1、第四章凈化工段4.1 凈化崗位操作規(guī)程4.1.1 凈化系統(tǒng)的任務本工段的主要任務就是將氣化送來的部分變換氣進行脫硫和脫碳后， 將合格 的凈化氣送往甲醇合成工段。使凈化氣中的總硫含量 0.1ppm，CQ4%滿足甲 醇合成工段的要求。本工段采用低溫甲醇洗的方法。4.1.2 凈化系統(tǒng)理論知識低溫甲醇洗是一種典型的物理吸收過程， 以工業(yè)甲醇為吸收劑。該法用的甲 醇溶劑可同時或分段脫除氣體中的 H2S、CO2等酸性組分和各種有機硫化物，NH3、 C2H2、C3及 G 以上的氣態(tài)烴，膠質(zhì)及水汽等，能達到很高的凈化度。能把總硫 脫至0.1ppm,同時能把二氧化碳脫至 10X10-8-20 x10-6（vol

2、）。甲醇對氫、一 氧化碳（合成原料）的溶解度相當小，且在溶液降壓閃蒸過程中優(yōu)先解吸， 可通過 分級閃蒸來回吸收，因而有效組分損失很少。隨著溫度降低，H?S CQ 及其他易溶氣體在甲醇中的溶解度增長很快，且 分壓越高，增長越快，而氫、一氧化碳變化不大。隨著吸收溫度降低，甲醇對酸 性組分的選擇性提高。因此在較低溫度下，氣體分壓高時更易于吸收。此外，為 了減少損失（甲醇易揮發(fā)），吸收和解吸過程在較低溫度下進行。低溫下，甲醇對酸性氣體的吸收是很有利的。當溫度從 20E降到-40C 時,CQ 的溶解度約增加 6 倍，吸收劑的用量也大約可減少 6 倍。低溫下，例如-40 C -50C時，H?S 的溶解度又

3、差不多比 CC2大 6 倍，這樣就有可能選擇性地從原料 氣中脫除 H2S,而在溶液再生時先解吸回收 CC2。低溫下，H?S COSffiCQ 在甲醇 中的溶解度與 H2、CO相比，至少要大 100 倍，與 CH4相比，約大 50 倍。因此， 如果低溫甲醇洗裝置是按脫除 CC2的要求設(shè)計的，則所有溶解度和 CC2相當或溶 解度比 CC2大的氣體，例如 COSH2S NH3 等以及其他硫化物都一起脫除，而H2、CO CH4等有用氣體則損失較少。通常，低溫甲醇洗的操作溫度為-30C-70C,各種氣體在-40C時的相對 溶解度，如表 1 所示：表 4.1-40C時各種氣體在甲醇中的相對溶解度氣體氣體的

4、溶解度/H2的溶解度氣體的溶解度/CQ的溶解度H2S25405.9COS15553.6CQ4301.0CH412/CO5/N22.5/H21.0/同樣，根據(jù)氣體在甲醇中的不同溶解度，可采用分級減壓、惰性氣體(氣)氣提過加熱再生解吸的方法回收溶解的有用氣體、以及得到CO2產(chǎn)品氣、H2S 酸性氣體、放空具氣。在低壓(常壓，甚至負壓)下解吸溶解的 CQ 氣，壓力越低解吸量越大，回 收得到的CO2產(chǎn)品越多，但壓力太低 CQ 氣輸送困難，負壓操作則還需要對其 做功才能實現(xiàn)。采用氮氣氣提，可利用通入氮氣打破原有 CO2氣相與液相的平衡，可使 CQ 解吸更徹底些，在正常控制指標內(nèi)通入的氣提氮越多，CO2分壓

5、降低得越多，解吸得越徹底，加氮氣流量的同時也可能增加了尾氣中的H2S 含量。最終采用升溫解吸，即熱再生，使甲醇完全再生得到貧甲醇，同時得到 H2S酸性氣體。H2S 在甲醇中溶解度最大，也就最難解析，采用外來熱源加熱甲醇到沸騰，用精館的辦法使得 H?S 徹底解吸出來。加熱介質(zhì)用量越大，甲醇再 生得越徹底。4.1.3 凈化系統(tǒng)工藝說明(1) 原科氣的預冷來自變換工段的原料氣溫度為40C，壓力為 5.6MPA(A) (100%負荷，其組成(MO% )為 H2：45.95; N2：0.2196 ; CO:19.588 ; Ar: 0.1098; CH4：0.0798;CQ : 33.682 ; H2S

