焦炉气制甲醇范文

焦炉气制甲醇范文（精选7篇）

焦炉气制甲醇 第1篇

1.1 焦炉煤气的组成与杂质含量

一般焦炉煤气的主要成份为H2、CO、CH4、CO2等, 各成份所占比例如表1所示。

同时也含有一些杂质如表2所示。

1.2 焦炉煤气的利用

焦炉煤气是极好的气体燃料, 同时又是宝贵的化工原料气, 焦炉煤气被净化后可以作为城市燃气来使用, 从其成份上来看也是制造甲醇、合成氨、提取氢气的很好的原料。

2 焦炉煤气制甲醇的基本工艺流程

如图1所示, 为焦炉煤气制造甲醇最基本的工艺流程, 净化与转化在整个焦炉煤气制甲醇流程中的关键技术。

3 焦炉煤气的净化工艺

焦炉气的净化总的来说有三大步骤: (1) 焦炉气经过捕捉、洗涤、脱酸蒸氨等化工过程, 将有害的物质脱除到甲醇合成催化剂所要求的精度, 进入焦炉气柜; (2) 脱硫, 分无机硫的脱除和有机硫的脱除, 具体的方法根据系统选择工艺方案而改变; (3) 焦炉煤气的深度净化, 在精脱硫后再深度脱除氯离子和羰基金属, 防止其对甲醇合成催化剂的毒害。

脱硫工艺技术方案: (1) 几乎全部的无机硫和极少部分的有机硫能够在焦化厂化产湿法脱硫时脱掉; (2) 绝大部分的有机硫的脱除采用的是干法脱除, 具体的有分为4种:吸收法、水解法、热解法和加氢转化法, 其中水解法和加氢转化法在国内外化工工艺上用的最为普遍。

4 焦炉煤气的烷烃转化技术

目前具体的方法有:蒸汽转化工艺、纯氧非催化部分氧化转化工艺、纯氧催化部分氧化转化工艺。

4.1 蒸汽转化工艺

其原理类似于天然气制甲醇两段转化中的一段炉转化机理, 不过考虑到焦炉煤气的甲烷含量只有天然气的1/4, 所以在焦炉煤气制造甲烷的实际工艺选择中, 该方法一般不被采用。

4.2 纯氧非催化部分氧化转化工艺

从理论上分析, 该工艺具有以下几个优点: (1) 该工艺能够生成的合成气比较接近于最佳氢碳比; (2) 合成甲醇时循环气中含有的惰性气比例较小, 便于节能减排; (3) 该工艺在转化时没有催化剂要求, 所以对原料气要求不是太严格, 焦炉煤气转化前不需要进行深度脱硫净化; (4) 非催化部分氧化转化工艺大大简化了脱硫净化过程, 而且脱硫精度高, 降低了原料气净化成本, 转化过程中排放硫化物对环境的二次污染明显降低, 是将来焦炉煤气净化与转化的发展方向。

但是由于技术上的问题, 到目前为止尚没有非催化部分氧化转化工艺的商业化应用的先例, 因此不采用纯氧非催化部分氧化转化工艺。

4.3 纯氧催化部分氧化转化工艺

降低转化温度, 加入蒸汽参与烷烃转化, 加入催化剂加快转化反应速度, 这就是纯氧催化部分氧化转化技术。

如果原料气的总硫体积分数超标, 可在催化部分氧化转化后接着串接氧化锌脱硫槽, 使原料气从氧化锌脱硫槽中流过, 促使合成气的总硫体积分数达标。与非催化部分氧化法相比, 该转化工艺, 燃料气和氧气的消耗不高, 而且转化炉结构比较简单, 造价相比而言较低, 其规模化商业应用业绩显著, 在目前焦炉煤气烷烃转化方案中应用最为广泛。

5 合成气的氢碳比调整

如果新鲜合成气中氢碳比与理论值偏离较大, 氢碳比过小时, 容易发生副反应, 同时催化剂易衰老;如果氢碳比过大时, 单耗增加, 这两种情况都需要调整。大量的实践和数据表明:新鲜合成气氢碳比调整在2.05~2.15之间最为理想, 其合成效率高、原料的利用率最合理。从焦炉煤气各组分资源合理利用和成本角度考虑, 通常采用补碳的方式来进行合成气的氢碳比调整的。具体实施时, 有应该结合甲醇厂可利用的资源来选择“CO2补碳法”或“煤制气补碳法”。

6 合成气中二氧化碳含量的确定

合成甲醇时, C O、C O2都与H2发生反应, 所以, CO2也是有效原料气的一种。在合成甲醇过程中, 适量的CO2能有效降低反应热, 有助于保持铜系催化剂的高活性, 催化剂的使用寿命被有效延长, 同时还能够抑制副反应的发生, 避免CO氧化为CO2, 有效防止催化剂结碳;不过CO2的量如果过高, 会降低甲醇产率。大量的理论研究和实践表明, 控制合成气中CO2的体积分数在3%~6%之间甲醇产率的较高。

7 甲醇合成与精馏工艺技术

7.1 甲醇合成工艺

根据合成压力, 可以将甲醇的合成工艺分为高压、中压和低压法三种, 焦炉煤气制甲醇合成技术全部为低压法。目前, 国内外有多种低压法甲醇合成工艺, 其原理大同小异, 不同之处主要在于甲醇反应器的结构、反应热移走及回收利用方式、催化剂性能。

7.2 甲醇精馏工艺 (粗甲醇精馏工艺流程)

甲醇精馏工艺如图2所示, 粗甲醇的精馏采用由预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔组成的三塔精馏系统。

摘要：焦炉煤气制甲醇是资源合理利用的变废为宝项目, 具有广阔的前景, 本文重点分析了焦炉气制甲醇工艺中的关键技术。

关键词：焦炉煤气,净化脱硫,催化转化,催化剂,氢碳比

参考文献

焦炉气制甲醇紧急停车与开车 第2篇

工艺流程设计按照经典流程考虑。大致如下。

焦化来的焦炉煤气经过粗过滤器过滤杂质后进入气柜储存、缓冲, 然后经焦炉煤气压缩机加压后进入精脱硫工段, 将有机硫转化为硫化氢的同时用中温氧化锌脱除, 总硫含量≤0.1×10-6的精脱硫气进入转化工段, 在转化炉内甲烷与空分送过来的氧气进行纯氧转化反应, 转化并精脱硫合格的转化气送二合一压缩机加压后进入管壳式合成塔生产甲醇。

我公司焦炉气制甲醇正常生产时, 焦炉气压缩机开2台, 满量生产, 焦炉气量7～9月份在31 000 m3/h左右, 10月以后随着气温下降焦炉气量能达32 000 m3/h左右, 合成系统压力控制在不超过4.7 MPa, 合成塔出口控制在226 ℃, 日产甲醇360 t左右, 氧压机开2台, 仪表空气正常时使用空分产的压缩空气, 焦炉至甲醇的仪表气阀关闭。

