15万吨低温甲醇洗脱碳建议书

1、15万吨/年低温甲醇洗脱碳装置建议书一、 低温甲醇洗工作原理低温甲醇洗(rectisol)是20世纪50年代初德国林德(linde)公司和鲁奇(lurgi)公司联合开发的一种气体净化工艺。第一个低温甲醇洗装置由鲁奇公司于1954年建在南非sasol的合成燃料工厂，目前世界上有一百多套工业化装置，其中中国引进了十多套。该工艺为典型物理吸收法，是以低温甲醇为吸收溶剂，利用甲醇在低温下对酸性气体溶解度极大的特性，脱除原料气中的酸性气体。由于甲醇的蒸汽压较高，所以低温甲醇洗工艺在低温(60)下操作，在低温下co2与h2s的溶解度随温度下降而显著地上升，因而所需的溶剂量较少，装置的设备也较小。在30下，

2、h2s在甲醇中的溶解度为co2的6.1倍，因此能选择性脱除h2s。该工艺气体净化度高，可将变换气中co2脱至小于20ppm，h2s小于0.1ppm，气体的脱硫和脱碳可在同一个塔内分段、选择性地进行，而co2、h2s再生可在不同的塔中进行，分别得到合格的二氧化碳含量为99%的纯碱原料气和硫回收原料气。二、低温甲醇洗对各气体的吸附比较3、 设计的物料平衡和h2、n2损失aa公司原壳牌制气低温甲醇洗脱碳装置设计变换气流量106310nm3/h，压力3mpa，温度40，成分为h2 52.1，n2 6.2%，co 0.3，co2 40.4%，h2scos 0.12%，ar 0.2%，h2o 0.25%（

3、饱和），以吨氨耗4200nm3变换气计，设计生产能力为合成氨25.3t/h。根据带物料点的流程图进行物料衡算，可知总物料平衡如下图。进料流量(nm3/h)h2n2co2co硫化物ar+ch4水变换气10631055388659142949319149478266百分数100%52.16.240.40.30.140.450.25气提氮气24002400百分数100100水洗塔用水1.3t/h1.3t/h百分数100100出料净化气628795533464771.33020.006468百分数100%8810.320ppm0.480.1ppm0.74co2产品气301915418829949百分数

4、100%0.180.6299.2放空气54259.62368.6113.82百分数100%116821尾气150912264126017.5百分数100%1583.50.05废水1.5t/h含微量甲醇、甲基硫等99.8h2回收率628790.881063100.52199.9%n2回收率628790.1031063100.06298.3%四、15万吨/年固定床造气低温甲醇洗脱碳物料平衡通过计算，可得15万吨/年固定床造气低温甲醇洗脱碳物料平衡如下图（设计生产能力为合成氨20吨/小时，吨氨耗变换气4295nm3，由于硫化物含量不变，假定气提氮气量、放空气量和尾气量和原装置相比按比例缩小）。进料流

5、量(nm3/h)h2n2co2co硫化物ar+ch4水变换气859004400014666254902701201139215百分数100%51.217.129.70.310.141.320.25气提氮气19341934百分数100100水洗塔用水1.05t/h1.05t/h百分数100100出料净化气6008843956145462601326百分数100%73.224.220ppm0.430.1ppm2.2co2产品气1510042.3108.714949百分数100%0.280.7299放空气43852.6297.887.6百分数100%126820尾气121941890102436百分

6、数100%15.5840.05废水1.2t/h百分数100%含微量甲醇、甲基硫等99.8h2回收率43956/4400099.9%n2回收率145461466699.2后工序h2损失：甲烷化反应剩余的co消耗h2：13339nm3，加上微量co2消耗的h2，合计损失h2 40nm3/吨氨，因甲烷化反应增加的甲烷，导致合成放空增加h2损耗60nm3/吨氨，合计h2总损失102nm3/吨氨。5、 甲醇洗涤塔塔径计算现aa公司低温甲醇洗日产合成氨688吨/天，其中壳牌制气提供531吨/天合成氨气量，固定床造气提供157吨/天合成氨气量，甲醇洗涤塔已实现满负荷，壳牌制气吨氨需变换气4200nm3，固定

7、床造气吨氨需变换气4295nm3，下段吸收温度为-30，上段吸收温度45，吸收压力为3mpa，上段压力2.9mpa，甲醇循环量261吨/小时，洗涤塔塔径为dn25003054185。洗涤塔下段空速（4295157/244200531/24）30243.15273.1543.142.442.4436000.2046m/s洗涤塔上段空速（3004157/242484531/24）29228.15273.1543.142.442.4436000.1277m/s新装置甲醇洗涤塔下段空速取0.2m/s，上段空速取0.13m/s，通过计算可知，新洗涤塔下段内径需达到2.08m，上段内径需达到2.17m，建