6、 ; 0.1198; COS ; 0.02; HCN; 0.001996; H2O; 0.2301)原料氣首先進入洗氨塔 T1602,在洗氨塔 T1602 中，變換氣經(jīng)高壓鍋爐 給水洗滌，其中氣體中所含的氨溶于水中，這部分含氨廢水排出界區(qū)進入廢 水處理工序。高壓鍋爐給水在進入洗氨塔前，先經(jīng)換熱器 E1622 用循環(huán)水冷卻，將其溫度由 133C降至 42C。由洗氨塔 T1602 塔頂出來的原料氣與循環(huán)閃蒸氣混合，再與噴射的甲醇 混合以除去原料氣中的水分，否則，水將冷凝形成冰或水合物固體并堵塞設(shè)備。而水和甲醇形成的溶液的冰點比水的冰點大為降低，在原料氣冷卻器 E1601 內(nèi)冷卻后不會有結(jié)冰現(xiàn)象。然

7、后原料氣進入進料氣冷卻器E1601 被合成氣、尾氣冷卻到-14.7C,在水分離罐 D1601 中將冷凝下來的水、甲醇混合物分離，分離后的氣體進入甲 醇先滌塔T1601，醇水混合物進入換熱器E1616。(2) H2S/ CQ 氣體脫除甲醇洗滌塔分為上塔和下塔。上塔共分三段。來自貧甲醇泵 P1605 的貧甲醇液經(jīng)水冷器 E1611、甲醇換熱器 E1619、E1609(與來 自T1603塔底去再生的甲醇換熱)、 丙烯冷卻器E1621分別冷卻到 42C、 79C、 -31.5C、-36C后，與來自 T1603 上塔底部經(jīng)甲醇泵 P1601 抽出 的富甲醇液經(jīng)換熱器 E1608 換熱，溫度降至-54.8

8、C 送入 T1601 上塔上段吸收 CQ,使出 T1601 塔項的凈化氣中 CO2含量在 2.75%6(V)左右，總硫含量在 0.1PPM(V)以下。由塔頂出來的凈化氣，經(jīng)換熱器E1618 回收冷量后，溫度由-39C提高到-35.8C,然后進入原料氣冷卻器繼續(xù)回收冷量，溫度提高到31C 左右進入合成工段。 (其組成為 : H2:67.926% ； CO:28.716% ； AR:0.1606%； N2: 0.3234%;CQ :2.75%:CH4：0.1135%; 總硫:0.1PPM以下)吸收 CO2后的甲醇溶液溫度升高，這是由于CO2溶解熱造成的。這部分溶解熱部分通過冷流體冷卻后移走。當上段

9、甲醇溶液升高到-17.6C后抽出，在循環(huán)甲醇冷卻器 E1606 中被來自 H?S 濃縮塔 T1603 上塔底部經(jīng) E1608 后的冷甲 醇(溫度-45C、壓力 0.3894MPA)冷卻到-38C后送回 T1601 上塔中段再次吸收 CO2。當溫度升到-17.4C后再次從中段底部抽出，先經(jīng)丙烯冷卻器E1605 與來自冷凍工段的液態(tài)丙烯換熱至 -26C， 然后進入 E1606中被冷卻到-38C后送 回 T1601上塔下段。這兩次抽出冷卻的目的就是將吸收劑甲醇的溫度冷卻到 最佳吸收溫度，以保證充分吸收。為了降低冷量消耗， 在系統(tǒng)初開車半負荷運行時， 由于負荷較低， 由 T1601 上塔中段底部抽出的