曾经出现因转化烧嘴护泵跳闸、氧气管线出现泄漏、焦炉气压缩机跳闸、氧压机跳闸、电器原因、循环机联锁跳闸等致使甲醇系统紧急停车。

紧急停车后的再次开车步骤如下。

紧急停车时应及时联系化产开放散, 关气柜进口阀门, 防止气柜超高限, 并且开仪表空气自焦炉至甲醇的阀门, 保证仪表空气正常。

因系统属于紧急意外停车, 原因查清后为节约时间及时组织开车, 系统不需要氮气置换, 各岗位按开车规程开始开车。

(1) 及时联系锅炉房, 开3#锅炉送中压蒸汽, 至少保持2.0 MPa。

(2) 检查一次水、循环水、电供应是否正常。

(3) 检查并将转化系统联锁投至正常状态。

(4) 空分开车。空分开车至制出合格的氧气至少2～3 h。

(5) 空分开车的同时转化炉进行蒸汽升温。

① 因紧急停车后时间短, 可直接进行转化蒸汽升温, 点预热炉, 将预热炉出口温度控制在550 ℃。

② 焦炉气压缩机做好准备后启动, 空转正常。

③ 因精脱硫系统急停后还处于保温保压状态, 此时压缩机可开四出直接送物料至精脱硫, 控制四出压力0.8 MPa。

④ 用焦炉气初预热器转化气调节阀控制精脱硫预加氢进口270 ℃左右, 分别对预加氢脱硫槽、一级加氢脱硫槽、中温脱硫槽、二级加氢脱硫槽进行升温。然后将升温气串入氧化锌脱硫槽。控制精脱硫系统压力0.7 MPa。

⑤ 将合格的脱硫气送至转化进行焦炉气升温, 预热炉出口630 ℃左右, 并控制转化系统1.0 MPa。用放散调节阀控制。

(6) 空分稳定后, 通知化验室对氧气、氮气进行分析, 合格后, 将氧压机、氮压机准备好。

(7) 启动氮压机, 控制在0.6 MPa, 送氮气至外管。

(8) 启动氧压机, 控制在1.2 MPa, 送氧气至外管。

(9) 投氧

① 控制入转化中压蒸汽1.8 MPa, 转化系统压力1.0 MPa, 控制氧气压力1.2 MPa。将进转化氧气调节阀前导淋打开置换。

② 先开投氧小副线, 投氧成功压力稳定后再开调节阀。

(10) 二合一机组开车

① 盘车。

② 循环油开电加热器加热。

③ 开氮气密封气阀门。

④ 开循环油泵, 给高位油箱上油。

⑤ 高位油箱回油后, 全面检查机组, 然后送高压电开二合一。

(11) 通知化验室分析转化出口氧含量。氧含量合格后二合一进口阀门准备接起。

① 逐渐将转化气送至二合一前放空置换, 取样分析, 合格气氧含量为不超过0.5%。

② 转化气逐渐导入二合一机组, 然后送至合成。

(12) 加量

① 二合一接完气后逐渐加量, 开第二台压缩机、氧压机, 每加量500 m3/h, 稳定一段时间。

② 严格执行升温速率, 转化中控逐渐加量至2机满量生产。

(13) 中压蒸汽根据情况调节, 转化、合成退蒸汽时联系好锅炉房, 也可通过减温减压器送至低压网。

(14) 精馏开车

根据低压蒸汽压力进行开车, 直到开车正常生产出合格的产品。

焦炉气制甲醇对周围环境的影响研究 第3篇

甲醇是一种重要的有机化工原料, 作为一碳化学的甲醇生产, 在整个世界化工生产中占有非常重要的地位。后续产品有甲醛、醋酸等一系列化工衍生产物, 同事它也是新一代清洁能源和最基础的化工原料, 将其加入汽油混合燃烧或直接代替汽油作为动力燃料, 还可以用来生产甲醇蛋白, 现在已经成为仅次于烯烃、芳烃的最基本的有机产品。古老的甲醇生产技术有煤炭制取甲醇工艺、天然气制取甲醇工艺等。随着现今先进化工技术发展, 使用焦炉煤气制备甲醇已经开始作为一种新型的能源产业, 并且逐步得到全世界广泛认可。焦炉气制备甲醇项目已经被公认为是一项环境保护工程, 既可以解决焦炉气的乱排乱放问题, 又实现了变废为宝。若将全国每年排空浪费的约350×108m3/a焦炉煤气全用于制造甲醇, 可产甲醇1600×104t/a, 可大大缓解我国石油供应的紧张局面, 从而带动经济高速发展。随着使用焦炉气制备清洁甲醇的装置在的逐步改进和推广, 标志着我国焦炉气的综合开发利用上迈出了最坚实的一步, 为焦炉气的综合合理利用探索出一条超经济、高效益、重环保的新路子。随着石油价格的提升和甲醇汽油、甲醇柴油技术的发展, 甲醇的市场前景更加广阔。合成甲醇已成为目前我国焦炉煤气综合利用的主要方式之一。该类项目既在一定程度上解决了剩余焦炉煤气的出路问题, 又通过产品甲醇及其深加工产品获得了经济效益。当然, 在甲醇生产项目的实施过程中, 同样存在着不同程度的环境影响与环境污染问题。

1焦炉气制备甲醇的基本工艺流程

焦炉煤气中含有20%以上的甲烷, 将焦炉煤气中的甲烷转化成一定比例的一氧化碳和氢气, 即可达到制取甲醇工艺条件的合成气组成要求[9]。焦炉煤气合成甲醇的主要反应如下:

甲烷转化反应式为:

防积碳反应:

甲醇合成反应式为:

焦炉气的主要成分中除了含有制备甲醇所具有的有效成分氢气、一氧化碳、二氧化碳外, 还含有25%左右的甲烷气体以及少量的焦油、苯、萘、氨还有硫化物等化学成分, 要使甲烷转化为有效成分才达到利用的目的, 剩余的一些成分是对甲醇的合成是没有作用甚至是有害的, 焦炉气的清洁化处理和甲烷的高效转化才是合成甲醇技术难点[15]。

焦炉气通过初步的净化处理后进入到气柜, 再经过焦炉煤气压缩机达到所需要的压力, 进行加氢转化, 进而使用干法脱硫, 最终使焦炉气中的总硫含量≤0.1×10-6, 接着使用催化氧化的方法把焦炉煤气中的甲烷、Cm Hn转化成合成甲醇的有效成分氢气、一氧化碳和二氧化碳, 经过压缩机增加压力到5.5MPa后送到合成塔开始甲醇合成生产, 生成含有少量水和二甲醚、乙醇等杂质粗甲醇, 最后对粗甲醇进行精馏得到产品甲醇[10], 其工艺流程见图1。

