閃蒸氣回收項(xiàng)目在甲醇裝置上的應(yīng)用

王 輝 王 磊 徐士科

(新能鳳凰〔滕州〕能源有限公司

山東滕州277527)

新能鳳凰(滕州)能源有限公司以對(duì)置式四噴嘴水煤漿加壓氣化生產(chǎn)的水煤氣為原料，經(jīng)變換、低溫甲醇洗制得合格的凈化氣體，然后送入甲醇合成系統(tǒng)生產(chǎn)甲醇。甲醇合成分為2套系統(tǒng)，并聯(lián)運(yùn)行，單套系統(tǒng)年生產(chǎn)能力為360 kt，甲醇年生產(chǎn)能力合計(jì)為720 kt。

甲醇合成采用低壓甲醇合成工藝，合成壓力5.3 MPa、溫度220～260 ℃。合成氣在甲醇合成塔催化劑的作用下生成甲醇，再經(jīng)水冷器冷卻后，在甲醇分離器中進(jìn)行氣液分離，粗甲醇進(jìn)入甲醇膨脹槽，氣體進(jìn)行循環(huán)合成。甲醇膨脹槽內(nèi)壓力控制在0.4 MPa，通過降低壓力使溶解在粗甲醇中的氣體閃蒸出來，閃蒸氣送往燃料氣管網(wǎng)，粗甲醇送至精餾工段。

1 原設(shè)計(jì)情況及改造目的

傳統(tǒng)的甲醇合成工藝著重研究新型甲醇合成催化劑和合成反應(yīng)器，很少將著眼點(diǎn)放在甲醇生產(chǎn)過程的節(jié)能和降耗上。由于原設(shè)計(jì)甲醇膨脹槽出來的閃蒸氣處于工藝末端，而非主要工藝環(huán)節(jié)，閃蒸氣中甲醇夾帶損耗一直被忽視，因此，甲醇項(xiàng)目的初始設(shè)計(jì)非常少有針對(duì)閃蒸氣采用回收工藝，大多是直接送至火炬燃燒。原設(shè)計(jì)是甲醇膨脹槽的閃蒸氣送往燃料氣管網(wǎng)，但由于投產(chǎn)時(shí)燃料氣管網(wǎng)尚未投運(yùn)，閃蒸氣改送往火炬放空氣總管燃燒后放空，會(huì)造成閃蒸氣中的甲醇損失。

2014年，對(duì)部分已進(jìn)行閃蒸氣回收投運(yùn)的企業(yè)進(jìn)行詳細(xì)考察后，決定對(duì)1套甲醇系統(tǒng)的閃蒸氣中甲醇進(jìn)行回收。改造后，可將閃蒸氣中的甲醇幾乎全部回收。此次技改只是在原工藝閃蒸氣管道后增加1臺(tái)甲醇吸收塔，對(duì)閃蒸氣中的甲醇進(jìn)行回收，以達(dá)到節(jié)能增效的目的。改造后需達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)：①經(jīng)回收塔后閃蒸氣中甲醇體積分?jǐn)?shù)≤0.05%；②回收甲醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥60%；③設(shè)備總阻力≤0.03 MPa。

2 閃蒸氣甲醇吸收工藝原理

閃蒸氣中甲醇含量高低與閃蒸壓力密切相關(guān)，壓力越高，閃蒸氣中霧狀甲醇和氣態(tài)甲醇含量越低。在壓力為5.0 MPa、溫度為35 ℃工況下，閃蒸氣中霧狀甲醇和氣態(tài)甲醇含量在1.0%～1.3%(體積分?jǐn)?shù)，下同)；在壓力為0.5 MPa、溫度為35 ℃工況下，氣態(tài)甲醇在氣相中的含量約為6.5%；在壓力為0.2 MPa、溫度為35 ℃工況下，氣態(tài)甲醇在氣相中的含量約為14.0%。

