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1、2006年12月第29卷第6期Large Scale Nitroge nous Fertilizer In dustryDec 12006V ol 129N o 16低温甲醇洗系统改造方案探讨韩广明张丽芸薛援(中石油乌鲁木齐石化公司化肥厂，摘要置低温甲醇洗系统存在的主要问题，改造的工艺技术路线及其特点，提出关键词 中图分类号126文献标识码:B文章编号：100225782(20060620371203中石油乌鲁木齐石化公司一化肥合成氨装置原设计采用德国林德公司低温甲醇洗一步法脱硫、脱碳的五塔流程，以甲醇为吸收剂，在低温高压下吸收CO 2和H 2S ,属于物理吸收；吸收后的溶剂采用减压解吸、汽提
2、和加热再生后循环使用。一化肥实施原料渣油改天然气及扩能改造后，送入低温甲醇洗单元的变换气主要特征表现为不含H 2S ,C O 2含量明显下降。在现有工艺流程的条件温甲醇洗系统的影响较大：C O2产量下降直接影响尿素负荷，如何尽可能多的回收C O 2,以满足尿素生产需求；AX J vJ v®0 弋t IT7 辿若尿素按照原设计负荷生产,C O 2产量应达到1279km ol/h ,C O 2的回收率必 须从原来的6511%提高到88%。原料气中C O 2浓度降低，造成甲醇富液中C O 2浓度下降,使解吸后的甲醇溶液温度升高；由于进吸收塔贫液温度升高，使其吸收CO2的能力下降，涉及到如何
3、维持低温甲醇洗系统在合理的温度下稳定操作。以 上是本次改造中要致力于解决的两大问题。表1油改气前后进入低温甲醇洗的原料气摩尔组成组分流量/km ol ? h -1CO 2H 2N 2H 2S H 20 Ar +CH 4下,供尿素生产的C O 2产量与氨产量将出现不平 衡现象。所以必须对现有低温甲醇洗装置进行改造，增产C02以满足扩能的需要。本次低温甲醇洗改造立足于国内技术，应用大连理工大学化工学院的低温甲醇 洗专利技术，采用其RPS模拟软件及数据库进行改造的工艺计算，由中国石化宁波 工程公司完成工程设计。整体改造工作将于2007年6月底完成,2007年9月进行试车工作。1油改气前后原料气的变化
4、及影响改造前606217013414016257010010010004010011010054010250改造后557412012600016970010159010000010014010123010134油改气后进入低温甲醇洗的原料气组分发生了较大的变化，见表1从表1中可以看出，进入低温甲醇洗的原料气有如下主要变化：二氧化碳的摩尔 浓度下降了近8%;硫含量由原设计的400X10-6降至极少;氢气量由原设计的 379314km ol/h增加到388512km ol/h ,增加了 214%。原料气硫含量的降2改造方案211维持系统温度的方案低温甲醇洗系统溶液温度升高，将造成净化气中CO2含量
5、指标达不到设计要 求,从而影响整收稿日期:2006207217;收到修改稿日期:2006211224作者简介：韩广明,男,1972年出生,工程师,1995年毕业于成都科技大学无机化工专业,现在中石油乌鲁 木齐石化公司化肥项目部从事合成氨工艺技术管理工作。联系电话:09912690116各低，有利于系统的运行氧化碳含量降低对低3722006年第29卷个合成氨生产，解决这一问题的途径如下1向系统中补充冷量。系统温度升高是由于原料气中CO2浓度降低,使得甲醇富液中C O 2浓度下降,温度较低,难以补加氨冷，进而造成解吸后甲醇溶液温度升高,进吸收塔贫液温度升高。所以，往系统中补充冷量就是要找到合适的位
