1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。萬噸低溫甲醇洗脫碳建議雙環15萬噸/年低溫甲醇洗脫碳裝置15萬噸/年低溫甲醇洗脫碳裝置建議書一、 低溫甲醇洗工作原理低溫甲醇洗(Rectisol)是20世紀50年代初德國林德(Linde)公司和魯奇(Lurgi)公司聯合開發的一種氣體凈化工藝。第一個低溫甲醇洗裝置由魯奇公司于1954年建在南非Sasol的合成燃料工廠，目前世界上有一百多套工業化裝置，其中中國引進了十多套。該工藝為典型物理吸收法，是以低溫甲醇為吸收溶劑，利用甲醇在低溫下對酸性氣體溶解度極大的特性，脫除原料氣中的酸性氣體。由于甲醇的蒸汽壓較

2、高，所以低溫甲醇洗工藝在低溫(60)下操作，在低溫下CO2與H2S的溶解度隨溫度下降而顯著地上升，因而所需的溶劑量較少，裝置的設備也較小。在30下，H2S在甲醇中的溶解度為CO2的6.1倍，因此能選擇性脫除H2S。該工藝氣體凈化度高，可將變換氣中CO2脫至小于20ppm，H2S小于0.1ppm，氣體的脫硫和脫碳可在同一個塔內分段、選擇性地進行，而CO2、H2S再生可在不同的塔中進行，分別得到合格的二氧化碳含量為99%的純堿原料氣和硫回收原料氣。二、低溫甲醇洗對各氣體的吸附比較3、 設計的物料平衡和H2、N2損失AA公司原殼牌制氣低溫甲醇洗脫碳裝置設計變換氣流量106310Nm3/h，壓力3MP

3、a，溫度40，成分為H2 52.1，N2 6.2%，CO 0.3，CO2 40.4%，H2SCOS 0.12%，Ar 0.2%，H2O 0.25%（飽和），以噸氨耗4200Nm3變換氣計，設計生產能力為合成氨25.3t/h。根據帶物料點的流程圖進行物料衡算，可知總物料平衡如下圖。進料流量(Nm3/h)H2N2CO2CO硫化物Ar+CH4水變換氣10631055388659142949319149478266百分數100%52.16.240.40.30.140.450.25氣提氮氣24002400百分數100100水洗塔用水1.3t/h1.3t/h百分數100100出料凈化氣6287955334

4、64771.33020.006468百分數100%8810.320ppm0.480.1ppm0.74CO2產品氣301915418829949百分數100%0.180.6299.2放空氣54259.62368.6113.82百分數100%116821尾氣150912264126017.5百分數100%1583.50.05廢水1.5t/h含微量甲醇、甲基硫等99.8H2回收率62879×0.88÷106310÷0.52199.9%N2回收率62879×0.103÷106310÷0.06298.3%四、15萬噸/年固定床造氣低溫甲醇洗脫碳

5、物料平衡通過計算，可得15萬噸/年固定床造氣低溫甲醇洗脫碳物料平衡如下圖（設計生產能力為合成氨20噸/小時，噸氨耗變換氣4295Nm3，由于硫化物含量不變，假定氣提氮氣量、放空氣量和尾氣量和原裝置相比按比例縮小）。進料流量(Nm3/h)H2N2CO2CO硫化物Ar+CH4水變換氣859004400014666254902701201139215百分數100%51.217.129.70.310.141.320.25氣提氮氣19341934百分數100100水洗塔用水1.05t/h1.05t/h百分數100100出料凈化氣6008843956145462601326百分數100%73.224.22

6、0ppm0.430.1ppm2.2CO2產品氣1510042.3108.714949百分數100%0.280.7299放空氣43852.6297.887.6百分數100%126820尾氣121941890102436百分數100%15.5840.05廢水1.2t/h百分數100%含微量甲醇、甲基硫等99.8H2回收率43956/4400099.9%N2回收率14546÷1466699.2后工序H2損失：甲烷化反應剩余的CO消耗H2：13×339Nm3，加上微量CO2消耗的H2，合計損失H2 40Nm3/噸氨，因甲烷化反應增加的甲烷，導致合成放空增加H2損耗60Nm3/噸氨，

7、合計H2總損失102Nm3/噸氨。5、 甲醇洗滌塔塔徑計算現AA公司低溫甲醇洗日產合成氨688噸/天，其中殼牌制氣提供531噸/天合成氨氣量，固定床造氣提供157噸/天合成氨氣量，甲醇洗滌塔已實現滿負荷，殼牌制氣噸氨需變換氣4200Nm3，固定床造氣噸氨需變換氣4295Nm3，下段吸收溫度為-30，上段吸收溫度45，吸收壓力為3MPa，上段壓力2.9MPa，甲醇循環量261噸/小時，洗滌塔塔徑為DN2500×30×54185。洗滌塔下段空速（4295×157/244200×531/24）÷30×243.15÷273.15&#

8、215;4÷3.14÷2.44÷2.44÷36000.2046m/s洗滌塔上段空速（3004×157/242484×531/24）÷29×228.15÷273.15×4÷3.14÷2.44÷2.44÷36000.1277m/s新裝置甲醇洗滌塔下段空速取0.2m/s，上段空速取0.13m/s，通過計算可知，新洗滌塔下段內徑需達到2.08m，上段內徑需達到2.17m，建議新裝置甲醇洗滌塔規格為DN2300×30。其中一、四段塔板數及塔板間距保持不變，