2焦炉气制备甲醇产生的环境问题

使用焦炉气作为原料气制备甲醇工艺, 虽然可以极大程度地减少焦炉气放散所引起的诸多环境污染问题, 但是在整个甲醇的生产过程中也难免造成了其他一些影响环境的因素。这一类项目对于周围环境的影响可以划分成以下方面:对周围环境空气、水体、声环境的影响已经产生的尾渣固体废弃物对环境的影响。

2.1对环境空气的影响

焦炉气制备甲醇项目对环境空气的影响表现为其生产过程中产生的各类废气污染源, 主要包括:

1) 精脱硫升温炉以及转化预热炉燃烧合成、精馏弛放气。其主要成分为氢气和一氧化碳, 它们经燃烧转化为二氧化碳和水蒸气, 由不少于20m高的排气烟囱进行排空, 对环境的影响相对比较小。

2) 排放预热焦炉的烟道气。从转化工段传递到预热炉, 得到甲醇贮罐里面的放散气以及精馏甲醇而产生的不凝气的混合气体, 混合气体的主要成分为氢气和一氧化碳, 经燃烧转化为二氧化碳和水蒸气, 必须使用H≧20m的排气筒对其进行排空处理, 排气的速率可以达到5300m3/h。

3) 甲醇经合成使用触媒还原以后放空气。还原后的混合气体主要存在于甲醇合成工序的开车初期, 大致的排放时间为3小时, 主要成分为氢气、一氧化碳、二氧化碳等, 最后可以送到锅炉用来燃烧使用。

4) 合成工序排放驰放气。改驰放气出自甲醇合成工段的洗醇塔塔顶, 它的排放量为8200m3/h~8400m3/h, 驰放气的主要成分为氢气、一氧化碳、二氧化碳、氮气等, 最后可以送到锅炉进行燃烧。

5) 贮罐区的放散气。这部分放散气主要来自甲醇合成工段的闪蒸槽以及粗甲醇减压装置的释放, 这些放散气的成分为氢气还有甲烷等, 它的排放量180m3/h, 可以送到转化工段预热炉进行燃料使用。

6) 冷凝器不凝气。这些不凝气主要出自甲醇的精制工段的冷凝器, 不凝气的成分为氢气和一氧化碳等, 它的排放总量约45m3/h, 可传送到转化工段的预热炉作为燃料使用。

7) 如果发生生产事故, 甲醇的生产装置就会变成为间断生产, 那么它的原料气即焦炉气必然会实施放散。焦炉气中的污染物种类繁多多、成分非常复杂, 且大部分都具有毒性。

2.2对水环境的影响

焦炉气在制备甲醇工艺中的各个工段都有不同程度的污染和不同类型的构成污染的废水排出, 其污染的来源及主要的污染物如下:

1) 甲醇生产用气柜的水封排水。主要来源为煤气处理气柜的水封系统, 以生产规模达到10万t/a甲醇工艺来考虑, 气柜水封的排水量为1.0m3/h~2.5m3/h。这种废水的污染物主要是硫化物、氨氮、CODcr、氰化物、悬浮物、挥发酚、石油类等。

2) 甲醇转化包括合成工段以及精馏工段均会排放废水。这些工段的排水量为3.2m3/h~3.6m3/h, 这种废水的污染物主要是CODcr、氨氮等。

3) 脱盐工段水站排水, 也可以称为化学工艺处理排水。该工段的排水量大约为10m3/h, 这种废水的污染物主要是盐类和悬浮物, 污染程度较小。

4) 甲醇厂区循环水系统综合排水。这种废水的污染物主要是悬浮物和盐类等, 基本为清净下水, 可直接排放。

5) 厂区内生活产生污水。这种废水的污染物主要是CODcr、氨氮悬浮物、石油类等, 需送至生化处理系统处理。以上工段产生的废水尤其那些是污染程度较为严重工段的排水, 不可以直接排放, 否则会污染周边地区的地表水及地下水资源, 因而要将这些废水经过污水处理站进行污水处理后方可以循环使用或外排。

2.3固体废弃物的影响

焦炉气制备甲醇整个工艺流程中, 在脱硫工段要使用脱硫剂, 脱硫剂含有氧化铁、氧化锌以及氧化锰;在甲醇生产的催化转化过程中将排放出废弃的转化催化剂以及铁钼转化触媒;在该流程的甲醇合成工段会排放出含油铜、锌以及铬的催化剂等。其中, 一部分危险废物的废弃催化剂需要进行比较妥善的处置。这些固体废物可以由提供催化剂的生产厂家自行回收也可以送到拥有危险废物处理处置资质的企业及部门进行回收处理。另外的固体废弃物还包括了其配套工程的锅炉用灰渣还包括少量的生活废弃物。

2.4对声环境的影响

焦炉煤气生产甲醇过程中所产生的噪声污染主要由各种机械动力设备的机械振动和空气湍流引起。机械振动噪声主要来源于空分工段的空气压缩机、压缩工段的焦炉气压缩机、合成车间的循环压缩机以及工艺过程中的各种泵类等机械动力设备。若不采取措施, 将对厂区工作人员以及厂址周边的居民产生不同程度的噪声影响。

3结论

焦炉气制甲醇 第4篇

关键词：焦炉气,PDS,再生空气量

硫的各种化合物是烃类蒸汽转化催化剂和甲醇合成催化剂最主要的毒物, 首先会使纯氧转化催化剂活性降低 (转化催化剂主要活性成分为Ni) , 转化炉出口气中残余甲烷含量增大, 整个装置的能耗因此会增加, 还会使甲醇合成催化剂中毒失活。因此, 在焦炉气净化过程中, 必须将总硫脱除到≤0.14mg/m3, 为此需采取一系列的脱硫措施。首先焦炉气粗脱硫工序的主要任务, 就是初步将焦炉气中的硫化氢从300mg/Nm3脱除到≤20mg/Nm3以下, 后经氧化铁干法脱硫剂进一步将焦炉气中的硫化氢脱除到≤1mg/Nm3, 最终进入加氢脱硫工序进一步将焦炉气中的硫脱除干净, 达到≤0.14mg/m3, 满足转化催化剂和甲醇合成催化剂的使用要求。

1 脱硫机理

PDS是一种液相催化氧化法, 他与其它脱硫催化方法相比, 区别在于脱硫和氧化再生均有催化作用。也就是说其氧化过程较其它脱硫方法速度要快得多[1]。

1.1 硫化物 (含氰化物) 的化学吸收和催化转化

H2S (气相) $\stackrel{}{\rightleftharpoons }\text{Η}{}_2\text{S}$ (液相) (1)

H2S (液相) $+\text{Ν}\text{a}{}_2\text{C}\text{Ο}{}_3\stackrel{}{\rightleftharpoons }\text{Ν}\text{a}\text{Η}\text{S}+\text{Ν}\text{a}\text{Η}\text{C}\text{Ο}$3 (2)

