馬濤 鄭瑞康 崔倩倩 李江山

摘? 要：來(lái)自低溫甲醇洗工段凈化氣中有對(duì)氨合成化學(xué)反應(yīng)不利的一氧化碳及微量的二氧化碳、水、甲醇等雜質(zhì)。液氮洗工藝對(duì)凈化氣中微量的二氧化碳、甲醇的脫除使用分子篩技術(shù)。分子篩結(jié)構(gòu)中有許多孔徑均勻、排列有序的微孔，其直徑與分子直徑接近，能吸附直徑比篩孔小的分子，而不讓大的分子進(jìn)入，有選擇性地吸附，吸附飽和后進(jìn)行切換再生，反復(fù)使用。

關(guān)鍵詞：低溫甲醇洗;液氮洗裝置;吸附

中圖分類號(hào)：T? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.12296/j.2096-3475.2021.05.083

一、工藝流程簡(jiǎn)述：

1.分子篩吸附器及再生

由低溫甲醇洗工段T1001塔頂來(lái)的凈化氣，溫度-61℃，壓力5.45MPaG，流量113300m3/h（組分：H2：96.0399×10-2、 N2：0.4188×10-2、 CO：3.595×10-2、 Ar：0.1427×10-2、 CH4：0.0445×10-2、? CO2：×0.0010×10-2、CH3OH：0.0006×10-2），首先進(jìn)入可切換的吸附器V-1101A，B中的一組，將微量的CH3OH、H2O、CO2脫除掉，以防它們?cè)诶湎鋬?nèi)凍結(jié)阻塞設(shè)備。分子篩吸附器的操作及再生處理由程控控制自動(dòng)進(jìn)行其切換，周期為24小時(shí)。

2.冷箱

設(shè)置冷箱的目的就是將由外部傳入低溫設(shè)備的熱量降到最小。

①凈化氣的冷卻及洗滌

出吸附器V1101A，B的凈化氣在1號(hào)進(jìn)料氣冷卻器E1105和2號(hào)進(jìn)料氣冷卻器E1106中被冷產(chǎn)品物流冷卻到-188.1℃進(jìn)入液氮洗滌塔T1101底部，其流量為113300m3/h.在T1101塔內(nèi)，凈化氣中的Ar、CO、CH4被塔頂來(lái)的液氮洗掉，進(jìn)入塔底尾液中，這股尾液同時(shí)溶解有少量氫氣，含有部分氮?dú)獾膬艋瘹怆x開(kāi)塔頂，其溫度為-192.9℃。

②中壓氮

從空分來(lái)的用以洗滌及保證合格H2：N2比的中壓氮?dú)鈮毫?.9MPaG，溫度為40℃，流量為36700m3/h（N2純度99.999×10-2），進(jìn)入中壓氮冷卻器E1104.E1105中被冷產(chǎn)品物流（合成氣、循環(huán)氫、尾氣）冷卻到-127.1℃，然后分成兩路，其中一路經(jīng)E1106被冷產(chǎn)品物流進(jìn)一步冷卻到-188.1℃，進(jìn)入T1101塔頂作為洗滌Ar、CO、CH4的洗滌劑。另一路正好是保證合成氣H2：N2=3：1的氮?dú)饬?，配入出T1101塔經(jīng)E1106復(fù)熱了的凈化氫氣中。配好氫氣的合成氣在E1105被復(fù)熱到-62.9℃又分成兩段，一股在低溫甲醇洗工段被復(fù)熱到30℃，另一股在E1104中被復(fù)熱到30℃，然后又匯合在一起送往氨合成工段，其壓力5.13MPaG，組成H2：74.9863×10-2、、N2：25.0126×10-2，最終的細(xì)配氮由在冷箱外直接連接在合成氣管線上的中壓氮完成，采用在線分析儀與串級(jí)調(diào)節(jié)進(jìn)行。

