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NHD净化技术在CO提纯工艺中的应用
作者:管理员    发布于:2016-11-23 14:13:35    文字:【】【】【

  陈国民NHD净化技术在CO提纯工艺中的应用NHD净化技术在CO提纯工艺中的应用陈国民S安徽淮化集团有限公司设计研究院淮南2B20B8践证明该工艺技术具有投资省、肖耗低、争化效果好的特点。

  11-民磁洛毕业业于安徽大学应腿专业现从事化工工艺设计计工工作。联系电话(554)4滕7/ww.cnki.net我公司是大型煤化工生产企业,目前拥有两套合成氨装置,具有B60kt/a合成氨生产能力。近年来,公司致力于甲醇下游产品的开发,现己形成混甲胺、二甲基甲酰胺(DMF)各20kt/生产能力。随着DMF装置的不断改、扩建,原来利用铜洗再生气提取⑴原料气装置能力己不能满足生产需要,严重制约了DMF装置的满负荷运行。鉴于此种情况,我们自行开发了一套CO提纯工艺,该工艺以德士古半水煤气为气源,经脱硫、脱碳、膜分离脱氢、一段变压吸附脱除微量C2后,获得高纯度的CO原料气,该工艺不仅体现了NHD溶剂优良净化性能,同时节约了工程造价,减少装置运行费用。该装置自投运以来,取得了较为满意的效果。

  1NHD性质与机理1.1性质NHD溶剂主要成分是聚乙二醇二甲醚的同均分子量为250~270,其物性参数见表1.表1 NHD溶剂物性参数(25°C)蒸气压a09BPa冰点一22一29C表面张力a034Nm闪点151C燃点157C 1.2机理NHD脱硫、脱碳过程属于物理吸收过程。H2S、CO2在NHD溶剂中的溶解度能较好地符合亨利定律,随着其分压的升高,温度的降低,其溶解度大,有利于吸收;而当其分压下降,温度升高时,有利于解吸。

  1.3特性良好的选择吸收性能。以CO2的溶解度为100,各种气体在NHD溶剂中的相对溶解度如表2所示。

  表2各种气体在NHD溶剂中的相对溶解度组分相对溶解度的选择吸收效果。

  NHD溶剂具有化学稳定性、热稳定性、蒸汽压低、无毒、无腐蚀等优良性能。因此在使用过程中不污染环境,损耗低,不会对后序膜分离装置造成危害。

  2流程来自德士古水煤浆加压气化装置的半水煤气温度216C压力B. 8MPa(水气比1. 46),计量后进入两台串联冷凝器冷却至38C后,经气液分离器除去冷凝水,然后进脱硫塔,利用合成氨净化工段脱硫装置的贫液泵送出的NHD溶液吸收脱除H2S、COS,富含硫化物的NHD溶液返回装置的再生系统。脱硫气与脱碳气换热后,温度降至18C左右进脱碳塔,同样利用合成氨净化工段脱碳装置的贫液泵送出的一5CNHD溶液吸收脱除CO2,NHD富液经减压至1.2MPa后进高压闪蒸槽,分离出溶于其中的大部分H2、CO、CO2,再返回合成净化装置的低压闪蒸系统。脱碳气经冷量回收后进膜分离脱氢装置,工艺流程见。

  3主要设备冷凝器Y00mmX台填料层高度8.5m内装Y38的84内弧环(S.S)台填料层高度12m内装Y38的84内弧环(S.S)换热器Y600mmX 4装置特点以德士古半水煤气为气源,其中有效成分CO含量高,气体组分见表3.另外由于其出口压力约为3.8MPa这样不仅有利于净化吸收传质,提高吸收效果,同时,由于气源压力高,通过吸收、分离处理后,可获得较高压力的成品CO,直接满足DMF装置的工艺要求。

  表3德士古煤气组分(干气)组分NHD是一种高效物理吸收溶剂,具有吸收能力大、选择性好、无腐蚀性等特点,整个系统设备均用碳钢制造。装置流程短、投资省、运行费用低。

  为保证脱碳塔的吸收效果,需在低温条件下进行,因此对进脱碳塔的脱硫气需要进行冷却。在设计中设置1台气体换热器以回收脱碳气的冷可以保证进气温度控制在18 C以下。

  NHD溶液在吸收CO2的同时,由于CO分压较高,必然也吸收一定量的CO,通过理论计算分析,以4300Nm3/h煤气处理量计,通过吸收后,随脱硫、脱碳NHD富液进入合成氨系统中的CO气量约72Nm3h随着NHD溶液循环,会将溶于其中的⑴带入合成系统的甲烷化装置,而甲烷化装置对原料气指标要求为⑴+0O<理论计算的基础上,为确保本系统不影响甲烷化装置正常运行,在脱碳塔NHD富液出口设一高压闪蒸槽,将溶于其中的约70以上的CO闪蒸出来,这样不会给合成氨系统的生产带来影响。

  采用新型高效填料84内弧环(国外称VSP环)。与相同尺寸的鲍尔环、阶梯环相比,该填料比表面积等性能指标有所提高,具有高传质效率、高通量和低压降等突出优点。

  采用先进的DCS控制系统,主要控制点与合成净化系统建立连锁,保证了系统的稳定运行。

  5运行据物料衡算需煤气量4300Nm3h该系统于2001年5月一次开车成功,生产出合格的⑴原料气,通过近3个月的生产运行,主要工艺指标基本满足设计要求,其主要控制指标见表4.装置的运行考核情况如下:由于装置煤气处理量约占德士古煤气总量的2,NHD循环量也仅占变换气净化系统总量的5,本装置投产没有给合成氨系统的正常生产造成影响。

  净化气收率较高,经分析测算脱碳气出口CO收率可达到90以上。同时,装置操作弹性大,根据运行情况看,本装置可以在设计能力的30~150负荷下正常运行。

  量1通过计算CM引入其它冷却介质的情况下酿唔1定程度上影响了吸收效果丨其次脱碳塔在设。netbookmark1运行中检测脱硫、脱碳塔出口气中总硫指标一直都控制在设计指标之下,而脱碳塔出口C2含量基本在0.5左右,超过设计指标0.2,通过加大NHD的循环量,C2含量可以降至0.2以下,但其压差却有较大幅度的大。分析其主要原因:一是脱碳塔进料温度偏高(~陈国民NHD净化技术在CO提纯工艺中的应用计时,塔径、填料层高度偏于保守。在生产过程中通过对后序工艺的考核,C2含量在0.5左右不会对膜分离及PSA的运行造成影响,可以保证终成品⑴的纯度要求。因此,实际运行中我们放宽了C2的控制指标。

  计,其消耗定额为:循环水20Cm3h电208kWh(注:电、蒸气消耗是按NHD循环量的功耗及冷量用电折算而来),与原来利用铜洗再生气二段PSA法C0装置消耗指标相比较,每立方米成品CO成本下降10左右,年节约成本在装置的运行能耗主要是半水煤气的冷却200万元以上。

  及NHD的循环、再生。以150CNm3l设计能力表4 NHD脱硫。脱碳主要工艺指标脱硫塔脱碳塔贝日设计指标实际指标设计指标实际指标吸收压力,MPa处理气量,Nm3溶剂温度,°c一5溶剂循环量,m3进气温度,°c填料段压差,kPa净化气成分总硫1,6结语利用公司自身优势,本装置采用先进的NHD净化技术成功地开发了一条C0提纯新路线,解决了DMF装置长期以来气源不足的问题。同时为公司今后碳一化工产业的发展开辟了广阔的空间。

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