$\text{Ν}\text{a}\text{Η}\text{S}+\text{Ν}\text{a}\text{Η}\text{C}\text{Ο}{}_3+(\text{x}-1)\text{S}\stackrel{\text{Ρ}\text{D}\text{S}}{\to }\text{Ν}\text{a}{}_2\text{S}{}_{\text{x}}+\text{C}\text{Ο}$2+H2O (3)

HCN (气相) $\stackrel{}{\rightleftharpoons }\text{Η}\text{C}\text{Ν}$ (液相) (4)

HCN (液相) $+\text{Ν}\text{a}{}_2\text{C}\text{Ο}{}_3\stackrel{}{\rightleftharpoons }\text{Ν}\text{a}\text{C}\text{Ν}+\text{Ν}\text{a}\text{Η}\text{C}\text{Ο}$3 (5)

$\text{Ν}\text{a}{}_2\text{S}{}_{\text{x}}+\text{Ν}\text{a}\text{C}\text{Ν}\stackrel{}{\rightleftharpoons }\text{Ν}\text{a}{}_2\text{S}{}_{(\text{x}-1)}+\text{Ν}\text{a}\text{S}\text{C}\text{Ν}$ (6)

1.2 硫化物的催化氧化再生

$\text{Ν}\text{a}{}_2\text{S}+\frac{1}{2}\text{Ο}{}_2+\text{Η}{}_2\text{Ο}\stackrel{\text{Ρ}\text{D}\text{S}}{\to }2\text{Ν}\text{a}\text{Ο}\text{Η}+\text{S}\downarrow$ (7)

$\text{Ν}\text{a}\text{Η}\text{S}+\frac{1}{2}\text{Ο}{}_2\stackrel{\text{Ρ}\text{D}\text{S}}{\to }\text{Ν}\text{a}\text{Ο}\text{Η}+\text{S}\downarrow$ (8)

$2\text{Ν}\text{a}\text{Η}\text{S}+2\text{Ο}{}_2\stackrel{\text{Ρ}\text{D}\text{S}}{\to }\text{Ν}\text{a}{}_2\text{S}{}_2\text{Ο}{}_3+\text{Η}{}_2\text{Ο}$ (9)

$\text{Ν}\text{a}{}_2\text{S}{}_2+\text{Η}{}_2\text{Ο}+\frac{1}{2}\text{Ο}{}_2\stackrel{\text{Ρ}\text{D}\text{S}}{\to }2\text{Ν}\text{a}\text{Ο}\text{Η}+\text{S}{}_{\text{x}}\downarrow$ (10)

2 PDS法工艺流程

来自界区外的焦炉气 (Q=52900Nm3/h、H2S含量≤300mg/Nm3、HCN含量≤500mg/Nm3) 首先进入焦炉气压缩机 (806) 二级压缩至压力约为0.55MPa (g) , 温度为30℃入脱硫塔 (T-0B01A/B) 与自上而下的脱硫溶液 (含PDS) 逆流接触, 气体中的H2S、HCN被吸收, 出脱硫塔气体 (H2S含量≤20mg/Nm3, HCN含量≤100mg/Nm3) 首先进入气液分离器 (V-0B05) 中进行分液, 然后进入氧化铁干法粗脱硫, 用廉价的氧化铁脱硫剂, 初步将焦炉气中的H2S脱到<1mg/Nm3, 设了两台氧化铁脱硫槽 (R-0B01A/B) , 生产时可串可并, 任何一个都可以做为第一个槽, 这样可以提高脱硫剂的有效硫容, 也可以单独使用一个槽, 另外一个槽更换脱硫剂。吸收了H2S及HCN后的富液从脱硫塔的底部流出至喷射再生槽 (V-0B01) 进行氧化再生, 再生后的贫液经液位调节器进入贫液槽 (V-0B02) 循环使用;硫泡沫在再生槽内被分离出来进入硫泡沫槽 (V-0B04) , 经硫泡沫泵 (P-0B02A/B) 送至熔硫釜 (V-0B08) , 在熔硫釜内硫泡沫被夹套内的蒸气加热, 清液自熔硫釜顶部排出 (温度约90℃左右) 返回地下槽 (V-0B06) , 熔融的液硫自熔硫釜底部放硫阀排出 (温度约135℃左右) , 用液硫车送至硫磺库。

3 PDS法脱硫运行数据 (表中煤气处理量为30000Nm3/h)

4 PDS法脱硫效率的影响因素及控制要求

4.1 脱硫液温度及溶液pH值

H2S从气相转入液相是典型的气膜控制的物理过程, 决定该吸收过程的因素有:①影响吸收推动力的是气相中H2S的分压;②液相表面H2S的分压。气相中H2S的浓度取决于配合煤的硫分、炼焦温度。液相中H2S 的浓度受制于脱硫液中的碱度与温度, 温度低则H2S溶解度大, 溶液的pH值高, 可促使Na2CO3+H2S→NaHS+NaHCO3向正反应方向进行。脱硫液的温度要求在30℃～35℃以内[2], pH 值为8.2～9[3]。

4.2 脱硫液循环量及质量

脱硫液的循环量越大, 吸收H2S的Na2CO3质量数越多, 有利于煤气中H2S的吸收。脱硫液质量好, 粘度就低, 喷洒时雾化程度高, H2S与Na2CO3反应传质推动力也大。但循环量越大, 系统动力消耗也越大[2], 理论上要求脱硫液气比不小于161/m3, 喷淋密度不小于27.5m3/ (m2·h) 。

4.3 压缩空气量及压力

压缩空气的作用一是将HS-转化为单质硫, 二是将氧化后的单质硫浮选。空气量少, 则溶液中HS-氧化不好。空气量多, 则容易产生副盐, 影响脱硫液质量。过多的空气量会使脱硫液在再生塔内剧烈搅动, 降低硫颗粒表面张力, 不易形成泡沫层, 影响单质硫分离, 工艺要求鼓风密度80～100m3/ (m2·h) 。

4.4 催化剂的浓度与种类

催化剂的浓度和硫容也是影响脱硫效果的重要因素, 最终目标是将PDS浓度控制在20～30mg/L左右, 并且在添加PDS催化剂之前, 应该在PDS配液罐中进行充分的活化, 一般时间控制在3～5h左右, 添加时应该进行连续添加, 不可在短时间内加完, 以免造成PDS浓度剧烈波动, 影响脱硫效果。

4.5 再生空气量与再生时间的控制

氧化1kgH2S 的理论空气量为2m3, 在生产实践中, 由于浮选泡沫的需要, 再生槽的鼓风强度一般控制在800～1000m3/h, 为保证再生反应的充分进行, 再生时间控制在12min 左右。为防止再生槽内脱硫液翻动过于剧烈影响硫泡沫的浮选, 现场在再生槽下部增设2层筛板。

