二步脱硫改一步脱硫低温甲醇洗改造项目介绍

2022-09-12

1项目简介

低温甲醇洗的主要任务是脱除煤气中的硫化物和二氧化碳, 使煤气得到净化, 为甲醇合成工序提供合格的净化气, 为克劳斯提供H2S气以及气化提供吹煤CO2。

天溪煤制油分公司低甲系统改造项目是为配套航天炉技改后的工艺气参数变化而进行的。在此次公司进行的航天炉技改中, 气化送出的煤气压力由原来的0.5MPa改为3.7MPa, 同时有效气成分 (CO+H2) 由原来的50%提升至72%, 随着原料气参数的变化, 低甲系统势必要进行相应的改造。

同时, 改造前由于煤气自气化送出后, 先进入低甲的粗脱系统进行粗脱硫, 将煤气中H2S降至150-500ppm后, 送至变换岗位变换后, 再送回低甲进行精脱硫和脱碳, 控制H2S<0.1ppm, CO20.4-3%。在原工艺流程中, 由于煤气先进入低甲系统, 煤气中携带的水、有机硫、油、氨和粉尘等杂质被甲醇洗涤后留存在系统中, 从而造成系统内甲醇质量下降, 严重影响洗涤效果, 最严重时, 系统中的甲醇甚至为墨黑色, 从而造成出口气体指标超标, 设备泄漏。为了维持系统运行, 只得利用10W吨精馏对低甲的甲醇进行再生, 浪费了大量的人力、物力和财力。

为了解决以上问题, 我们在改造方案中取消了粗脱系统, 同时为了确保洗涤效果, 必须尽可能降低贫液温度, 为此又对换热系统进行了改造, 增加了3台换热器, 并将一台氨冷器更换为换热器。具体改造涉及的内容包括:取消粗煤气脱硫系统, 将CO2产品气由原来的CO2闪蒸塔 (E-61204) Ⅲ段采出改为来自E-61204 (Ⅱ) 、E-61204 (Ⅲ、Ⅳ) 和H2S闪蒸塔E61205 (Ⅲ) ;氨冷器C-61209更换为换热器C-612009, 冷源为来自二次吸收塔E-61206上段、出C-612020的低温富甲醇;新增循环甲醇换热器C-612023和C-612022, 对出吸收塔的富甲醇进行冷却;中压闪蒸出的气体经新增的循环气压缩机压缩后返回原料气, 回收有效气体;二次吸收塔E-61206塔顶得到系统尾气, 经C-61210、C-61213与氮气和解吸气换热回收冷量;多余部分经新增换热器C-612025与热再生塔顶的蒸汽换热回收冷量;通过新增换热器C-612020, 降低去洗涤塔贫甲醇的温度, 冷源为来自E-61206上段的低温富甲醇;通过C-612020和C-612009换热的富甲醇进入新增的闪蒸罐F-612012 (利旧原粗煤气脱硫塔E-61201) , 闪蒸出的气体可作为CO2产品气, 多余部分进入尾气;F-612012出来的富甲醇作为C-612023和C-612022的冷源, 换热后在E-61206塔Ⅱ段, 用低压氮气进行气提。

此次改造将低甲系统由原来的二步脱硫法改为一步脱硫法, 简化了工艺流程的同时, 也对处理能力进行了提升, 将处理气量由原来的103000m3/h, 提升至126000 m3/h, 同时副产的CO2产品气也由原来的8000 m3/h提升至16000 m3/h。此次技改中对系统冷、热平衡也重新进行了计算, 系统冷量得到进一步回收, 使系统在处理气量提升的同时, 循环量反而降低。

2主要技术创新

2.1取消粗脱硫系统, 减少煤气中有害成分对甲醇质量的影响

2.2利旧原粗煤气脱硫塔, 将其内部塔盘全部拆除, 改造成CO2闪蒸槽, 用来闪蒸二次吸收塔一段过来的甲醇富液。

2.3由于二次吸收塔一段出来的甲醇富液温度较低 (-55℃) , 用此股液与进CO2吸收塔的甲醇贫液和CO2吸收塔塔底循环液先后进行换热, 降低贫液和吸收液温度, 提高CO2吸收塔同等循环量下的吸收能力。

2.4增加一台缠绕式换热器, 将循环甲醇闪蒸塔E612001的冷甲醇与H2S吸收塔塔底出来的甲醇和CO2吸收塔塔底出来的甲醇进行换热, 降低去H2S闪蒸塔和CO2闪蒸塔的甲醇温度, 回收系统冷量, 提高吸收效率。

