甲醇弛放气综合利用改造小结
张 华,叶墨香
(兖矿鲁南化工有限公司, 山东 滕州277527)
[摘 要]兖矿鲁南化工有限公司2套甲醇装置的甲醇弛放气送往合成氨系统,运行过程中经常出现合成氨放空量大、甲烷化反应温升大及甲醇产量低等问题,通过对甲醇弛放气实施膜分离提氢改造,提高了甲醇弛放气的利用效率,消除了对合成氨系统的影响,增加了甲醇产量,创造了较好的效益。
[关键词]甲醇装置;弛放气;膜分离装置;合成氨系统;改造;效益分析
[中图分类号] TQ 223.12+1 [文献标志码] B[文章编号] 1004-9932(2016)02-0054-03
兖矿鲁南化工有限公司现有2套甲醇装置,东厂区甲醇装置(甲醇Ⅰ)产能200 kt/a,甲醇弛放气量3 000~7 000 m3/h;西厂区甲醇装置(甲醇Ⅱ)产能300 kt/a,甲醇弛放气量3 000~6 000 m3/h。为防止甲醇合成系统尾气中惰性气体聚集而影响甲醇转化率,公司将2厂甲醇尾气回收至合成氨系统进行利用,但运行中出现了一些影响生产的情况,后通过对甲醇弛放气实施膜分离提氢改造,消除了对合成氨系统的影响,增加了甲醇产量,创造了较好的效益。
1 甲醇弛放气对生产系统的影响
根据甲醇催化剂的使用情况,2套甲醇装置生产过程中的运行状况及尾气(弛放气)量在一定范围内是有一定波动的,基本情况见表1。
表1 2套甲醇装置生产基本情况
项 目 |
气量/m3·h-1 |
压力/MPa |
温度/℃ |
组分/% | ||||
CO |
H2 |
N2+Ar |
CO2 |
CH4 | ||||
甲醇弛放气I |
3 000~7 000 |
4.0~4.8 |
40~60 |
7.19 |
80.50 |
8.11 |
2.18 |
2.04 |
甲醇弛放气II |
3 000~5 000 |
3.9~4.2 |
40~60 |
7.74 |
73.31 |
10.02 |
5.66 |
3.27 |
从实际运行情况来看,甲醇弛放气并入合成氨系统后,对甲醇合成系统放空气能进行有效利用,起到了节能降耗的作用,但甲醇弛放气的回收也对合成氨系统产生了以下影响。
(1)合成氨系统CO转化率低,有效气损失大。由于甲醇弛放气水气比低,造成合成氨系统CO变换反应不完全,变换气中的CO含量由0.38%升至0.50%以上,有效气损失大。
(2)甲烷化反应温升大,影响甲烷化催化剂的使用寿命。通过同类型装置的对比,公司100 kt/a合成氨装置(合成Ⅱ)甲烷化反应温升为31.3 ℃,而回收甲醇弛放气的240 t/a合成氨装置(合成Ⅳ)甲烷化反应温升达58.4 ℃,温升过大,会影响甲烷化催化剂的使用寿命。
(3)NHD脱碳系统能耗增加,脱氢反应器温升大。因为甲烷化反应温升大,操作上不得不人为降低NHD脱碳系统的指标,造成脱碳系统能耗增加。
(4)氨合成系统入塔气中CH4含量高,放空量大,有效气体H2损失多。
运行情况显示,仅接甲醇弛放气5 000 m3/h时,净化Ⅳ变换出口CO含量增加0.2%左右,甲烷化反应温升约10 ℃,合成Ⅳ入塔气中CH4含量基本保持在16.5%~17%;而当接甲醇弛放气超过5 000 m3/h时,不但甲烷化反应温升过大,同时合成Ⅳ入塔气中CH4含量会超过17%,严重影响净化Ⅳ及合成Ⅳ的安全、稳定运行。所以,将甲醇弛放气并入合成氨装置虽然较好地回收利用了放空尾气,但对合成氨装置的影响却较大。因此,目前实际上只在系统允许的范围内将西厂的部分弛放气并入了净化Ⅳ,若弛放气量较大时,西厂区的甲醇弛放气还是就需要部分放空,不仅严重污染环境,而且造成弛放气的浪费。
2 改造方案
鉴于甲醇弛放气并入合成氨系统给系统带来的影响,以及公司产品的边际贡献来看甲醇好于尿素,同时对比国宏公司、新能凤凰等同类装置,采用膜分离技术将甲醇弛放气中的H2与CO、CH4、N2分离而用于甲醇生产可降低处理成本,可提高公司的甲醇产量,创造更大的效益。于是,公司决定对甲醇弛放气实施膜分离提氢改造,即将弛放气中的H2进行分离后用于生产甲醇。
更多内容详见《中氮肥》2016年第2期