4.6 脱硫液中两种盐的控制

在脱硫催化再生过程中, 会产生副反应, 生成NaCNS和Na2S2O3种副盐, 当2种副盐积累到一定程度时, 会大大降低脱硫效率, 因而必须定期排盐, 以降低整个系统中的盐含量[4]。通常将2种副盐的含量控制在250g/L以下[5]。

5 现场开车时存在的问题

(1) 硫化氢含量超标。

硫化氢含量若超出设计范围将造成脱硫液硫容不够, 由于设计是按照硫化氢在脱硫塔中从300mg/Nm3到20mg/Nm3, 而现场实际情况, 由于焦化厂脱硫装置管理不善, 使我甲醇界区进口最高测得硫化氢含量达到4000mg/Nm3左右 (一般情况在1500～2000mg/Nm3左右) , 造成脱硫塔后硫化氢含量达到200mg/Nm3左右, 从而造成一台氧化铁脱硫槽的脱硫剂使用1个月就失效了 (半负荷运转) 。因此对后续的氧化铁脱硫剂和精脱硫的脱硫剂将造成沉重的负担, 生产过程中将会牺牲脱硫剂寿命, 同时硫化氢过高, 将会造成管道和设备的腐蚀超过设计时的选材和壁厚要求, 造成装置使用寿命的减少, 同时可能引起爆炸事故等。

(2) 焦炉气中的焦油、萘和脱苯工段的洗油超标:

最好能将煤气中的焦油雾含量≤30mg/Nm3, 萘含量≤0.4g/Nm3。

①因为焦油、萘和脱苯工段的洗油在脱硫液中呈悬浮状态, 使硫的分离发生困难, 同时焦油和萘能使吸收塔内填料形成疏水性膜, 影响吸收效率。使出口硫化氢经常超标, 给后系统变脱带来了很大的压力。

②增加脱硫塔压差:由于焦油和煤的共同存在, 会粘附在填料表面堵塞流道, 使脱硫塔压差上涨。

③再生槽泡沫形成不好:由于焦油的存在, 在再生槽泡沫层形成疏水性膜, 使泡沫不易产生, 产生的泡沫发亮、发黄, 溶液颜色发白, 悬浮硫升高, 最高时达0.9g/L。再生不好也影响吸收。

④同时在硫泡沫槽中直接形成单质硫, 待打开硫泡沫槽后, 发现槽中单质硫磺已有一米多高, 直接影响熔硫釜的正常运行。

⑤焦油含量过高造成氧化铁脱硫槽里的氧化铁脱硫剂板结堵塞, 砸开板结的催化剂, 发现里面尚有新鲜的催化剂未发挥吸硫作用, 严重影响了其使用寿命。

6 结 语

从运行数据来看, 脱硫效果还是很令人满意的, 但是煤气脱硫过程是个系统问题, 要使PDS法煤气脱硫工艺能能够长期稳定、高效的运行, 一方面, 工艺管理须从煤气净化源头抓起, 不断优化和完善整个脱硫工艺;另一方面, 应选择使用性价比更好的催化剂, 减少或降低副盐对脱硫系统的影响。

参考文献

[1]李晋萍, 等.焦炉煤气PDS法脱硫脱氰[J].煤化工, 1994, 67 (2) :21-28.

[2]袁克城, 等.HPF法脱硫工艺在捣固焦炉气脱硫系统中的应用[J].化学工程师, 2009, 161 (2) :60-62.

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[4]崔小军, 李广.HPF法脱硫工艺的应用与改进[J].燃料与化工, 2007, 38 (3) :53-55.

焦炉气制甲醇 第5篇

随着我国工业产业的不断发展, 对焦炉气制甲醇的过程, 也提出了更高的要求, 提倡通过提高工艺技术来加大焦炉气的利用率, 实现大规模的甲醇补充二氧化碳。由于焦炉气的炼制过程中, 会产生很多种气体, 精炼焦炉气的要求也越来越高, 所以, 在加大炼制产量的同时, 也要不断提高气体的纯度。

一、用焦炉气制甲醇补充二氧化碳工艺技术的发展

1. 对工艺流程的具体分析

焦炉气是来自气柜的一种气体, 经过风机的加压才能进入到标准的气体值, 焦炉气进入到吸附器中, 通过强大的吸附作用来去除自身的焦油以及粉尘, 实现焦炉气的第一步提炼。然后把去除焦油的焦炉气采用去干法的干馏措施, 去除惨杂的多余气体, 在经过风机的加压, 得到更加纯净的焦炉气。经过350℃的高温加热, 加入催化剂, 使焦炉气中的气体向甲醇气体的形式转变, 当转变成功之后, 降低温度, 把气体中的氧化锌进行去除行为, 之后再把气体加入到650℃的高温箱中进行加工。气体会在高温箱中经过催化剂的作用继续转变, 随后, 把气体流入到标准气体数值仪器中, 进行对比, 从而判断气体是否成功的转变为甲醇。如果气体转变成功, 对气体进行蒸馏, 得到纯度非常高的甲醇气体, 从而可以很好的补充二氧化碳。以上工艺的加工步骤就是用焦炉气制甲醇补充二氧化碳的过程, 可见加工的步骤是非常复杂的, 所以, 炼制的效率非常关键, 只有改进了加工的效率才能满足更大的工业需求, 提高炼制的效率。

2. 炼制过程中遇到的困难

在炼制甲醇气体补充二氧化碳的过程中, 会存在很多工艺上的困难, 其中由于焦炉气中的氢气含量高, 一氧化碳和二氧化碳的含量非常低, 气体经过纯炼之后, 甲醇的合成利用率就非常的低。需要大量的焦炉气才能满足工业的要求, 使炼制的过程非常的缓慢, 而技术动力的消耗却很严重, 最后经过甲醇的纯炼其气体的质量还是不能达到标准的要求, 降低了利用率。在炼制的过程中, 对于惰性气体的处理总是不能达到要求, 甲醇气体的含量过低, 这些问题很大程度上是炼制的器械及工作人员的操作造成的, 所以, 在工业需求日益壮大的今天, 工业部门的加工人员应该不断探索提高甲醇加工产量的方法, 进而提高焦炉气的利用率。解决了炼制中的困难, 才能保障炼制甲醇技术的不断进步, 实现大规模的炼制目标, 壮大工业产业的发展。

3. 制定解决困难的方案

随着工业技术的不断发展, 焦炉气炼制的过程也得到了技术人员的重视, 经过不断的探索, 终于找到了焦炉气利用率低的原因以及改进的措施。首先分析了焦炉气中各种气体的含量, 对有用成分进行具体的划分, 调节了炼制过程中气体的种类, 发现对于可回收气体的利用没有实现合理和高效, 从而降低了焦炉气的利用率。技术人员采用两种方法来提高焦炉气的利用率, 第一种是通过提高炼制设备来加大炼制气体的纯度和利用率, 从而把气体进行等级划分, 第二种是转化方法, 利用纯氧蒸汽实现焦炉气与氧气的相互转换, 这种方法对气体的使用有严格的规定, 其操作必须按照要求实现气体的转换, 否则会浪费大量的焦炉气, 造成技术应用的失败。

