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        提高氫回收率技術(shù)的研究

        2020-10-03 11:26:30郝小明淄礦集團(tuán)內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責(zé)任公司內(nèi)蒙古鄂爾多斯017313
        化工管理 2020年16期
        關(guān)鍵詞:分離器尾氣氫氣

        郝小明(淄礦集團(tuán)內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017313)

        0 引言

        內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責(zé)任公司世林化工分公司30 萬噸/年甲醇項目,該裝置以煤炭資源為原料,以航天長征化學(xué)工程股份有限公司的航天爐粉煤氣化技術(shù)生產(chǎn)出粗合成氣,經(jīng)過一氧化碳變換,低溫甲醇洗制得精制合成氣,經(jīng)壓縮、合成以及精餾制得合格的產(chǎn)品精甲醇。因氫回收膜分離裝置入口馳放氣壓力較2014 年設(shè)計值7.4MPaG 下降較多,導(dǎo)致作為分離推動力的壓差(馳放氣壓力與膜后富氫氣壓力之差)減少較為明顯。當(dāng)前實際運(yùn)行的催化劑初期壓差較設(shè)計值減少20%,壓差減少則分離推動力減小,直接影響膜分離效果,表現(xiàn)為氫回收率大幅降低,更多的氣體從膜后非滲透氣側(cè)進(jìn)入燃料氣管網(wǎng),而多余部分則排入火炬氣,浪費(fèi)了部分有效氫源,不利于實現(xiàn)回收利益最大化。

        受到場地和資金以及施工周期的限制,本次技改在原配套設(shè)備的基礎(chǔ)上新增一臺膜分離器。在現(xiàn)有2 組并聯(lián)的膜分離器后非滲透氣側(cè)新增1 臺膜分離器,采用串聯(lián)流程,將非滲透氣再次回收氫氣,減少尾氣排放量。

        1 改造前氫回收裝置工藝流程

        由甲醇合成工段甲醇分離器(S15401)來的弛放氣(7.1MPa,40℃),首先經(jīng)洗滌塔洗滌甲醇后進(jìn)入氣液分離器(S15801),除去氣體中夾帶的液滴后進(jìn)入套管加熱器(E15801),工藝氣走管內(nèi),158℃、0.5MPa 的低壓蒸汽走管外,通過TV15801 將原料氣溫度控制在50℃左右,使原料氣遠(yuǎn)離露點(diǎn)并恒定膜分離系統(tǒng)的操作溫度。預(yù)熱后的原料氣進(jìn)入膜分離器組(M15801A-B),分離出富氫滲透氣。然后返回到合成氣壓縮機(jī)K15301 新鮮氣進(jìn)口管線,參與甲醇合成反應(yīng)。非滲透氣(富甲烷氣)即尾氣(50℃,7.1MPaG),由HV15803 控制去公用系統(tǒng)。在開車期間或聯(lián)鎖動作情況下,本裝置設(shè)有保護(hù)性旁路,將醇分后的弛放氣通過PV15401 排放至放空總管。

        2 改造方案

        用現(xiàn)有2 組膜后的非滲透氣作為原料氣,進(jìn)入新增膜組進(jìn)行二次提氫,得到的尾氣去燃料氣管網(wǎng)(約需1300 ~1500Nm3/h),得到的富氫氣(稱為富氫氣II)與現(xiàn)有膜后富氫氣(稱為富氫氣I)混合返回甲醇合成壓縮機(jī)入口,盡可能實現(xiàn)無余氣排入火炬系統(tǒng),最大程度利用氫源增產(chǎn)甲醇,同時在新增膜前至膜后尾氣管線增加一條副線,送往氣化燃料氣燃值不足時,可調(diào)節(jié)該副線自調(diào)閥的開度。

        滲透氣壓力:3.3MPa。

        2.1 改造前后氣體組成

        表1 和表2 分別是改造前和改造后氣體的組成情況。

        表1 改造前氣體的組成

        2.2 改造后預(yù)期達(dá)到的指標(biāo)

        (1)氫回收裝置氫回收率≥75%;(2)滲透氣氫濃度≥85%。

        2.3 改造后工況變化時膜組的操作方法

        現(xiàn)有2 臺膜組簡稱為A 膜、B 膜,新增1 臺膜組簡稱為C 膜。

        表2 改造后氣體的組成

        (1)改造示意圖如圖1 所示。

        圖1 新增C膜示意圖

        (2)初期不同工況操作方法。催化劑初期正常運(yùn)行時,通常同時投用A 膜、B 膜、C 膜,流程為2+1 膜排列模式,當(dāng)初期馳放氣流量處于較低水平時,C 膜后尾氣量可能少于燃料氣管網(wǎng)用量,此時則部分開啟副線閥,將A 膜、B 膜的非滲透氣引流一部分至燃料管網(wǎng),以保證燃料氣管網(wǎng)平衡。反之,當(dāng)初期馳放氣量波動升高時,可完全關(guān)閉副線閥門,將A 膜、B 膜的非滲透氣全部送入C 膜進(jìn)行回收,若C 膜后尾氣量仍然大于燃料氣管網(wǎng)用量時,可開啟去火炬閥門。

        2.4 技改前后運(yùn)行數(shù)據(jù)對比及氫回收膜分離器技改前后現(xiàn)場

        氫回收率:3229×85.59%/(3229×85.59%+1200×53.47%)×100%=81%。技改后滲透氣氫濃度、氫回收率都達(dá)到了技改目標(biāo)。氫回收膜分離器技改前后現(xiàn)場情況如圖2、圖3 所示。

        圖2 氫回收膜分離器技改前情況

        圖3 氫回收膜分離器技改后情況

        3 結(jié)語

        原裝置流程不做大調(diào)整,在原有2 組并聯(lián)的膜分離器后非滲透氣側(cè)新增1 臺膜分離器,采用串聯(lián)流程,可將非滲透氣再次回收氫氣,減少了尾氣排放量,在保證燃料氣管網(wǎng)平衡的前提下,最大限度回收馳放氣中的氫氣,提高甲醇產(chǎn)量。

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