6、置，即 温度较高的物流，增加氨冷器或加大已有氨冷器的冷负荷。2减少甲醇循环量。主要目的是提高甲醇富液中 C O 2的浓度,通过减少甲醇 循环量,可以缓解甲醇富液中CO2液温度升高的问题，不宜太小。3将部分CO2送回到低温甲醇洗的原料气入口。将部分 CO2产品气或尾气 压缩后返回到低温甲醇洗原料气中，以提高变换气中C O 2浓度,使其与原设计值相 当。但这需要投资增加压缩机，同时压缩功耗相当可观。从以上3种方案来看,单纯将C O 2（或含N 2尾气循环返回原料气中，虽然可以提高原料气中C O 2的浓度,使低温甲醇洗 内部的操作工况与原设计相当，从而解决低温甲醇洗系统温度升高的问题，但是该方 法的
7、功耗较大。而采用合适的改造方案，必须要保证净化工艺气和送尿素的 C O 2 合格,同时甲醇溶液的循环量应在设计的操作范围内，使装置总的操作性能不发生大 的变动,这样现有的各主要设备可以不进行改造。因此本次低温甲醇洗改造中采用 了向系统中补充冷量及减少甲醇循环量相结合的方式 ，使改造后的系统在设备投资 与操作费用之间达到最佳平衡。212提高二氧化碳回收率的解决方案由于变换气中CO2含量大幅度减少，要满足尿素生产的需求，就必须尽可能多 的回收C O 2。现有的低温甲醇洗装置 C O 2损失主要有两处：放空尾气中带出的C O 2;甲醇精馏塔塔顶的H 2S尾气带出系统的C O 2。相应的解决二氧化碳回
8、收率 的问题有2个方案:在系统外将排放出系统的C O 2回收回来；尽可能的减少两处的 损失量。在低温甲醇洗系统中回收 C O 2可以从冷区（二氧化碳解吸塔/硫化氢浓缩 塔进行回收,也可以从热区即甲醇精馏塔的尾气中进行回收。从甲醇精馏塔的尾气 中回收C O 2技术上比较容易，因为改造后进系统中的原料气中没有 H 2S ,所以甲醇精馏塔塔顶的尾气中已不 含硫,可完全回收。从尾气中回收 C O 2可采用PS A回收或ME A、M DE A等回 收，甚至可直接压缩返回原料气中，但是这需要另外增加设备，并且能耗较大。由于 该尾气中C O 2纯度稍低（96% ,且含有约01063%的氢,不能直接进入C O
9、 2产品气 中,所以要回收这部分C O 2。因此，在本C O 2的方案，只2, C O 2的N 2汽提而采 用降压（必要解吸的办法，降压得到的气体可直接作为 C O 2产品气;方法之二仍采 用N 2汽提,但要减少去CO2汽提的甲醇液量或降低去N 2汽提甲醇液中C O 2 含量。由于C O2在甲醇中的溶解度的限制，所以提高二氧化碳的回收率的有效手 段应是采用降压解吸与N 2汽提相结合的办法。213改造的工艺路线综合上述各种问题的解决方案，在原系统设备尽量不动、投资尽可能少的原则 下，确定的改造总方案是：由于原料气中CO2浓度的降低，系统整体温度较低，原来 向系统补充冷量的氨冷器难以补充充足的冷量
10、，通过采用增加氨冷器或增加氨冷负 荷方式,往系统中补充冷量；适当减少甲醇循环量，特别是贫甲醇循环量，以提高甲 醇富液中C O 2的浓度；采用降压解吸与N 2汽提相结合的方式，以得到更多的C O 2,同时减少了去N 2汽提甲醇中C O 2的含量,也就减少了 C O 2的损失。在研究各种改造措施以及对工艺条件进行充分的论证和优化后，最终形成以下的改造工艺方案：1在原1#甲醇闪蒸罐前新增加1个氨冷器,调整二氧化碳解吸塔、硫化氢浓缩 塔塔底部温度，降低汽提氮尾气带出的甲醇含量。由于随着入口工艺气中CO 2含量的降低，二氧化碳吸收塔的下塔温度会降低，系统的其余氨冷器的负荷发生了变化 其总的冷负荷比原有的
11、负荷降低 4316%,即使加上新增加的氨冷器的冷负荷（214G J/h，改造后总的氨冷负荷也未增加,且比原有负荷降低了 1119%,节省了冷量,改造后氨冰机的负荷没有增加2调整贫甲醇的循环量,由原设计的417418km ol/h降低到392418km ol/h。这样既可以第6期韩广明等1低温甲醇洗系统改造方案探讨373维持CO2在甲醇溶液中的饱和度，又可以减少改造后的动力消耗3在原硫化氢浓缩塔后面增加1个新的汽提塔，该汽提塔的操作压力与原硫化 氢浓缩塔下塔相当；同时在硫化氢浓缩塔底新增加1台甲醇泵,将硫化氢浓缩塔底出 来的甲醇打到新汽提塔顶部；从新汽提塔塔顶出来的气体作为尾气，通过新增加的 换