二、提高焦炉气利用率的方案

1. 大量补充二氧化碳

通过补充二氧化碳可以提高焦炉气的利用率, 这种工艺的加工流程需要把外购的液体二氧化碳放入低温的储存槽中, 使其符合低温的数值标准, 随后在精脱硫中加入放置在低温储存槽中的液体二氧化碳, 通过自调阀的控制来决定加入的含量, 并通过具体的计算值来掌握加入的多少。通过加入外购的二氧化碳可以满足气体净化的过程, 通过催化剂的作用, 简化了气体净化的流程, 是提高工艺加工进度的重要措施。但是这种方法的使用过程中, 还是存在着一些缺点, 一旦装置出现满负荷的运行状态, 就不能提高焦炉气的利用率, 这时加入的外购二氧化碳会增加设备的耗电, 严重的情况会使设备发生损坏, 所以, 在进行工艺加工时, 要根据加入的外购二氧化碳含量, 及时控制设备内的气体转换, 避免设备超负荷的运作。

2. 提高甲醇装置的二氧化碳含量

甲醇转换气体的过程, 气体中氢气的含量非常高, 并且很纯净, 通过注入到甲醇装置中, 装置中的一氧化碳和二氧化碳就会被回收, 这种回收的气体压力会明显降低, 所以要注入到气柜中, 从而对甲醇装置进行补碳。这种方法的缺点是变压后的混合气体中氮气的含量会升高, 补充到甲醇装置中的气体的惰性会加强。甲醇蒸槽中会残留很多的二氧化碳气体, 通过降低槽内压力的方式来增加槽内的温度, 从而加快二氧化碳释放的速度, 这种方法也有利于甲醇的分离, 提高甲醇装置中的二氧化碳含量。

三、提高焦炉气利用率的效果分析

通过对焦炉气制甲醇补充二氧化碳工艺加工过程的分析, 发现了造成焦炉气利用率的原因, 通过对加工设备的改进, 使工业加工的进度加快了, 实现了大规模的生产要求。在焦炉气提纯的加工流程中, 由于焦炉气中有很多种气体, 使得提纯的步骤非常的繁琐, 也加大了工艺加工的难度, 而焦炉气的利用率又很低, 在投入了大量的原材料以及人力之后, 所能得到的成果却非常少, 使得我国工艺加工的进展速度非常缓慢。经过技术人员的不断探索, 逐渐完善了加工步骤的操作以及设备的置换, 使甲醇的提炼速度及提炼的精度都有了明显的提高, 补充了二氧化碳的含量, 所以, 对于焦炉气的运用不能只注重在提炼的气体上, 应该加大焦炉气的利用效率, 从而给工业生产带来更大的经济效益。

结语:

我国工业的发展水平很大程度上也表现了我国工艺技术的发展, 在焦炉气制甲醇补充二氧化碳的加工过程中, 焦炉气的利用率始终非常低, 却使用了大量的原材料, 消耗了工业生产的成本。所以, 工业部门要加大研究的力度, 从生产的基础环节出发, 不断探索新的加工工艺方法。提高焦炉气的利用率, 既能增加二氧化碳的补充含量, 又能为工业部门带来更多的收益, 是提高加工水平的重要方式。

参考文献

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[7]谢克昌, 李忠.甲醇及其衍生物[M].北京:化学工业出版社, 2012, 40 (20) :46-57.

焦炉气制甲醇 第6篇

焦炉煤气制甲醇属于富氢反应, 较多的合成循环气被作为弛放气放空, 与此同时, 空分系统在生产中利用的是氧气, 大量的纯净氮气降温后即被放空, 针对这种情况, 相关研究人员设计了以弛放气和氮气为原材料合成氨的生产流程, 期望达到节能环保、增加收益的目的。

1 焦炉气制甲醇

来自焦化厂的焦炉煤气首先进入气柜, 经缓冲后进入焦炉气压缩机增压到2.5 MPa进入精脱硫装置, 将煤气中的有机硫加氢转化成无机硫且脱除至0.1ppm以下, 脱硫后的焦炉煤气与氧气、中压蒸汽混合进入转化炉, 其中的甲烷及其他碳氢化合物在催化剂的作用下转化为合成甲醇的有效成分一氧化碳、二氧化碳和氢气。转化气离开转化炉之后, 依次经过废热锅炉、焦炉气预热器、焦炉气初预热器、锅炉给水预热器、脱盐水预热器、采暖水预热器、最终水冷器等一系列的换热器, 使转化气中的热量得到充分的回收利用。冷却后的转化气作为合成反应的新鲜气, 送至合成气压缩机增压到6.0 MPa, 进入甲醇合成塔, 在合成催化剂的作用, 新鲜气中的一氧化碳、二氧化碳和氢气反应生成甲醇, 与此同时放出大量的热。

根据焦炉气、转化气以及合成循环气的组成可以看出, 从煤气进入甲醇系统开始, 在之后依次经过的每一步骤的反应中均以富氢的形式存在。富余的甲烷、氢气以及氮气作为惰性组分, 随着反应逐渐进行的趋势, 其浓度随之逐渐升高, 对反应的进行带来一定程度上的影响, 导致循环机压缩功的浪费。在生产过程中, 通常情况下采用的办法就是将一部分合成循环气体作为弛放气放空, 进而实现其浓度得以降低的目的。现阶段, 将放空的弛放气作为锅炉燃料以及预热炉燃料, 并使其得到充分的利用, 这对于多余的弛放气而言, 可以采取回焦炉燃烧的措施, 以此实现最大限度利用弛放气的效果。但是, 焦炉气的热值是弛放气热值的2倍, 弛放气回炉措施会对焦炉加热造成负面影响, 进而制约由此所产生的经济效益。

在转化反应中, 所需要的纯氧主要来源于空分装置, 空分系统通过对空气的净化、液化、分馏等得到纯氧气, 同时副产大量纯净的氮气, 其中氮气的纯度可以高达99.99%。现阶段氮气大多数被用于水冷塔中的冷冻水降温, 然后予以放空, 而小部分的氮气经过加压之后, 被用做二合一压缩机组的干气密封。如上所述, 甲醇项目副产的富氢驰放气作为燃料燃烧以及纯净的氮气作为冷却介质并直接对空排放, 这两者产生的附加值均相对较低, 这便极易造成严重浪费, 因此, 应当针对上述情况对以氮气和弛放气为原料合成氨的生产路线予以合理设计。

