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-在線瀏覽
2024-07-11 01:17本頁(yè)面
【正文】 配有純CO2回收的標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)低溫甲醇洗裝置（RWU）簡(jiǎn)明流程見圖2。 標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)低溫甲醇洗裝置簡(jiǎn)明流程圖商業(yè)級(jí)低溫甲醇洗裝置遍布世界各地，用于氫氣、氨合成氣、甲醇合成氣、純CO或羰基合成氣的純化。其最大的優(yōu)勢(shì)是低溫甲醇洗工藝與下游低溫分離系統(tǒng)（冷箱）組合，因?yàn)榈蜏丶状枷囱b置向低溫分離裝置提供冷干原料氣。對(duì)于后一種情況，低溫甲醇洗裝置可設(shè)計(jì)為同時(shí)處理變換和非變換的原料氣（如CO和甲醇聯(lián)產(chǎn)），見圖3。通過優(yōu)化貧液/半貧液設(shè)計(jì)可減少因熱再生損失的溶劑量，加上林德低溫CO冷箱的有效組合，顯著改善了工藝的總體經(jīng)濟(jì)性。 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(jí)還是兩級(jí)低溫甲醇洗工藝？傳統(tǒng)的兩級(jí)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(gè)單獨(dú)的洗滌塔中進(jìn)行。操作壓力通常低于55 bar。 用于合成氨/尿素廠的兩級(jí)低溫甲醇洗工藝流程林德公司主要致力于設(shè)計(jì)先進(jìn)的一級(jí)低溫甲醇洗系統(tǒng)（圖5）。在氣體變換時(shí)需要使用耐硫變換催化劑，為保持催化劑活性，還要求要有一定的H2S濃度。由于單級(jí)低溫甲醇洗裝置只需要一個(gè)洗滌塔和一個(gè)氣體冷卻段，因此其投資節(jié)省是顯而易見的。 用于合成氨/尿素廠的一級(jí)低溫甲醇洗工藝流程4 低溫甲醇洗的商業(yè)業(yè)績(jī)低溫甲醇洗工藝是得到充分驗(yàn)證的工藝，在選擇性地脫除煤或油制合成氣體中的H2S/CO2方面有大量成功運(yùn)行業(yè)績(jī)。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(shè)計(jì)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。這五套裝置用于通用/德士古公司煤氣化裝置的后續(xù)工段，于上世紀(jì)80年代開始商業(yè)運(yùn)行，運(yùn)行非常成功、可靠。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。另一套為雙系列裝置，在中國(guó)內(nèi)蒙，用于煤液化氫氣的凈化。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(dāng)?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。、ClariantGenosorb174。PEGE溶劑的主要優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)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(jié)果是：對(duì)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。在這種工藝中，傳統(tǒng)PSA裝置的H2回收率可以達(dá)到90%，如果再用氮?dú)鈨艋脑?，H2的回收率還可再提高幾個(gè)百分點(diǎn)，但這是有局限的，特別是在高壓條件下。但顯而易見的是到目前為止這種大量的增加還無(wú)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(bǔ)償。 甲醇與聚乙烯乙二醇乙醚比較從圖6中可以看出，在典型操作條件下，CO2和H2S在甲醇和PEGE中具有不同的溶解度，PEGE溶劑對(duì)CO2/H2S之間的選擇性要好些。從圖6我們可以得出以下結(jié)論。通常情況下不需要用膨脹透平來回收電能。⑶ 大多數(shù)設(shè)備如換熱器，機(jī)泵以及某些塔器都以液體負(fù)荷來設(shè)計(jì)尺寸，因此低溫甲醇洗比PEGE系統(tǒng)要小些。⑴ 上游不需要加氫工序，因?yàn)镃OS（COS總是存在于煤或油制氣中）能被完全脫除。⑵ 甲醇具有化學(xué)及熱穩(wěn)定性，而PEGE溶劑隨操作時(shí)間的增長(zhǎng)其組分會(huì)改變。如果下游配套使用低溫工藝（液氮洗或H2/CO分離工藝），從低溫甲醇洗系統(tǒng)出來的氣體溫度非常低具有很大的優(yōu)勢(shì)，從而節(jié)省低溫工藝的設(shè)計(jì)費(fèi)用。⑷ 甲醇是非腐蝕性的，而且較之PEGE溶劑，其價(jià)格非常便宜，容易采購(gòu)。⑹ 不會(huì)有發(fā)泡問題。圖7為低溫甲醇洗與PEGE洗滌系統(tǒng)公用工程消耗的比較。這些數(shù)據(jù)是為中國(guó)一個(gè)日產(chǎn)1200 t的合成氨廠計(jì)算的，其原料氣來自通用/德士古的煤氣化工藝，壓力33 bara，借用1995年中國(guó)當(dāng)?shù)乇阋说墓霉こ虄r(jià)格值。因此，低溫甲醇洗具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。 低溫甲醇洗與PEGE洗滌工藝的公用工程費(fèi)用比較（按1995年中國(guó)的公用工程費(fèi)用計(jì)算）表2蒸汽/美元/t汽提N2/美元/m3CO2分壓在8 bar以上，低溫甲醇洗工藝的冷甲醇吸收能力最強(qiáng)。圖8⑴ 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(fù)雜的二段aMDEA設(shè)計(jì)亦如此），導(dǎo)致裝置規(guī)模增大。⑵ 大得多的設(shè)備和管道尺寸，致使單臺(tái)裝置能力下降。⑷ 如果下游需要深冷工藝如NWU，aMDEA需要冷凍裝置用來預(yù)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。⑸ aMDEA工藝產(chǎn)生低濃度的H2S組分，不適合克勞斯工藝，由于CO2負(fù)荷大，硫回收裝置不得不設(shè)計(jì)成能容納很大的氣量，并且還需要特殊的技術(shù)如液體氧化還原SRU工藝，其運(yùn)行成本高（化學(xué)品補(bǔ)給）。⑹ 合成氣純度降低（含硫）⑺ 產(chǎn)品CO2純度降低⑻ 溶劑補(bǔ)充費(fèi)用增加⑼ 還得考慮發(fā)泡和腐蝕問題7所有管道及幾乎全部設(shè)備都可
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