③尾液

離開(kāi)T1101塔底的尾液，溫度-192.4℃，膨脹到1.03MPa（G），-190.9℃進(jìn)入分離罐V1102閃蒸出富氫705.7m3/h（H2：86.75×10-2，CO：8.41×10-2， N2：4.56×10-2，Ar：0.258×10-2，CH4：0.0106×10-2）經(jīng)E1106.E1105.E1104中復(fù)熱，然后送往低溫甲醇洗工段C1001壓縮機(jī)以回收氫氣。V1102底部的液體經(jīng)節(jié)流膨脹到0.33MPa（G），-192.℃經(jīng)E1106.E1105.E1104復(fù)熱到31.℃作為燃料送出界區(qū)，其流量5229.88Nm3/h，壓力0.33MPaG， 組成H2：3.9×10-2、 N2：20.94×10-二、 CO：71.65×10-2， Ar： 3.06×10-2， CH4：0.96×10-2。

3.中壓蒸汽S40流程：

液氮洗分子篩再生使用3.82、MPa（G）、249℃飽和蒸汽，該蒸汽由過(guò)熱S40（400℃）蒸汽在減溫器內(nèi)與鍋爐水BW56混合，溫度降至249℃后送至再生氣體加熱器E1101，加熱再生氮。飽和蒸汽S40換熱后變成冷凝液送出液氮洗界區(qū)。

二、再生氮?dú)饬鞒蹋?/p>

液氮洗分子篩運(yùn)行以24小時(shí)為一個(gè)周期，其中分子篩預(yù)熱，約需1小時(shí)用6500m3/h，用0.45MPa（G），20℃的氮?dú)鈱⒎肿雍Y從操作溫度-61℃預(yù)熱至常溫;加熱，約7.6小時(shí)氮?dú)庠贓1101內(nèi)被加熱到220℃以后，再用此氮?dú)鈱⒎肿雍Y加熱到200℃進(jìn)行再生;預(yù)冷卻，約需5.6小時(shí)用4500m3/h，20℃氮?dú)鈱⑽狡饔?00℃冷卻至常溫。氮?dú)庠诩訜帷㈩A(yù)冷卻階段須經(jīng)循環(huán)水換熱器E1102降溫后作為氣提氮的一部分送往低溫甲醇洗崗位硫化氫濃縮塔。

1. 液氮洗冷火炬、冷凝液工藝流程：

液氮洗在開(kāi)車、停車、正常生產(chǎn)過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生低溫氣體，多為可燃介質(zhì)不能直接排往事故火炬處理。由于溫度低，因此冷箱外部工藝管線、設(shè)備排出的低溫氣體直接進(jìn)入火炬氣體加熱器E1103加熱至130℃，排至事故火炬;冷箱內(nèi)部導(dǎo)淋排出的工藝介質(zhì)經(jīng)緩沖槽V1103緩沖后進(jìn)入E1103加熱至130℃后排往事故火炬處理。在火炬氣體加熱器E1103內(nèi)，低溫氣體被低壓蒸汽S5.S15加熱至130℃后排往事故火炬處理，產(chǎn)生的冷凝液送出液氮洗界區(qū)處理。

2. 其它輔助工藝流程：

液氮洗補(bǔ)液氮流程：本項(xiàng)目液氮洗裝置設(shè)計(jì)液氮儲(chǔ)罐，在系統(tǒng)冷量不足時(shí)可以通過(guò)液氮輸送管線、閥門HV11001向液氮洗系統(tǒng)內(nèi)補(bǔ)充冷量，此流程未設(shè)計(jì)液氮儲(chǔ)槽。

三、結(jié)語(yǔ)

本工段的冷量來(lái)源于中壓氮的類焦耳-湯姆遜效應(yīng)和尾液的節(jié)流效應(yīng)及低溫甲醇洗崗位送至液氮洗的工藝氣正常操作中無(wú)需任何外部冷源。根據(jù)H2.N2.CH4等組分沸點(diǎn)的不同將其分離。此過(guò)程是在低溫精餾塔中進(jìn)行。冷量的獲得依靠?jī)艋瘹庾陨頂y帶的一部分冷量;再者是中壓氮類焦耳-湯姆遜節(jié)流效應(yīng)以及尾液節(jié)流效應(yīng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]辛少琳.低溫甲醇洗工藝凈化氣硫含量超標(biāo)的問(wèn)題分析及解決措施[J].當(dāng)代化工研究，2020（18）：152-153.

（1.山東華魯恒升化工股份有限公司? 山東德州? 253000;2.華魯恒升（荊州）有限公司? 湖北荊州? 434000）