2 合成氨原料气的来源

当前的氮肥厂大多数的原料基本上均为煤、天然气以及轻油等, 煤、天然气以及轻油等原料经过造气、除尘、脱硫、变换、脱碳等相关的工艺之后制取合成氨原料气, 在这一过程中消耗了大量的化石能源。在相关研究中利用氮气和弛放气来达到合成氨生产的目的, 使企业的生产链得以进一步的延长, 不仅可以使企业创造新的利润增长点, 而且还可以大幅度减少对环境的污染。其中, 弛放气作为合成循环气中的一部分, 弛放气的组成与合成循环气的组成较为一致, 从生产实际及相关合成循环气组成的资料中可以看出, 甲醇弛放气中氢气含量大多在73%~80%之间不等, 富氢驰放气可通过变压吸附等技术提取合成氨所需的氢气, 一般来说, 年产10万t甲醇项目每小时约产生1.38万m3驰放气, 经过变压吸附, 能够获得1万m3左右的纯氢, 合成氨的另外一种原材料为氮气, 甲醇项目配套空分装置的副产氮气至少在8000 m3以上, 生产合成氨时仍有大量富余。

3 合成氨的生产工艺

来自甲醇装置的弛放气经过减压后进入变压吸附系统。每台吸附器在不同的时间段依次经历吸附、多级压力均衡降、顺放、逆放、冲洗、多级压力均衡升以及最终升压等步骤, 进而得到合成氨所要的氢气原料。其中, 在逆放步骤中排出吸附的部分杂质, 剩余的大多数杂质借助于冲洗步骤, 以此实现进一步的解吸。解吸气主要是一氧化碳和甲烷, 经过混合罐以及解吸气缓冲罐稳压后, 送至甲醇装置燃料气管网中, 可以被用作甲醇预热炉燃料或燃气锅炉燃料。弛放气合成氨的生产路线相对于其他工艺合成氨而言, 前者能够充分利用甲醇生产中的各项资源, 并且省略造气、除尘、脱硫、变换以及脱碳等诸多过程, 精简至变压吸附、压缩以及合成三个步骤, 生产流程得以明显缩短, 这样在很大程度上能够真正实现最大化的资源利用。

4 甲醇弛放气合成氨的优点

4.1 成本优点

合成氨的原料以煤、焦炭、重油或者天然气为主, 其中原料的价格均相对较高, 生产成本大约为2 100元~2 200元之间不等, 但是以甲醇驰放气为原料合成氨的工艺流程较短, 成本通常在1 000元左右。由此可见, 以甲醇弛放气为原料合成氨的工艺有着较为突出的成本优势。

4.2 资源优势

合成氨企业绝大多数的原料为褐煤、无烟煤、烟煤、天然气、焦煤或者重油, 能够使大量的化石能源均得到不同程度的消耗, 而且生产流程较长。然而, 在将弛放气作为原料生产合成氨的过程中, 其生产流程短, 原料来源为废气循环利用, 而且是通过管道进行相应的输送, 不会对环境带来不必要损害及污染。由此可知, 在利用弛放气作为原料生产合成氨的过程中, 可以说就是对现有废弃能源进行重新整合的过程, 因而弛放气合成氨的工艺具有较高的资源优势。

4.3 环境优势

以焦炭、煤作为生产原料的生产合成氨的企业, 为了使生产的连续性得到充分保证, 往往需要存有一定数量的存煤, 建立一定规模的配套煤场。而以弛放气为生产原料的生产合成氨的企业不需要建立必要的配套环节, 使煤场极易受存煤的负面性影响, 经常性的产生灰尘。以弛放气为生产原料的生产合成氨的企业中弛放气以及氮气均是较清洁的, 采用的管道输送的输送方式, 可以从根本上避免污染环境等不良现象的发生。

5 甲醇弛放气合成氨的缺点

焦炉气制甲醇弛放气合成氨工艺, 属于由前向后依次进行的产业链。在焦炉检修或是生产发生较大变动的情况下, 对甲醇厂供应的煤气量会出现减少的情况, 所以, 甲醇系统只能维持低负荷生产, 与此同时, 为合成氨工序提供的原材料弛放气总量也会大幅度降低, 对合成氨的生产过程带来不容忽视的消极影响。

6 结语

炼焦过程中产生的焦炉煤气可以实现制造甲醇的目的, 同时利用甲醇生产中排放出的弛放气, 可将所排出的弛放气作为合成氨的原材料。对于煤化工企业而言, 上述做法能够实现资源的综合利用, 使企业的生产链得以合理且有效的延长。所以, 我们应当深入探讨焦炉气制甲醇弛放气合成氨的工艺, 并且进一步实现工艺及技术的优化, 只有这样才能够推动煤化工企业的发展。

摘要：甲醇生产过程中排放的弛放气经过变压吸附制取氢气, 空分装置副产氮气经过脱氧精制获得纯净的氮气, 得到的氢气和氮气作为原材料生产合成氨, 实现资源充分利用。文章从焦炉气制甲醇入手, 对合成氨原料气的来源、合成氨的生产工艺、甲醇弛放气合成氨的优点以及甲醇弛放气合成氨的缺点进行了详细的阐述, 以供行业参考借鉴。

关键词：焦炉气制甲醇,弛放气,合成氨

参考文献

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甲醇吹除气制CNG工艺方案选择 第7篇

关键词：甲醇吹出气,甲烷,利用,CNG

1 前言

中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司原供给哈尔滨市的人工煤气因大庆天然气的引入, 民用煤气日渐减少直至退出, 公司为追求发展, 充分利用其资源优势, 利用煤气化生产的煤气转化为甲醇产品, 而甲醇生产过程中将会有一定量的尾气排出 (即甲醇吹除气) , 这部分气体主要成份为甲烷、氢气、一氧化碳、二氧化碳、氮气等。为了公司的多元化发展, 将其中的富裕氢气回收返回甲醇生产, 剩下的甲醇吹除气制合成天然气压缩得CNG, 提高企业经济竞争能力。

根据实际生产情况的统计:在正常生产情况下, 厂内现有一套8万吨/年甲醇装置, 有18000NM3/h甲醇吹除气, 其压力为5.0MPa, 温度为常温;另一套为年产25万吨甲醇装置有26000NM3/h系甲醇吹除气, 其压力为8.3MPa, 温度为常温;两套装置合计甲醇吹除气44000NM3/h;按原料气中含30%～35%甲烷, 以30%CH4计有13200NM3/h (100%CH4) , 若按甲烷收率95%, 合成天然气的甲烷纯度95%计, 可生产天然气可生产13894 NM3/h。

2 确定的产品方案、生产规模及质量标准与指标

2.1 产品方案的选择。

合成天然气主要用于生产车用CNG, 所以, 要求合成天然气纯度达到CH4+Cn Hm≥92%, 露点≤-50℃, 压力为2.0MPa (G) , 该气体提供给加气站生产CNG。