傳統(tǒng)的機(jī)械式分離器包括超濾式分離器在內(nèi)統(tǒng)稱為慣性分離器，只能分離液態(tài)甲醇，不能分離霧狀甲醇，更不能分離氣態(tài)甲醇。要想徹底分離霧狀甲醇和氣態(tài)甲醇只能采用吸收法，最好的吸收劑是水，利用甲醇和水可任意比例互溶的特性，用水吸收霧狀甲醇和氣態(tài)甲醇，使其變成甲醇水溶液，以達(dá)到回收甲醇的目的。

3 閃蒸氣回收工藝流程

由甲醇分離器分離出的粗甲醇進(jìn)入甲醇膨脹槽進(jìn)行減壓閃蒸，用以除去粗甲醇中的大部分氣體，然后進(jìn)入粗甲醇儲(chǔ)罐。甲醇膨脹槽壓力控制在0.4 MPa，閃蒸氣(0.4 MPa，40 ℃)從底部進(jìn)入甲醇吸收塔，脫鹽水(0.6 MPa，20 ℃)從甲醇吸收塔塔頂加入，在甲醇吸收塔內(nèi)閃蒸氣與脫鹽水進(jìn)行逆向接觸，洗滌后的氣體送往燃料氣管網(wǎng)，作為燃料氣送往硫回收工段；從甲醇吸收塔塔底出來的含甲醇液體經(jīng)液位自調(diào)閥進(jìn)入甲醇膨脹槽后管線，然后隨粗甲醇進(jìn)入甲醇精餾系統(tǒng)。

4 甲醇吸收塔的性能和優(yōu)點(diǎn)

甲醇吸收塔的性能和優(yōu)點(diǎn)：①可徹底回收閃蒸氣中的甲醇，經(jīng)濟(jì)效益顯著；②該裝置主要工作單元分為高效吸收單元和高效除霧單元，高效吸收單元用極少量的水吸收閃蒸氣中甲醇后，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%以上的甲醇水溶液，而高效除霧單元可保證不帶水、不帶醇；③操作穩(wěn)定、簡(jiǎn)單，一次調(diào)節(jié)好后，無需專人再操作；④設(shè)備設(shè)計(jì)合理，可長(zhǎng)周期運(yùn)行15年以上，檢修只需蒸汽熱洗即可；⑤設(shè)備中下部是高效復(fù)合塔板，板效率≥85%；⑥加水量小，水不打循環(huán)一次性加入，連加連排。

5 閃蒸氣回收項(xiàng)目運(yùn)行情況

2014年11月5日，閃蒸氣回收項(xiàng)目施工完成；隨后進(jìn)行了氣密試驗(yàn)和水沖洗、吹掃工作，氣體置換合格后，回收塔底部建立液位；11月7日，投入運(yùn)行；11月11日，開始進(jìn)行了部分?jǐn)?shù)據(jù)的收集。據(jù)統(tǒng)計(jì)，回收甲醇量為42.58 kg/h，按年運(yùn)行8 000 h、甲醇2 300元/t計(jì)，年回收甲醇收益約78萬元。通過本次技改后，將閃蒸氣中的甲醇幾乎全部回收，經(jīng)濟(jì)效益明顯。增加甲醇回收塔只是在原工藝閃蒸氣管道后另加單獨(dú)小設(shè)備，對(duì)原工藝無任何影響，運(yùn)行成本較低，投資約25萬元，短期即可收回投資，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

6 結(jié)語

本項(xiàng)目實(shí)施后，甲醇回收率較高，但洗滌液濃度比設(shè)計(jì)值偏低，基本可以判定是洗滌水加入量過大的原因，今后可適當(dāng)減少洗滌水加入量，以觀察運(yùn)行的效果。在冬季，甲醇合成水冷器的循環(huán)水溫度較低，水冷器運(yùn)行效果較好；而在夏季，粗甲醇溫度很難達(dá)到現(xiàn)在的運(yùn)行情況，溫度越高，甲醇的飽和蒸氣壓越高，氣相中的甲醇含量也會(huì)上升，因此，夏季甲醇回收塔的運(yùn)行效益也會(huì)比現(xiàn)在還要好一些。根據(jù)運(yùn)行的效益情況，計(jì)劃2016年實(shí)施第2套合成裝置閃蒸氣甲醇回收項(xiàng)目。

2015- 04- 29)