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陕西兴化甲醇装置综合节能技改小结

[日期:2021-04-14] 来源:《中氮肥》2021年第2期  作者: [字体: ]

李军朝

(陕西兴化集团有限责任公司,陕西 兴平713100

 

   [摘  要]陕西兴化集团有限责任公司300 kt/a甲醇装置合成系统采用华东理工大学的“管壳外冷-绝热复合式反应器”,精馏系统采用“3+1”塔精馏工艺。甲醇装置自201110月投运以来,整体运行稳定,但存在甲醇合成膨胀槽闪蒸气和膜分离氢回收系统非渗透气直接燃烧(排放)造成的资源浪费及污染环境、甲醇精馏系统低位热能未得到回收利用的问题。为此,陕西兴化实施了三项技改——甲醇合成闪蒸气中甲醇的回收、膜分离氢回收系统非渗透气中有效气的回收、甲醇精馏系统低位热能的回收。三项技改完成后,甲醇合成系统过去作为废气燃烧(排放)的资源得到了回收利用(回收至陕西兴化合成氨装置增产合成氨),而低位热能的回收利用有效减少了甲醇精馏系统的蒸汽消耗,技改带来了良好的经济效益和社会效益。

[关键词]甲醇装置;甲醇合成膨胀槽闪蒸气;膜分离氢回收非渗透气;甲醇精馏系统低位热能;回收利用;经济效益;社会效益

[中图分类号]TQ223.12+1   [文献标志码]B   [文章编号]1004-9932202102-0037-03

 

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陕西兴化集团有限责任公司(简称陕西兴化)300 kt/a甲醇装置由华陆工程科技有限责任公司进行工程设计,甲醇合成系统采用华东理工大学的“管壳外冷-绝热复合式反应器”,精馏系统采用“3+1”塔精馏工艺。甲醇装置自201110月投运以来,整体运行稳定,其产能和产品质量均达到设计要求。为进一步降低生产成本,提高装置的运行效率,满足国家、地方新颁布的相关安全和环保法律法规要求,近年来陕西兴化针对甲醇装置运行过程中存在的问题主要实施了三项技术改造,以下对有关情况作一介绍。

1  甲醇合成膨胀槽闪蒸气中甲醇的回收

1.1  改造背景

原设计甲醇合成膨胀槽闪蒸气直接送至燃料气管网燃烧排放,闪蒸气量约300 m3/h,其组分为H2 32.46%CO 17.18%CO2 27.86%CH4 3.61%N2 5.03%Ar 3.26%CH3OH 10.19%H2O 0.41%。闪蒸气中的甲醇含量高达10.19%,直接(燃烧)排放不仅造成大量甲醇的浪费,而且会对环境造成严重污染。

1.2  改造原理

任何工况下,甲醇均以3种形态存在,即液态甲醇、雾状甲醇和气态甲醇;不同工况下,3种形态的甲醇占比不同,一般来说,压力越高、温度越低,雾状甲醇和气态甲醇的占比越低。

传统的机械式分离,只能分离液态甲醇,不能分离雾状甲醇,更不能分离气态甲醇。因此,要想彻底地分离雾状甲醇和气态甲醇,只能采用吸收法,最好的吸收剂是水,利用甲醇和水可以任意比例互溶的性质,用水吸收雾状甲醇和气态甲醇,使其变成甲醇水溶液,从而达到将雾状甲醇和气态甲醇全部分离下来的目的,而且用水吸收甲醇不会对原工况产生不利影响。

1.3  技改思路

新增1台闪蒸气回收塔,将含醇闪蒸气引至回收塔中部,在回收塔顶部加入脱盐水(喷淋),液相(脱盐水)与气相逆流接触,使气相中的雾状甲醇和气态甲醇得到洗涤,气相自下而上逐级净化,尾气再送燃料气管网燃烧以回收热量;液相则自上而下逐级提浓,在回收塔塔底得到稀甲醇水溶液,送至甲醇精馏萃取槽作为萃取水回收利用,由此闪蒸气中的甲醇得以回收。

1.4  闪蒸气回收塔设计方案

据工艺条件,闪蒸气回收塔有关设计参数为:入口气量≤750 m3/h,入口温度≤50 ℃,入口压力≤0.6 MPa,总阻力≤0.03 MPa

新增的闪蒸气回收塔规格为φ600 mm×8 mm×8 500 mm;回收塔上部为高效除雾装置,可将气相中的甲醇含量降至0.07%以下,确保出口气中不带(或尽量少带)水和醇;中下部为高效复合塔板,用少量的水将闪蒸气中的甲醇吸收成浓度为50%以上的甲醇水溶液,分离效率可达85%以上,用水量仅为70 kg/h。闪蒸气回收塔体积小,操作稳定、简单,一次调节好后无需专人操作,可长周期运行10 a以上,无需特别的检修,检修也只需蒸汽热洗。

1.5  技改效果

闪蒸气回收塔投运后,洗涤后的闪蒸气中甲醇含量降至0.07%以下,彻底回收了闪蒸气中的甲醇,按闪蒸气量300 m3/h计算,每年可回收甲醇335 t,不仅带来了一定的经济效益,而且生产环境和周边环境得以改善。

2  膜分离氢回收系统非渗透气中有效气的回收

2.1  改造背景

原设计甲醇合成弛放气送至膜分离氢回收系统,经膜回收后,渗透气(氢气)返回甲醇合成系统继续参与反应,非渗透气(尾气)送至燃料气管网燃烧以回收热量。

     更多内容详见《中氮肥》2021年第2
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