8、议新装置甲醇洗涤塔规格为dn230030。其中一、四段塔板数及塔板间距保持不变，二、三段各减少两块塔板。塔板间距不变。6、 甲醇循环量计算aa公司现甲醇洗涤塔共脱除co2 4200531/240.4041274.5157/2445879nm3/h90.12t/h吨甲醇吸收co2量为：45879/261175.8nm3345kg由于变换气中co2浓度降低，新装置吨甲醇吸收co2量会有所降低，以吨甲醇吸收160nm3 co2计，得新装置甲醇循环量1274.520160159.3吨/小时201.4m3/h新装置甲醇泵的输送能力以250m3/h选型。7、 现装置设计co2回收率和需达到的co2回收率现

9、装置设计co2回收率301910.9921063100.40469.7%aa公司公司现日产合成氨688吨，日产纯碱1950吨，吨碱耗合成氨353kg，耗co2 350nm3，如采用固定床制合成氨，co2回收率需达到1/0.3533501274.577.8通过物料平衡表可知，如只使用co2产品气，理论co2回收率151000.991274.52058.6，远远不能满足纯碱生产需要，所以需要把尾气中的二氧化碳加以利用，和产品co2气混合作为纯碱碳化塔下段气来源。由于尾气中理论h2s含量为0.051034/22.40.76g/m3，需设置尾气脱硫及二氧化碳精脱硫装置。（aa公司公司现尾气的分析数据为

10、硫化物含量3ppm，但总硫不平衡，硫化物有可能在废水中富集，如此数据为真，只需设二氧化碳精脱硫装置）8、 气提氮气需求量原软件包气提n2需求量为2400nm3/h，此时变换气气量为106310nm3/h。aa公司公司现气提n2使用量为1960nm3/h，进口变换气量121021.5nm3/h。由于气提氮气主要用于气提甲醇富液中的h2s，可以认为气提氮气使用量和进口变换气量成正比，如采用软件包数据，需n2量42952010631024001939nm3/h，如采用生产数据，需n2量429520121021.519601391nm3/h，本装置气提氮气输送能力以2000nm3/h设计，氮气由aa公

11、司公司空分装置富余的氮气提供。9、 冰机冷冻量计算及冰机选型原软件包冰机主要用于循环甲醇深冷器、富甲醇深冷器1、贫甲醇深冷器、酸气深冷器。设计冷冻量为40 液氨 3480kw。即300万大卡/小时。根据软件包的流程图和物料数据，冷冻量主要消耗在e-05（甲醇深冷器），e-04（富甲醇深冷器）e-13（贫甲醇深冷器）、e-17（酸气深冷器），各换热器需要的冷冻量分别计算如下：e-05 q1=2.48203141000+360.653141000=7.38106kje-04 q2=2.4811231000+450.65331000=0.92106kje-13 q3=20310002.485=2.5

12、17106kje-17 q4=1321167+1322.4863+63542/22.4440.653=0.218106kj总换热量q=q1+q2+q3+q4=11.033106kj总换热效率=11.03310636003480=88%换热器e-05、e-04、e-13、e-17的冷冻需求量主要来自甲醇降温或冷凝，可认为冰机负荷及各换热器换热面积和甲醇循环量成正比，现有换热器和冰机可满足261t/h甲醇循环量需要，当甲醇循环量降为159.3t/h时，冰机制冷量=300159.3261=183万大卡整个系统的冷冻换热效率计算：从整个系统来看，冰机的冷冻量主要用于进口气体降温和循环甲醇降温，其中进口

13、气体温度从40降到30，甲醇温度从38降到24，气体降温需要冷冻量q1=101063100.353024.18=1.56106kj甲醇降温需要冷冻量q2=20310002.4814=7.048106kj总冷冻效率=（q1+q2）/12528000=68.4%新装置换热器e-05、e-04、e-13、e-17的相关参数如下：e-05 甲醇深冷器现参数 dn16001610150，f=161m2，sa-203grd新装置参数：dn120014，f=100m2，sa-203grd管程 吸收co2的甲醇溶液180.5t/h，其中甲醇159.3t/h -21降温到-35 壳程 液氨 -33蒸发为气氨，为

14、甲醇溶液提供冷冻量e-04 富甲醇深冷器参数 dn900126320，f=69.5m2，sa-516gr70新装置参数：dn70010，f=45m2， sa-516gr70管程 吸收co2的甲醇溶液180.5t/h，其中甲醇159.3t/h -21降温到-35 壳程 液氨 -33蒸发为气氨，为甲醇溶液提供冷冻量e-13 贫甲醇深冷器参数 dn1100128102，f=188m2，sa-516gr70新装置参数：dn100012，f=120m2，sa-516gr70管程 贫甲醇溶液159.3t/h， -31降温到-36 壳程 液氨 -36蒸发为气氨，为甲醇溶液提供冷冻量e-17酸气深冷器 参数 dn700104160，f=14.5m2，sa-516gr70新装置参数：dn700104160，f=14.5m2，sa-516gr70管程甲醇、二氧