10、甲醇液在 -17C 左右足以完全吸收原料氣中的 CQ，沒必要 再進一步降低溫度，部分甲醇溶液可通過 FV16031 直接進入下塔。另外，若 系統(tǒng)負荷較低，出塔凈化氣 CO,含量低時，也可通過該管線調(diào)整出塔凈化氣 CO2含量，此時僅一半甲醇液進入 E1605 和 E1606 冷卻，其余一半直接返回下塔。溶解熱的另一部分經(jīng)T1601 上塔下段底部富 CO2甲醇液帶出，其溫度為-16.4C,這股溶液分兩部分，一部分經(jīng)甲醇換熱器 E1607 和丙烯冷卻器 E1604 換熱，溫度分別降至-31C和-36C后去循環(huán)氣閃蒸槽D1602，另一部分進入T1601 下塔頂部吸收 H,S 和 COS下塔主要用來脫硫

11、(H2S 和 COS)由于 H,S 的溶解度大于 CQ 溶解度，且硫組 分在氣體中含量要低于 CC2，因此進入下塔的吸收了 CQ 的甲醇液只需一部分 作為洗滌劑吸收 H,S 和 CCS 使進入上塔的氣體中總含硫量在0.1PPM(V)以下。(3)富液的膨脹閃蒸從 T1601 上塔底盤上引出的不含硫富含 CQ 的甲醇液(-16.5C)，經(jīng)甲醇冷 卻器E1607 和丙始冷卻器 E1604 換熱，溫度分別降至-31C和-36C后，通過減 壓閥從5.64MPA(A)減到 1 2MPA(A)進入循環(huán)氣閃蒸槽 D1602,使得溶解的大部 分 H2閃蒸解吸出來。同時從 T1601 下塔底部來的富 H?S 甲醇

12、液，被來自 H2S 濃縮塔尾氣從-14.2C冷卻到-25C,再經(jīng)甲醇換熱器 E1607 換熱，被來自甲醇閃蒸罐 D1604 經(jīng) P1602 泵的甲醇液冷卻到-3C后，再與 T1601 塔頂出來的凈化氣在 E1618 中換熱， 回收凈化氣冷量后，溫度降至-32.4C,經(jīng)減壓閥壓力從5.34MPA(A)降到1.2MPA(A)進入循環(huán)氣閃蒸槽 D1603,其閃蒸氣體與來自 D1602 的閃蒸氣匯合 后一起進入 D1603 頂部除霧器。這股閃蒸氣進入循環(huán)氣壓縮機 C1601 壓縮到 5.6MPA(A) 后，經(jīng)水冷器 E1602 冷卻到 42C送入 E1601 前的進氣管，以回收利用出。CO2氣體的解吸

13、及 H?S 濃縮來自循環(huán)氣閃蒸槽 D1602 底部的不含硫的富 CO2甲醇液，溫度-36.6C，壓力1.2MPA,含CQ為28.5% (MOL)直接進入到H2S濃縮塔T1603塔頂再次降壓 至0.205MPA進行 CQ 閃蒸解吸，閃蒸液作為塔中段含硫甲醇液中閃蒸出的上 升氣中 H2S 及 COS 的洗滌液，以保證 T1603 塔頂尾氣的 H2S+COS 低于 25PPM(V)。從 D1603 底部來的同時溶解有 CO2和 H2S 的甲醇液，進入 T1603 塔中部閃 蒸解吸，其壓力為 0.2368 MPA(A)，溫度為-57.1C。同時解吸的 H2S COS 被 來自塔上部的不含硫的富 CO2

14、甲醇閃蒸回流液洗滌重新進入甲醇液中。從 T1603 塔中部升氣管塔板上經(jīng) P1601 抽出的一股甲醇液作為低溫冷源，對進入 T1601 的貧甲醇液在甲醇換熱器 E1608 種進一步頂冷， 自身溫度由 -59.4C升高到-44.8C后，進入循環(huán)甲醇冷卻器E1606 中，以移走 T1601 中甲醇吸收 CQ 產(chǎn)生的熔解熱，溫度升高至 -38.6C進入閃蒸罐 D1604 進行氣液分 離。由閃蒸罐 D1604 分離出的氣體進入 T1603 塔中部，線續(xù)回收其中的含硫 氣體。為充分利用冷量，由閃蒸罐 D1604 底部出來的甲醇液經(jīng)甲醇泵 P1602 抽 出進入換熱器 E1607 作為冷源對富甲醇液進行預

