(柳州化工股份有限公司,广西 柳州545002)
[摘 要]主要介绍了400 kt/a总氨原料气醇烃化基本原理、工艺流程及改造、开车过程,以及醇烃化替代铜洗工艺所取得的效益。
[关键词]醇烃化;原料气;净化;催化剂升温还原;运行
[中图分类号] TQ 113.26+4.3[文献标识码]B[文章编号]1004-9932(2012)
我公司在合成氨一系统挖潜节能技改项目中采用湖南安淳高新技术有限公司(以下简称安淳公司)的合成氨原料气醇烃化精制工艺技术,淘汰了高能耗、高污染的铜洗工艺。醇烃化精制项目于2010年8月开始施工建设,2011年5月投入运行,到目前为止装置运行状况良好,经济效益和社会效益明显,现总结如下。
1 基本原理
利用甲醇化、烃化反应的方法来净化精制合成氨原料气,使合成氨原料气进入氨合成工段之前的气体中的CO、CO2总量小于10×10-6。
甲醇化:
烃化:
2 工艺流程及改造
2.1 工艺流程
高压机五段送来的脱碳气(10~11 MPa、40 ℃)与循环气汇合进入油水分离器分离油污,然后分成两部分:一部分气体(约20%)从醇化塔下部进入内外筒环隙,由下而上进入冷管束,移走第三段的反应热,出冷管束的气体进入混合分布器Ⅱ,少量气体用作零米冷激气和层间冷激气;绝大部分气体(约80%)进入醇化预热器,被加热至130~140 ℃后进入醇化塔下部换热器,与醇化塔气体换热后温度升高至190~210 ℃,经中心管进入催化剂床层,在第一绝热层反应后,进入混合分布器Ⅱ,与出冷管束的气体混合后进入第二绝热层反应,出第二绝热层的气体进入气体混合分布器Ⅰ,与从塔外引入的少量冷气混合后进入分气筒,气体流向由轴向变为径向。气体从圆心方向流向径向筐与内筒的环隙。出中部径向筐的气体受支架套筒锥形桶的作用,沿径向筐与内筒环隙向下进入下径向筐,气体由圆周方向径向通过下绝热层,流向径向筐中心的换热器,从换热器外壳进入换热管间,由上折流而下,与进塔气体换热以后出塔。出塔气体(140~150 ℃)进入醇化预热器,温度降至70~80 ℃,然后进入醇化水冷器进一步降温至25~35 ℃,再进入醇化物分离器,将粗甲醇分离下来送入粗醇中间槽。醇后气体一部分在系统循环[醇后气(CO+CO2)超标时],一部分被送入烃化工序。醇化物分离器后的气体,小部分(约30%)进塔的内外筒环隙,与绝大部分醇后气(约70%)汇合,进入塔前预热器。极小部分从大盖外引进混合分布器,在升温还原过程中用以控制第二绝热层以下的催化剂温度。
被塔前预热器加热的气体(100~110 ℃)进入烃化塔,从塔下部进入塔内换热器,与出塔气体换热后,经中心管进入催化剂床层;在上绝热层反应后的气体进入气体混合分布器,与从塔顶引入的少量醇后冷气混合降温后进中绝热层反应;出中绝热层的气体进集气罩,在集气罩的作用下,气体进入径向筐与内筒的环隙,由圆周方向径向流向塔内换热器外壳,从外壳表面进入换热器管间,由上而下折流出塔。出塔气(110~120 ℃)进入烃化塔前预热器管内(上进下出),降低温度后(50~60 ℃)进入烃化物分离器,再经水冷器降温至30 ℃后进入烃化氨冷器。出氨冷器的气体(6~9 ℃)在烃化水分离器分离水分后,气体中微量(CO+CO2)<10×10-6,烃后气去压缩机六段进行压缩(流程简图如图1)。
2.2 改造
安淳公司在原始设计时,在压缩机五段气到醇化预热器之间设计有醇化补气油分和醇化循环气油分,有专门的烃化油分,在烃化塔外有烃化蒸汽加热器和