2.5对H2S闪蒸塔进行改造, 将其二段出来的液由原来的去三段改为直接去二次吸收塔。二段出来的闪蒸气改送至三段, 经CO2闪蒸塔过来的吸收液进行再次脱硫后, 成为CO2产品气送至压缩站。三段的液经原低压半贫液泵送往二次吸收塔。

2.6对CO2闪蒸塔进行改造。取消原四段气提氮气, 将CO2产品气由原来的仅第三段采出, 改为二、三、四段采出, 增加了CO2产品气量, 降低消耗的同时, 还减少了碳排放。

2.7对二次吸收塔进行改造, 一段甲醇由原来直接送往二段, 改为经甲醇循环泵IJ61213加压后送往循环甲醇闪蒸塔。二段的甲醇为循环甲醇闪蒸塔来液。通过循环甲醇闪蒸塔的闪蒸, 降低二次吸收塔负荷, 从而满足原料气中CO2增加后的再生效果。二次吸收塔出来的闪蒸气由原来的一股改为三股, 分别送往排放气换热器、氮气冷却器、热再生塔冷却器。目的是为了回收冷量, 降低能耗。同时, 为了保障闪蒸效果, 经核算后, 将二次吸收塔内的三次塔盘改为了填料。

2.8为了回收CO2闪蒸塔I段和H2S闪蒸塔I段的闪蒸气, 我们新增了一台闪蒸气压缩机, 将闪蒸气加压后, 送至变换气入口处, 进行回收利用。

3技术综合比较

一、为了更直观体现系统改造前后各项技术指标变化情况, 现将一些重要指标数据以图形的形式列出, 具体如下:

通过对比图, 我们可以很直观的看到在改造后, 整个系统的循环量得到了大幅的下降, 贫液量由改造前的530m3/h下降至371m3/h, 节省了大量的动力消耗。

通过对比图, 我们可以很直观的看到在改造后, 系统的处理气量增加了, 由改造前的103000Nm3/h, 增加至126000Nm3/h, 同时副产的CO2产品气量也由原来的8000Nm3/h, 增加至16000Nm3/h, 大大减少了碳排放量。

通过此对比图, 我们可以看到, 再重新对系统冷量进行平衡后, 甲醇贫液和富液的温度均降低了10℃左右, 提高了冷量回收率的同时, 也提高的单位甲醇的吸收率。

通过上图, 我们可以看到, 在改造后, 由于处理气量的增加, 由气相带出的甲醇也增多了, 因此甲醇消耗增加;由于未对循环水冷却进行调整, 因此循环水量不变;由于改造后的系统循环量降低, 因此系统的动力消耗及电量消耗得到大幅度降低。由于取消了2台氨冷器, 液氨的消耗也降低了。

但是系统经改造后, 目前还是存在一定的瓶颈和难点, 如在此次改造中, 我们只更换了CO2吸收塔下段的塔盘, 但是在运行中发现, 吸收塔上段的压差较高, 影响了负荷的近一步增加。同时, 由于原料气量的增加, 原料气中携带的水分也增加了, 导致系统中贫液水含量一直居高不下, 因此我们拟在下一步改造中, 将CO2吸收塔上段的塔盘更换为新型高效塔盘, 并对甲醇水塔系统进行改造, 增加甲醇水塔的处理能力, 尽量降低系统水含量, 保障系统安全和设备安全。

4项目改造取得的经济效益

自2014年10月改造后开车至今, 低甲系统已运行近6个月的时间, 经过不断的摸索和工艺调整, 目前各项运行指标和产能已基本达到改造前的预想值。单日甲醇最高产量由改造前的820.17吨上涨至1046.11吨, 日超产224.94吨, 按目前甲醇1900元/吨价格计算, 光此一项就可增收427386元/天, 一年累计增收141037380元。同时, 由于改造后甲醇循环量得到了降低, 电量消耗也由原来的2333kwh/h降低至2167kwh/h, 每天节省电量4000 kwh/h, 节省电费2000元, 按一年运行330天计, 可节省电费660000元。同时回收的CO2气也由原来的8000m3/h增加至16000m3/h, 降低了生产成本的同时, 也大量减少了碳排放, 减轻了环保压力。并且由于取消了粗脱系统, 系统中的甲醇质量也得到提升, 不再使用10W吨精馏对甲醇进行再生, 仅此一项每年节省的资金就近千万元。以上累计年增收近15000万元。

摘要：低温甲醇洗工艺由二步脱硫法改为一步脱硫法所进行的改造内容和实施效果

关键词：二步脱硫改一步脱硫,低温甲醇洗,项目改造