15、冷，溫度升高至 -27.4C進入 T1603 下塔頂部進一步解吸 CO2并回收其中的含硫氣體。為使甲醇液中的 CO2能夠充分地解吸，在 T1603 塔底部引入 0.55MPA(A), 40C 的氣提氨氣，用以破壞原系統(tǒng)內(nèi)的氣液平衡，降低 CO2和 H2S 的氣相分壓，使溶解的 CQ 進一步解吸。而同時解吸的 H2S 被回流液洗下來。解吸出來的CQ尾氣以0.205MPA(A)， -61.6C離開T1603塔頂， CQ含量 達 87.4%,212.1%, H2S 大約 55PPM。經(jīng) E1603 和 E1601 回收冷量后以 31C進入尾氣洗滌塔T1607，通過脫鹽水洗滌尾氣中夾帶的甲醇，使尾氣達

16、到環(huán) 保排放標準離開界區(qū)送火炬或放入大氣當中。從 T1603 塔升氣管塔板上經(jīng) P1601 泵抽出的一股甲醇液由于在上塔內(nèi)這 股液體不斷減壓并解吸出 CQ 溫度降為-59.4C。在返回 T1603 塔底解吸 CQ 前， 其冷量在E1608.E1606 E1607 中進行回收。從這塊塔板上引出的液體的溫度是全甲醇洗工序中最低的出 T1603 塔底的富 H2S 甲醇液經(jīng) P1603 泵送入甲醇換熱器 E1609、過濾器S1601(250um)、甲醇換熱器 E1619,與進入 T1601 的貧甲醇進行換熱，以降低貧 甲醇液的溫度，自身溫度分別提高到 1C和 34.3C,進入氮氣氣提塔 T1606 頂

17、部， 通過塔底通入的氨氣氣提，使甲醇液中的 CQ 進一步解吸，解吸出的 CQ 氣連同 氣提氮氣起進入T1603 下塔上段，塔底出來的富 H?S 甲醇液經(jīng)甲醇泵 P1604 送甲 醇換熱器 E1610 換熱后，溫度提高到 85.8C 進入熱再生塔 T1604 中。從 H2S 分離罐 D1607 分離出來的 35C的甲醇也進入 T1603 塔底。為保證出甲 醇洗的富 H2S 組分中含 H2S 不低于 25%為克勞斯硫回收工序提供合格原料氣， 系 統(tǒng)初開車時從D1607頂分離出的H2S富氣中一部分重新循環(huán)回 T1603塔底部(含 CO2：46.1%，含 H2S: 33.1%)，將所攜 CO2進一步汽

18、提分離，H?S 得到再濃縮。(5) 甲醇再生從 T1606 塔底進入 T1604 塔的甲醇液在此塔內(nèi)完成甲醇再生，再生的甲醇作 為貧甲醇循環(huán)利用。富含 CQ、H2S、COS 的甲醇液被來自塔底再沸器 E1612 加熱及甲醇/水分離 塔頂?shù)募状颊羝麣馓幔?使 CQ、 H2S、 COS 全部解吸。 再沸器 E1612 用低壓蒸汽加 熱向.T1604提供熱量。解吸出的氣體離開 T1604 塔頂(0.31MPa,91C，含甲醇 85.5%，CC2：7.1%, H2S :5.1%)首先進入 T1604 回流冷卻器 E1613 被水冷卻，冷凝下來的 液體在回流槽 D1606 中分離后經(jīng)回流泵 P1606

19、送入 T1604 塔項回流。氣體進入 H2S 冷卻器 E1614 和丙烯冷卻器 E1617,再在 H2S 分離器 D1607 中分離， 分離的液體 送回 T1603塔底。分離的氣體經(jīng) H2S 冷卻器 E1614 復熱后送入克勞斯裝置。在系統(tǒng)初開車時，由于負荷較低，H2S 分離器 D1607 中分離出的氣體再次返 回T1603 下塔中部提濃。再生后的貧甲醇以 0.34MPa, 98.5C離開 T1604 塔左室，經(jīng)貧甲醇冷卻器 E1610冷卻后進入甲醇收集槽 D1605 定期補充的甲醇也加入到此槽中，經(jīng)貧甲 醇泵 P1605 從D1605 抽出的貧甲醇壓力升到 7.0MPa (A)，在水冷卻器

