循环甲醇水含量高水分离塔改造(精)

低温甲醇洗装置甲醇/水分离塔改造

陈忠华

(镇海炼油化工股份有限公司化工部, 浙江宁波,315207

摘要通过计算认为甲醇/水分离塔塔板从泡罩改名为高效复合塔板后, 能够使贫甲醇中水含量降到015%以下, 整个装置的运行工艺得到改善, 起到较好的节能效果。

关键词甲醇塔板改造水含量

收稿日期:2003-03-04。

作者简介:陈忠华, 男,1968年出生, 工程师,1991年毕业于浙江工业大学化学工程系, 现在镇海炼化公司化工部工艺组从事技术管理工作。联系电话:0574-********。

1甲醇洗装置现状

镇海炼化公司化工部甲醇洗装置主要承担着

对合成氨工艺气的脱硫脱碳任务。经过十多年的运行、摸索和改造, 现能承受110%以上的负荷, 。器的堵塞, 这些问题的解决主。国内从林德引进的几套低温甲醇洗装置虽然都设置了甲醇/水分离塔, 但运行情况都不理想, 循环甲醇中水含量普遍高于设计值。

甲醇/水分离塔高2115m , 塔径018m , 共48块塔板, 塔板改造前均为林德泡罩型式。按林德公司计算, 经该塔脱水后低温甲醇洗装置贫甲醇中水含量设计值为015%, 如果水含量过高, 会造成设备腐蚀率增加, 产生的腐蚀产物堵塞绕管式换热器壳侧通道; 影响低温甲醇对C O 2、H 2S 的吸收, 洗涤甲醇量增加, 动力消耗增加。甲醇洗装置试车至脱水塔改造前, 贫甲醇中水含量一直大大高于设计值, 最高的时候达3%左右, 正常的时候也平衡在115%左右。给生产带来了很大的危害:1990年至

1997年, 低温甲醇洗装置由于管线内外腐蚀发生泄漏10多次, 其中5次被迫停工抢修; 绕管式换热器壳侧每年均有结垢现象, 多次实施化学清洗, 其中2台换热器清洗后内漏, 被迫更换。因此必须通过改造来降低系统水含量。2改造方向的确定

造成系统甲醇中水含量高的因素有:进洗涤塔的气液分离罐分离效果不好; 进低温甲醇洗装

置变换气的温度过高, ; 甲醇/水分、, 32℃左右, ,

而进洗涤塔的气, 经测定分离效率达到90%, 虽然低于设计值, 但基本能满足分离要求, 而且该分离罐为高压低温设备, 更换投资要100多万元, 投入产出比明显不合理。因此决定对甲醇/水分离塔进行改造。

改造一般有2种方案:①增大塔径, 提高该塔的处理能力, 效果较好, 但投资较高;

②塔体不动, 将林德泡罩塔板改成其它效率更高的塔板, 如M D 塔板、高效复合塔

板等, 这样投资要少的多。

经校算, 选择了浙江工业大学开发的高效复合塔板替代林德泡罩塔板。3改造内容

311高效复合塔板的结构及特点

高效复合塔由若干块复合塔板组成, 每块复合塔板是在穿流筛板下加一层规整填料复合而成。由于没有降液管, 故气液为逆流操作。图1为高效复合塔操作示意图[1]。

气相自下而上流动, 液相自上而下流动, 相互逆流。对于每一层板, 气液接触有

3个区域:在多孔穿流筛板上为泡沫区; 在规整填料内, 液相以液膜状沿着填料流下, 为液膜区; 在填料层下面, 液

大氮肥

第26卷第4期

滴均匀下降与上升的气相接触, 为淋降区。因而

在高效复合塔中的气液接触与常见的有降液管塔板不同, 具有以下特点:①充分利用塔内空间, 使之对气液两相都有传质作用; ②多孔穿筛板对下面的填料层起到液体均匀分布的作用, 填料则起到使气体均匀分布的作用, 这使穿流筛板和填料都处于良好的气液接触状态; ③填料的存在基本上消除了塔板间的雾沫夹带; ④高效复合塔不设降液管, 空塔截面比常用的板式塔要大15%左右, 穿流筛板开孔率也远大于常用塔板, 流动阻力较小, 通量可大大提高

。

图1复合塔操作状态示意图

据以上特点可看出, 复合塔传质效率较高

。

312塔板改造后装置水平衡推算

图2为低温甲醇洗装置水平衡图

。

图2低温甲醇洗装置水平衡图

由图2可以看出, 当系统水分达到平衡时, 水

量的平衡关系应该是:③+⑧=④。④点的水含量就是系统甲醇中的水含量。要推算出该点的水含量, 必须求出③点和⑧点的水含量和水量。③点:取变换气温度32℃(正常操作温度 , 进甲醇洗系统的气液分离罐分离效率经测定90%, 则③点的摩

尔百分组成由ECSS Ver 310分离过程模拟包计算结果:H 26119520%,C O 23717972%, H

2S

012398%, H 2O 010026%, 总流量714811km ol/h 。

⑧点:用ECSS Ver 310分离过程模拟包对甲醇/水分离塔计算, 可得塔顶组成的计算结果见表1。

表1甲醇/水分离塔塔顶的组成

组分

摩尔质量km ol ・h -1摩尔分率

质量流量kg ・h -1质量分率

CH 3OH

89114470199603028561375001997764H 2O

0135530100397061400601002236总计

8915000

110000

286217750

110000

经塔顶冷凝器冷却分离后L 作为回流, D 则作为产品回到系统, 取回流比R =018, 则:

R =L/D =(286217750-D /D

D =159014306kg/h

则⑧点的质量流量为15901kg/h , 质量分率与塔顶相同, 为012236%点:ESCC , , 这样就可X :

(11×01000026 ×18102+159014306×01002236=23681825X

X =01002915

由于④点的进料甲醇就是从再生甲醇液中抽

出, 因此, 可以看出当装置贫甲醇中水含量达到012915%时, 整个系统水量达到平衡。消除计算、操作及其他因素引起的误差, 取误差因子为0185, 则最后平衡时水含量达到:

X =01002915/0185=01003429

从计算过程不难看出, 甲醇/水分离塔塔板从泡罩改为复合后, 能够使系统甲醇中水含量下降到015%以下, 最根本的原因是从再生甲醇抽出去甲醇/水分离塔的处理量增加(即④点 , 改造前该点量为960kg/h , 改造后达到23681825kg/h 。313改造增加热负荷计算

1 塔底再沸器

塔底再沸器原来的换热面积为20m 2, 总传热量为793673×4118k J/h 。塔改造后由于其处理量的增加, 所要求的热负荷也相应增加, 根据ECSS Ver 310分离过程模拟包计算, 改造后再沸器热负荷将达到1151400×4118k J/h , 原来的再沸器不能满足要求, 需更换。