用林德低溫甲醇洗和液氮洗工藝凈化部分氧化法氨合成氣-wenkub.com
2025-05-28 01:17 本頁面
【正文】 與其他物理或化學洗滌工藝相比，林德低溫甲醇洗工藝的低溶劑循環(huán)量以及使用其專有設計的繞管換熱器為裝置提供了卓越的經(jīng)濟性，也為今后增加單列裝置的產(chǎn)能留有余地。 中國云南天安公司的RWU+NWU裝置空視圖15 CO/甲醇合成氣吳涇/上海德士古煤制氣一級低溫甲醇洗深冷CO分離（冷箱）NWU總共有30多套工業(yè)裝置。 t/h中壓蒸汽 液氮洗只是吸附器再生時要消耗少量高壓蒸汽和冷卻水，冷箱置換要用低壓N2。COS/%5 10－61 10－6Ar/%12 物料平衡表2是以通用/德士古油氣化為基礎的1000 t/d合成氨裝置中低溫甲醇洗與液氮洗裝置的一個典型物料平衡。圖12 ⑵ 所有硫化合物以高濃度汽流送至界區(qū)，以便進一步處理（如在克勞斯裝置中）⑶ 副產(chǎn)的CO2純度高，適合尿素合成。氣頭的正常壓力在30～80 bara之間，甚至更高。在這種情況下，吸收塔必須設計成脫水而非脫甲醇，且殘余CO2成分還會高一些。除氨合成本身需要的氮氣外（通過塔槽氮氣的損失只有3%～4%），液氮洗的公用工程消耗非常低，沒有多少公用工程消耗。⑸ NWU冷箱內的所有設備和管道/閥門用鋁或不銹鋼制造，全部為焊接連接，不會發(fā)生法蘭泄漏，閥門從冷箱外壁就可進行操作，便于維護。例如，PSA裝置會加大上游合成氣裝置的規(guī)模約10%，同時它也要相應增加原料供應量。圖10如圖10所示，液氮洗滌包括以下部分。⑴ 在冷箱中引入氣態(tài)的高壓N2，通過冷箱內部的焦－湯效應產(chǎn)生冷量，將N2液化，再用于除去原料H2中CO、Ar和CH4等雜質。世界上沒有任何公司在深冷工藝開發(fā)以及綜合業(yè)績上能望其項背。一般林德低溫甲醇洗裝置設計配4～6臺繞管換熱器。因為繞管換熱器允許在較小的溫差下運行，從而最大程度地減少了甲醇的循環(huán)量。⑴ 降低了總投資費用?？偟脑瓌t是：非變換原料氣的微量組分比變換氣復雜一些，因為變換催化劑將某些微量組分脫除到一個可耐受的限度。好的一面是冷甲醇完全能將這些微量組分從原料合成氣中脫除；不好的一面是這些微量組分會在甲醇中逐漸富集，在循環(huán)溶劑中積聚到不可耐受的水平。⑴ 使用條件高于環(huán)境溫度的塔板⑵ 再沸器管子⑶ 甲醇/水分離塔進入加熱器的管子這種選材是經(jīng)過許多運行裝置的廣泛經(jīng)驗驗證了的。⑹ 合成氣純度降低（含硫）⑺ 產(chǎn)品CO2純度降低⑻ 溶劑補充費用增加⑼ 還得考慮發(fā)泡和腐蝕問題7⑷ 如果下游需要深冷工藝如NWU，aMDEA需要冷凍裝置用來預冷卻氣體，即使該裝置的規(guī)模要比低溫甲醇洗小，但它也是需要的。⑴ 與低溫甲醇洗相比，由于吸收CO2能力差，作為高壓氣化后續(xù)工藝的aMDEA溶劑的循環(huán)率要高得多（即便采用更為復雜的二段aMDEA設計亦如此），導致裝置規(guī)模增大。CO2分壓在8 bar以上，低溫甲醇洗工藝的冷甲醇吸收能力最強。蒸汽/美元/t因此，低溫甲醇洗具有絕對的優(yōu)勢。圖7為低溫甲醇洗與PEGE洗滌系統(tǒng)公用工程消耗的比較。⑷ 甲醇是非腐蝕性的，而且較之PEGE溶劑，其價格非常便宜，容易采購。⑵ 甲醇具有化學及熱穩(wěn)定性，而PEGE溶劑隨操作時間的增長其組分會改變。⑶ 大多數(shù)設備如換熱器，機泵以及某些塔器都以液體負荷來設計尺寸，因此低溫甲醇洗比PEGE系統(tǒng)要小些。從圖6我們可以得出以下結論。但顯而易見的是到目前為止這種大量的增加還無法在下游的酸氣脫除和合成氣凈化系統(tǒng)利用Capex/Opex還原工藝予以補償。PEGE溶劑的主要優(yōu)點在于對H2S的選擇性比CO2還高一些，即加入的原料CO2氣只有約20%被脫除，而非CO2被大量脫除，結果是：對于合成氨裝置，還需要用其他的措施來脫除原料氣中余下的80% CO2，首選工藝是PSA氫氣凈化工藝。5 甲醇作為溶劑與聚乙烯乙二醇乙醚（PEGE）的比較由于H2S和CO2在甲醇中的高溶解性，溶劑的循環(huán)量相當?shù)?，與其他物理洗滌系統(tǒng)，如采用聚乙烯乙二醇乙醚（PEGE）作為溶劑的系統(tǒng)（UOPSelexol174。2004年，林德公司簽定了3套殼牌煤氣化采用低溫甲醇洗工藝的合同。全世界有近40套已建或在建的低溫甲醇洗裝置都是林德公司設計的，可以說林德公司的低溫甲醇洗工藝用于通用/德士古及殼牌公司以煤和石油為原料的制氣裝置上占據(jù)了統(tǒng)治地位，也有的用在以瀝青和Eureka瀝青為原料以及高溫Winkler和Koppers煤氣化裝置上。由于單級低溫甲醇洗裝置只需要一個洗滌塔和一個氣體冷卻段，因此其投資節(jié)省是顯而易見的。 用于合成氨/尿素廠的兩級低溫甲醇洗工藝流程林德公司主要致力于設計先進的一級低溫甲醇洗系統(tǒng)（圖5）。 用于變換及非變換原料氣的低溫甲醇洗工藝組合3 采用一級還是兩級低溫甲醇洗工藝？傳統(tǒng)的兩級低溫甲醇洗系統(tǒng)（圖4），H2S/COS先在變換的上游脫除，CO2在變換的下游脫除，每一步都在一個單獨的洗滌塔中進行。對于后一種情況，低溫甲醇洗裝置可設計為同時處理變換和非變換的原料氣（如CO和甲醇聯(lián)產(chǎn)），見圖3。 標準一級低溫甲醇洗裝置簡明流程圖商業(yè)級低溫甲
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