12、热器与部分原料气换热复热回收冷量后离开系统。原硫化氢浓缩塔的操作压力 （绝由0118MPa降低至0113MPa ,达到增加解吸出来送往尿素装置的二氧化碳产量 的目的。改造步骤原设计有2解吸塔、1力（绝为0113MPa ,的甲醇液送入此闪蒸罐，闪 蒸的气体送到硫化氢浓缩塔上塔，液体用泵送到下塔，同时还需要将上下塔隔开； 硫化氢浓缩塔上下两塔隔开后，将上塔再隔成两段，下段相当于闪蒸罐，相当于将前 一个方案新增加的闪蒸罐移到硫化氢浓缩塔上塔下段 ，其他的改造与前方案相同。 这2个方案的优点是投资较省，缺点是需要对硫化氢浓缩塔进行改造，特别是上下塔 之间需要隔断，而且上下塔还存在压差，设计和施工较困难
13、。所以最终选择的措施是 在硫化氢浓缩塔后面增加1个汽提塔,虽然投资略大一些，但是对硫化氢浓缩塔无需 做改动,易于施工，方案更可靠。4原二氧化碳解吸塔压力（绝升高到0140MPa左右,这样可以减少尿素装置 C O 2产品气的压缩功。5适当降低新增汽提塔的汽提氮气用量,由原设计的5800m 3/h降到4000m 3/h。汽提氮气量的减少，进一步减少了甲醇损失，同时使得新增汽提塔的操作压力 可以适当降低。3结束语,对高压台尾气与原料气；,而改造后原有氨冷负荷均小于原设计值，传热面积 充裕,系统温度能够维持在所要求的温度。低压区的原硫化氢浓缩塔塔顶压力（绝由0118MPa降到0113MPa ,将硫化氢
14、浓缩塔的汽提作用移至塔外,同时在硫化氢浓 缩塔后增加1个汽提塔及甲醇溶液输送泵，从而减少了硫化氢浓缩塔本体改造的难 度并提高了操作的可靠性。二氧化碳解吸塔操作压力增加011MPa ,使得二氧化碳解吸塔、硫化氢浓缩塔间的压差增加，增大了两塔间液体流动的推动力。对高压区 和低压区的改造都达到了最简化。综上所述，中石油乌鲁木齐石化公司一化肥低温甲醇洗装置改造后，与原装置操作方法相当，同国内同类型装置的改造比较，该方案易于施工、节省投资（最终的方 案投资要比可研报告的投资节省1500万元、安全可靠。DISCUSSION ON REVAMPING SCHEDU L E OF RECTISOL SYSTE
15、MH an G uangming , Zhang Liy un and Xue Yua n（Chemical Fertilizer Plant o f Urumqi Branch Co. , PetroChina , Urumqi ,830019Abstract Prese nts the main problems existed after the revam ping project of the amm onia plant of Urumqi Branch C o. ,PetroChina , in which residual oil feed was replaced with
16、n atural gas , pro 2poses revam ping schedule of rectis ol system accord ing to the technical s ources , process route and its characteristics.K ey w ords :rectis ol , revam pi ng , revam ping schedule外资承揽中油集团大型化肥装置合同哈尔德托普索公司、斯纳姆帕洛盖蒂公司和东洋工程公司承揽中国石油集团大 型化肥装置合同，该大型化肥联合装置建在新疆自治区塔里木盆地，该联合装置能力为1500t/d合成氨和2640t/d尿素，将是中国石油集团最大的单系列化肥装置。上海擎督信息科技有限公司金秋石化科技传播工作室钱伯章