20、E1611 中 被冷卻后分成兩股，大部分經(jīng) E1619 E1609 E1621、E1608 分別冷卻到 7.9C、 -31.5C、-36C和-54.8C進入 T1601 塔項作為洗滌劑，另一部分作為噴射甲醇 送入原料氣冷卻器 E1601 前的原料氣總管中。T1604 塔右室的甲醇液經(jīng)甲醇泵 P1606 抽出，在 S1602 過濾后(2.5um) 一部 分與左室出口液體匯合去 E1610,另一部分經(jīng) T1605 進料加熱器 E1616 冷卻到 73.2C作為T1605 塔的回流液，同時將所攜帶的一部分水分離掉。(6) 甲醇/水分離從 D1601 分離罐來的甲醇水混合物，經(jīng) E1616 加熱到 7

21、3.2C 后，進入 T1605塔進行甲醇 / 水蒸餾分離醇/水分離塔 T1605 塔底再沸器 E1615 的加熱介質(zhì)為低壓蒸汽。塔頂?shù)募状?蒸汽直接送入 T1604 塔中部作為熱再生塔的氣提氣。由塔底分離的廢水經(jīng)廢水熱交換器 E1620 與來自尾氣洗滌塔 T1607 的含醇廢 水換熱，溫度降至 51.5C 送往廢水處理工段。由尾氣洗滌塔 T1607 的含醇廢水，經(jīng)廢水熱交換器 E1620 換熱后，溫度提高 到115C,進入醇/水分離塔 T1605 中部進行精餾，分離其中的甲醇。醇/水分離塔T1605塔頂回流液來自T1604塔右室， 含水0.54%,CH3OH: 99.5%, 直接進入 T160

22、5 塔板。(7) 堿液定量給料系統(tǒng)由于進入低溫甲醇洗系統(tǒng)的變換氣中含有一定量的 HCN 約 2000ppm),該部 分HCN 在原料氣預冷時溶于水分離罐 D1601 分離出的醇水混合物中，該混合物進 入醇 1水分離塔 T1605 分離甲醇，HCN 將由醇/水分離塔 T1605 塔項進入甲醇循 環(huán)系統(tǒng)，高濃度的 HCN 各導致甲醇循環(huán)系統(tǒng)的腐蝕，通過加入 NaOH 使 HCN 生成 鹽由醇/水分離塔 T1605 塔底廢水中排出。由精餾工段(802)提供的堿液(NaOH 濃度 10%)， 以 120KG/H速率與來自 D1601 分離罐來的甲醇水混合物混合后進入醇/水分離塔 T1605。(8) 其

23、它為了降低甲醇消耗，本工段還設(shè)有甲醇收集槽D1608。將收集在集管內(nèi)的所有排放甲醇或泄漏甲醇匯入D1608。由甲醇泵 P1609 將 D1608 內(nèi)廢甲醇循環(huán)回醇 /水分離塔 T1605 進行提濃，在系統(tǒng)停車時送往甲醇貯罐 V2301。定期補充到 D1605 的新鮮甲醇來自甲醇中間罐區(qū) 191B 的精甲醇貯槽 V2302 及相應的精甲醇給料泵 P2302。原始開車時系統(tǒng)充液由中間罐區(qū)甲醇泵 P2301 將粗甲醇罐 V2301 中的精甲醇打入 D1605 或 H2S 濃縮塔 T1603 底部。4.2 凈化工段主要設(shè)備1. 主吸收塔主吸收塔為填料塔，其目的是用低溫甲醇洗的方法將部分變換氣中的CO2、H2S 和 COS 等雜質(zhì)除去。主吸收塔分為四段，最下段為脫硫段，以上三段為 脫碳段。原料氣從吸收塔下部進入與上部進入的低溫甲醇液逆流接觸。吸收塔塔 頂為脫除了酸性氣體的合成氣，經(jīng)過換熱后進入合成工段。吸收塔底部為吸 收了酸性氣體的甲醇液，這些甲醇液進入后面進行解吸，得到再生的甲醇。 為了降低吸收了二氧化塔的