冷却器（EA-2204）冷却到-41.03℃后再次返回吸收塔，进入粗洗段继续吸收CO2，经CO2吸收塔粗洗段吸收CO2后，溶液温度为-23.47℃导出吸收塔。由于甲醇对H2S的选择性吸收能力比CO2要大得多，因此将CO2吸收塔导出来的已吸收了CO2的温度-23.47℃、流量为358.6t/h的甲醇溶液中的132.6t/h经H2S吸收塔进料泵（P-2201A/S）及H2S吸收塔进料氨冷器（EC-2202），温度降为-34.95℃，降温后返回到H2S吸收塔（C-2201）去吸收H2S+COS，其余未返回H2S吸收塔的无硫甲醇富液226t/h去中压闪蒸塔(C-2203)上段。出CO2吸收塔的净化气：CO220PPm、H2S+COS0.1PPm、温度-58.09℃、压力3.2.94MPa、气量769645Nm3/h经原料气/净化气/CO2产品换热器（EA-2202）4复热回收冷量后，温度为8℃，再经原料气/净化气换热器（EA-2201）换热后，温度31.14℃、压力2.90MPaA，送往醇烃化工段。4.3.甲醇液的闪蒸再生与H2S的浓缩出H2S吸收塔（C-2201）上段的温度-23.54℃、压力2.97MPa、流量131.8t/h的富含CO2、H2S等的含硫甲醇富液减压到1.5MPa后进入中压闪蒸塔（C-2203）下段，闪蒸出来的闪蒸气和中压闪蒸塔上段闪蒸出的气体混合后，经原料气/闪蒸气换热器（EA-2217）与变换气换热后去老厂。（含H2：46.19%、CO2：50.93%、CO：1.04％、N2：1.4％，气量1243Nm3/h）C02的生产和H2S的浓缩是在塔C-2204中完成的，该塔由上下两部分构成，上塔为解吸塔，共分上中下三段，由两层集液盘分开，中段装有30块塔板；下塔为气提塔，由中间集液盘分为上下两段，共有87块塔板，其中下段为14块塔板。从中压闪蒸塔（C-2203）的上段底部引出的无硫甲醇经闪蒸甲醇氨冷器（EC-2206）降温后分两股，一股（流量121327㎏/h）经LV节流控制阀进入气提/C02解吸塔（C-2204）的上段，解析出大部分C02，而甲醇液则作为C-2204气提塔的再洗液，以确保尾气中硫含量指标；另一股（流量103.82㎏/h）经FV-22021节流控制阀进入气提/C02解吸塔（C-2204）的中段顶部第30块塔板上，解析出大部分C02后作为该塔的再洗液，以确保C02产品气中硫含量指标。从中压闪蒸塔（C-2203）的下段底部引出的含C02的富硫甲醇液经循环甲醇换热器（EA-2215）冷却降温,然后分两路：一路经FV-22022节流控制阀（流量142098㎏/h）进入气提/C02解吸塔（C-2204）的中段第八块塔板上，在此部分CO2和H2S从甲醇中解析出来；上述第30块塔板和第八块塔板两路甲醇解析后收集于气提/C02解吸塔（C-2204）下部集液盘，再进入气提/C02解吸塔（C-2204）第20块塔板上继续解吸，由于减压、气提，其温度降至最低，并收集于气提/C02解吸塔（C-2204）的集液盘后，用P-2202A/S泵加压并经EA-2205和EA-2204回收冷量，温度升高后进入气提/C02解吸塔（C-2204）下段闪蒸，气相进入气提/C02解吸塔（C-2204）中段，而甲醇液则经P-2205A/S泵加压并在EA-2215中升温后进入气提/C02解吸塔（C-2204）下部继续解吸。另一路经液位控制阀LV-22024控制中压闪蒸塔（C-2203）下段液位，去气提/C02解吸塔（C-2204）5的中段顶部第30块塔板。这样，出气提/C02解吸塔（C-2204）顶的C02量达26405NM3／h，纯度99.01％，经原料气/净化气/CO2产品换热器回收冷量后,温度为8℃送至界外用户。为使以上进入气提/C02解吸塔（C-2204）的三路甲醇液中的C02进一步得到解析，浓缩H2S，在气提/C02解吸塔（C-2204）底部通入由界外来的低压氮(8000m3／h)，用N2气破坏原系统内的气液平衡。经气提/C02解吸塔（C-2204）解吸出的C02随着气提N2作为尾气由塔顶送出(流量36405NM3／h，温度-60.7℃)，一部分在氮气冷却器（EA-2207）中与气提氮换热，温度升高到3.03℃，一部分在酸性气/尾气（EA-2211）中与酸性气换热，两股气体汇合后温度为151.31℃，进入尾气洗涤塔（C-2207），用脱盐水(2000kg／h)洗涤，以确保尾气中CH3OH含量达到要求后部分送往硫回收，部分放空。4.4.甲醇热再生从气提/C02解吸塔（C-2204）底部出来的含有H2S和少量CO2的甲醇用热再生塔进料泵（P-2203）抽出。经S-2201过滤并在贫富甲醇换热器（EA-2206）中加热后进入热再生塔（C-2205）的第26块塔板上,用甲醇蒸汽加热气提再生，硫化物和残余C02随甲醇蒸汽由塔顶排出在预洗甲醇加热器（EA-2208）和热再生塔顶冷凝器（EA-2209）中冷却，部分冷凝下的甲醇在回流罐（V-220）中分离，用热再生塔回流泵（P-2207A/S）送至热再生塔（C-2205）顶作为回流液。出V-2203罐的气体继续在酸性气再加热器（EA-2210）和酸性气/尾气换热器（E-2211）冷却后入酸性气分离器（V-2202），冷凝的甲醇送至V-2203回收，而气体部分循环至气提/C02解吸塔（C-2204）的第14块塔板上，另一部分经E-2210升温后送至界外硫回收。经C-2205再生后的甲醇由塔中下部经贫甲醇泵（P-2204）抽出，大部分经气提/CO2解析塔甲醇/贫甲醇（EA-2205A/B）和贫/富甲醇换热器（EA-2206A-L）中换热降温至约－56.15℃，进入C02（C-2202）塔顶部作为洗涤液，部分（1780kg/h）送至甲醇／水分馏塔（C-2206）顶部底，做为的甲醇／水分离（C-2206）回流液。部分去甲醇／水分馏塔（C-2206）塔底。塔底有蒸汽再沸器EC-2204提供热量，部分甲醇溶液经甲醇／水分馏塔进料泵（P-2206）抽出，送至甲醇／水分馏塔（C-2206）中部。P-2204送出的贫甲醇有一小部分作为洗涤6液送至中压闪蒸塔（C-2203）。由于进料气体含硫高，正常操作时，热再生塔顶出气部分不返回