9、二、三段各減少兩塊塔板。塔板間距不變。6、 甲醇循環量計算AA公司現甲醇洗滌塔共脫除CO2 4200×531/24×0.4041274.5×157/2445879Nm3/h90.12t/h噸甲醇吸收CO2量為：45879/261175.8Nm3345kg由于變換氣中CO2濃度降低，新裝置噸甲醇吸收CO2量會有所降低，以噸甲醇吸收160Nm3 CO2計，得新裝置甲醇循環量1274.5×20÷160159.3噸/小時201.4m3/h新裝置甲醇泵的輸送能力以250m3/h選型。7、 現裝置設計CO2回收率和需達到的CO2回收率現裝置設計CO2回收率

10、30191×0.992÷106310÷0.40469.7%AA公司公司現日產合成氨688噸，日產純堿1950噸，噸堿耗合成氨353kg，耗CO2 350Nm3，如采用固定床制合成氨，CO2回收率需達到1/0.353×350÷1274.577.8通過物料平衡表可知，如只使用CO2產品氣，理論CO2回收率15100×0.99÷1274.5÷2058.6，遠遠不能滿足純堿生產需要，所以需要把尾氣中的二氧化碳加以利用，和產品CO2氣混合作為純堿碳化塔下段氣來源。由于尾氣中理論H2S含量為0.05×10×

11、34/22.40.76g/m3，需設置尾氣脫硫及二氧化碳精脫硫裝置。（AA公司公司現尾氣的分析數據為硫化物含量3ppm，但總硫不平衡，硫化物有可能在廢水中富集，如此數據為真，只需設二氧化碳精脫硫裝置）8、 氣提氮氣需求量原軟件包氣提N2需求量為2400Nm3/h，此時變換氣氣量為106310Nm3/h。AA公司公司現氣提N2使用量為1960Nm3/h，進口變換氣量121021.5Nm3/h。由于氣提氮氣主要用于氣提甲醇富液中的H2S，可以認為氣提氮氣使用量和進口變換氣量成正比，如采用軟件包數據，需N2量4295×20÷106310×24001939Nm3/h，如采

12、用生產數據，需N2量4295×20÷121021.5×19601391Nm3/h，本裝置氣提氮氣輸送能力以2000Nm3/h設計，氮氣由AA公司公司空分裝置富余的氮氣提供。9、 冰機冷凍量計算及冰機選型原軟件包冰機主要用于循環甲醇深冷器、富甲醇深冷器1、貧甲醇深冷器、酸氣深冷器。設計冷凍量為40 液氨 3480kW。即300萬大卡/小時。根據軟件包的流程圖和物料數據，冷凍量主要消耗在E-05（甲醇深冷器），E-04（富甲醇深冷器）E-13（貧甲醇深冷器）、E-17（酸氣深冷器），各換熱器需要的冷凍量分別計算如下：E-05 Q1=2.48×203×

13、;14×1000+36×0.653×14×1000=7.38×106KJE-04 Q2=2.48×112×3×1000+45×0.653×3×1000=0.92×106KJE-13 Q3=203×1000×2.48×5=2.517×106KJE-17 Q4=132×1167+132×2.48×63+63×542/22.4×44×0.653=0.218×106KJ總換熱

14、量Q=Q1+Q2+Q3+Q4=11.033×106KJ總換熱效率=11.033×106÷3600÷3480=88%換熱器E-05、E-04、E-13、E-17的冷凍需求量主要來自甲醇降溫或冷凝，可認為冰機負荷及各換熱器換熱面積和甲醇循環量成正比，現有換熱器和冰機可滿足261t/h甲醇循環量需要，當甲醇循環量降為159.3t/h時，冰機制冷量=300×159.3÷261=183萬大卡整個系統的冷凍換熱效率計算：從整個系統來看，冰機的冷凍量主要用于進口氣體降溫和循環甲醇降溫，其中進口氣體溫度從40降到30，甲醇溫度從38降到24，氣體降溫

15、需要冷凍量Q1=10×106310×0.35302×4.18=1.56×106KJ甲醇降溫需要冷凍量Q2=203×1000×2.48×14=7.048×106KJ總冷凍效率=（Q1+Q2）/12528000=68.4%新裝置換熱器E-05、E-04、E-13、E-17的相關參數如下：E-05 甲醇深冷器現參數 DN1600×16×10150，F=161m2，SA-203GrD新裝置參數：DN1200×14，F=100m2，SA-203GrD管程 吸收CO2的甲醇溶液180.5t/h，其

16、中甲醇159.3t/h -21降溫到-35 殼程 液氨 -33蒸發為氣氨，為甲醇溶液提供冷凍量E-04 富甲醇深冷器參數 DN900×12×6320，F=69.5m2，SA-516Gr70新裝置參數：DN700×10，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降溫到-35 殼程 液氨 -33蒸發為氣氨，為甲醇溶液提供冷凍量E-13 貧甲醇深冷器參數 DN1100×12×8102，F=188m2，SA-516Gr70新裝置參數：DN1000×12，F=120m2，SA-516Gr70管程 貧甲醇溶液159.3t/h， -31降溫到-36 殼程 液氨 -36蒸發為氣氨，為甲醇溶液提供冷凍量E-17酸氣深冷器 參數 DN700×10×4160，F=14.5m2，SA-516Gr70新裝置參數：DN700×10