(山西同世达煤化工集团有限公司,山西 临汾041000)
[中图分类号] TQ 546.5[文献标识码]B[文章编号]1004-9932(2013)
我公司结合企业自身供城市煤气的实际情况,为了充分利用多余的焦炉煤气,采用焦炉气变压吸附(PSA)提氢配水煤气低压合成甲醇工艺,于2007年建成了200 kt/a甲醇和100 kt/a二甲醚装置。在传统的煤制甲醇工艺中,一般设置CO部分变换工序,水煤气中的有机硫在该工序转变成无机硫再进行脱除,水煤气中的有效成分CO部分变换为CO2在后工序进行脱除,在没有化肥生产的企业中,这部分CO2气体白白排入大气,造成浪费,增加了企业的生产成本。我公司甲醇生产工艺无CO变换和脱碳工序,不损失有效成分CO,水煤气通过催化加氢将有机硫转化为无机硫(转化率约97%)再脱除,催化加氢脱硫后的水煤气与焦炉气PSA提取的氢气混合,达到合成甲醇的氢碳比要求,混合气经宽温水解后精脱硫,合格气去甲醇合成。自2008年开车以来,系统运行情况良好,精脱硫出口总硫含量一直能满足甲醇合成催化剂的要求。
1 工艺流程及工艺指标
1.1 工艺流程
由压缩工序送来的粗脱硫后水煤气,经旋风过滤器初步除去气体中的油污以及粉尘,再经过原料加热器加热,进入除油器,除油后的气体依次进入加氢换热器Ⅰ、加氢换热器Ⅱ与从加氢器出来的热气体换热,然后进入预加氢器、加氢器,气体中的有机硫经加氢反应后绝大部分转化为无机硫。加氢器中设置有1组电加热器作为提温时用。从加氢器出来的气体依次通过加氢换热器Ⅱ、加氢换热器Ⅰ与原料气换热,再通过加氢冷却器被循环水冷却,然后进入湿法脱硫塔脱除H2S。脱除H2S后的气体经过气液分离器分离掉游离水,然后进入混合罐,与焦炉气提氢工序来的氢气混合并稳压。混合气进入预脱硫器,被活性炭进一步吸附气体中的H2S,再进入水解换热器与水解器出来的热气体换热,换热后的气体经过水解加热器加热,然后进入水解器将其中的有机硫(主要为COS)转化成H2S。从水解器出来的气体进入水解换热器与混合冷气换热,再进入水解冷却器被循环水冷却,然后进入精脱硫器Ⅰ、精脱硫器Ⅱ进一步脱硫,最终使气体中的总硫含量脱至0.1×10-6以下。
1.2 主要工艺指标
预加氢器入口温度设计220~290 ℃,实际140~160 ℃;
加氢器出口温度设计350 ℃,实际160~170 ℃;
宽温水解入口温度40~110 ℃;
精脱硫器Ⅰ进口温度42~45 ℃。
2 设备选型
主要设备规格见表1。
3 控制要点
3.1 加氢催化剂床层温度的调节与控制
水煤气预加氢、加氢催化剂采用西北化工研究院生产的JT-1A/JT-1催化剂。装置自2008年开车以来,系统运行平稳,开车初期加氢催化剂的运行温度稳定在140 ℃左右,床层温度调节灵敏,加氢后水煤气中CH4含量没有增加,有机硫的转化率一直稳定在97%左右。
甲烷化反应是含有CO的气体加氢过程应避免的主要副反应之一。甲烷化副反应是强放热反应,1%的CO进行甲烷化反应,其绝热温升约为40 ℃,这将引起催化剂床层的剧烈温升,