2.2 生产规模的确定。

合成天然气生产规模主要由甲醇吹除气量来决定, CNG产能由当地市场状况决定;根据现实生产情况的统计总结, 正常生产情况下, 中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司系统一套8万吨/年甲醇装置可产生吹除气18000NM3/h (压力5.0MPa, 常温) , 另一套25万吨/年甲醇装置可产生吹除气26000NM3/h (压力8.3MPa, 常温) , 两套合计为44000NM3/h。装置设计负荷130%, 按原料气30%CH4计, 按合成天然气中CH4含量CH4+Cn Hm≥92%, 甲烷回收率95%计可生产合成天然气13894NM3/h, 其中生产CNG 875 M3/h。根据生产实际情况, 最大可生产合成天然气18000NM3/h, 因此确定天然气部分产能规模为12838NM3/h, 配套年产700万NM3/a C NG装置。

2.3 质量标准与指标。

本项目生产CNG产能既与甲醇市场价格有关, 又与当地车用CNG用量有关, 但合成天然气生产指标按照CNG标准来生产, 其要求如下:

(1) 合成天然气指标:CH4+Cn Hm≥92%

露点≤-50℃

压力为2.0 MPa (G)

(2) CNG指标:CH4+Cn Hm≥92%

露点≤-50℃

压力为25.0MPa (G)

3 工艺技术方案的选择

目前, 生产压缩天然气 (CNG) 的主要原料为天然气, 是建在有天然气管线通过的地方, 从天然气管线直接取气, 天然气经过脱硫、脱水等工艺, 进入压缩机进行压缩, 然后进入储气瓶组储存或通过售气机给车辆加气。天然气加气站可分为常规站、母站和子站。本项目采用甲醇吹除气中的低浓度甲烷经提浓后得到合成天然气, 再经压缩得到CNG。根据工厂提供数据, 经过方案比较可采用两种方案;第一种方案:原料气用的是高压甲醇吹除气 (压力8.3MPa) , 因此只有采用25万吨/年甲醇装置才能提供此气源, 该装置正常情况下吹除气量为26000NM3/h;另一套8万吨/年甲醇装置只能提供压力5.0MPa中压气源, 该装置正常情况下吹除气量为18000NM3/h。因此, 按设计气量44000NM3/h, 高压气量不足;装置不足之处还在于:其一、在此种压力下变换单元所使用的催化剂比低压变换用的催化剂价格相差一倍, 投资增加;其二、脱碳单元采用MDEA脱碳, 再生时需要提供加热热源, 能耗较高;其三, 从整套工艺流程要求上需要设备压力等级较高, 相应的设备投资较大些。该装置优点在于:能充分利用原料气的压力源, 对生产CNG相应的可减少了压缩功率 (若全产CNG) 。第二种方案:所有设备使用压力≤3.0MPa生产工艺流程, 因此, 需将两套甲醇装置吹除气降压到2.5MPa, 此时装置设计气量与实际生产相吻合。全套其优点有: (1) 、设备压力等级降低, 虽部分设备容量稍有增大, 但总体设备投资略有下降; (2) 、变换单元采用低压变换操作, 工艺更为成熟, 催化剂投资费用下降较多; (3) 、脱碳单元采用MDEA脱碳处理, 工艺成熟, 操作易于控制; (4) 、膜分离单元由高压膜改用低压膜, 效果较好, 易控制、稳定性也较高, 投资略有下降。低压流程不足的是:流程较为复杂些, 装置生产出天然气压力2.0MPa, 比第一种方案多增加压缩功耗700kw/h (将此部分天然气压缩到7.8MPa) , 但第一期只生产700万NM3/a, 每小时需用气量为875NM3/h, 大部分的天然气用于城市燃气, 因此该部分气体不需要压缩到7.8MPa, 所以, 一期上700万NM3/a CNG, 该部分天然气增加压缩功约需50kw/h (2.0MPa天然气875NM3/h增压至7.8MPa情况下) 。

综上所述:一期上700万NM3/a CNG, 应采用第二种方案, 该方案所得到的产品质量好, 操作稳定、易调控系统生产负荷, 均能满足两套甲醇吹除气的生产。

4 第二种方案工艺流程说明

4.1 工艺流程简述:

甲醇吹除气制合成天然气装置流程分为变换、MDEA脱碳、膜分离几大部分, 出来的气体送加气站生产CNG。

变换部分:界区外的甲醇吹除气 (简称原料气) , 以压力8.3MPa, 温度40℃进入界区, 首先进行减压至2.5 MPa, 再进入原料气换热器加热, 与界外来的中压蒸汽 (压力2.5MPa, 温度228℃) 在混合罐中按一定水碳比值 (H2O/CO=3～5) 进行混合, 进行中变, 反应温度在200～250℃, 变换后的气体进行与原料气换热, 将温度降低到180～200℃, 经过此步骤后, 再经过中低变换后的气体, 其CO≤0.3%, 再依次经过原料气预热器、水冷却器后气体最终温度降到40℃, 再经气液分离器分离凝液, 出来的气体进入脱碳部分。

MDEA脱碳部分:来自变换段的气体自下而上进入脱碳吸收塔, 在塔内与MDEA贫液互相接触, 被吸收掉CO2的气体从塔顶流出, 进过一系列换热、分离装置后, 进入膜分离部分, MDEA贫液吸收气体中的CO2后变成MDEA富液, 从塔底流出后进入再生塔, 经再生后重新变为贫液, 循环利用。气体经过该单元后, CO2含量可将至3% (V/V) 以下。

膜分离部分:来自脱碳后的气体直接进入加热器, 将气体升温到50℃进入膜分离器组提氢, 在管程侧可以得到氢气纯度≥96%, 压力0.1MPa, 温度为50℃的渗透气, 该部分气体送回压缩返回甲醇系统利用;在壳程侧可得CH4+Cn Hm≥92%气体 (称为天然气) , 压力为2.0 MPa, 温度为50℃的非渗透气体, 该部分气体进入变温吸附干燥塔脱水, 使气体的露点温度≤-50℃, 部分天然气送去CNG加气站, 余下大部分天然气作为民用燃气进入城市管网。

CNG加气站:来自干燥系统的天然气首进先进入分配台调配, 引出部分天然气送CNG站的原料气缓冲罐, 经罐内出来的气体进入天然气压缩机升压至25.0 MPa, 再入CNG贮气井为汽车加气。

4.2 工艺流程简图 (见附图) 。

5 结论

综上所述, 甲醇吹除气制合成天然气压缩得CNG工艺应选择第二套方案, 具有以下技术特点:采用膜分离技术, 可确保原料气中氢气进行有效的分离, 装置能长期、安全、稳定运行。合理的热平衡措施, 充分利用系统中的反应热能, 附产中压蒸汽。采用成熟可靠的中、低变换技术, 且生产调剂性较好。采用等压无损干燥技术, 使得全套装置甲烷收率高, 其综合能耗较低。

参考文献