甲醇洗液氮洗流程说明.docx
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甲醇洗液氮洗流程说明
第二部分单元及工艺流程说明
2单元及工艺流程说明
2.1单元及工艺流程图
技术提供方提供的工艺流程图（PFD图）见附图。
2.2工艺流程说明
1）低温甲醇洗装置
低温甲醇洗净化装置工艺流程如附图“工艺物料流程图（PFD）”所示。
变换后原料气<1>已先在变换系统中用水洗涤使其中的NH3含量降至1ppm以下。
进低温甲醇洗系统的原料气先与合成气<8>、CO2产品气<39>初步换热后经氨冷器EC-2201进一步降温，在原料气分离器V-2201初步分离出水分。
初步分离水的原料气再喷射防结冰甲醇<17>并与压缩后的循环闪蒸气<15>混合，然后经多流股绕管式换热器原料气/净化气/CO2产品气换热器EA-2202与合成气<100>和<38>换热后冷却，在原料气分离器V-2213分离几乎全部的水分和甲醇后进入H2S吸收塔C-2201，用吸收了CO2的并经氨冷器EC-2202降温的低温甲醇<19>洗涤。
原料气在H2S吸收塔C-2201塔脱除全部的H2S和部分CO2等组分，得到的不含硫气体进入CO2吸收塔C-2202，C-2202塔共分为三段，塔顶用贫甲醇洗涤，段间设有中间冷却器EA-2204和氨冷器EC-2203，用以降低半贫甲醇的温度，保证甲醇液在较低温度进行吸收。
脱除CO2的净化气<7>由CO2吸收塔C-2202塔顶引出，送往液氮洗装置。
中间闪蒸塔C-2203塔为中压闪蒸塔，由上部和下部两个闪蒸罐组成。
从H2S吸收塔C-2201出来的、吸收了H2S和CO2的含硫甲醇富液经闪蒸甲醇冷却器EA-2215与循环富甲醇换热冷却并减压后在中间闪蒸塔C-2203下部闪蒸出溶解的氢气及少量CO2等气体。
同样，从CO2吸收塔C-2202塔出来的不含硫的甲醇液分一部分<18>至H2S吸收塔后，另一部分<21>在净化气/富甲醇换热器EA-2221中与液氮洗返回的部分冷合成气<105>换热，再经氨冷器EC-2204冷却并减压后在CO2吸收塔C-2202上部闪蒸出溶解的氢气及少量CO2等气体。
两部分闪蒸气体<11>与液氮洗返回的循环氢汇合后经循环压缩机K-2201增压并冷却后返回到原料气中。
从中间闪蒸塔C-2203下部出来的含硫甲醇液<23>绝大部分<27>送入气提/CO2解吸塔C-2204上段下部，小部分<28>送入气提/CO2解吸塔C-2204中段中部，去上段的<27>流股的量越多则CO2产量越大，设计值为全部甲醇液去上段，此时CO2产量最大。
甲醇液在气提/CO2解吸塔C-2204上段要闪蒸出部分溶解的CO2，同时溶解的H2S也部分闪蒸出来。
从中间闪蒸塔C-2203上部出来的不含硫甲醇液<24>一部分<25>进入气提/CO2解吸塔C-2204塔上部中段用来再吸收闪蒸气体中的H2S；另一部分甲醇液<26>进气提/CO2解吸塔C-2204塔的最上部的闪蒸罐，闪蒸气为CO2气，同时也用来再吸收闪蒸气体中的H2S。
由气提/CO2解吸塔C-2204上段出来的甲醇液<29>、<30>进入气提/CO2解吸塔C-2204塔中段的中部，闪蒸出甲醇液中大部分的CO2进入尾气。
从气提/CO2解吸塔C-2204塔中段出来的液体<31>为系统温度最低，此甲醇液通过气提/CO2解吸塔甲醇/贫甲醇换热器EA-2205与贫甲醇<58>换热、再经CO2吸收塔C-2202的中间冷却器EA-2204加热，回到甲醇闪蒸罐V-2214上部的闪蒸罐，释放出部分溶解的CO2等气体，液体<70>再用甲醇循环泵P-2205打到闪蒸甲醇冷却器EA-2215与从中间闪蒸塔C-2203出来的含硫甲醇<20>换热，回到下部的闪蒸罐，同样闪蒸出部分CO2，两部分闪蒸气进入气提/CO2解吸塔C-2204上段以增加CO2产品。
甲醇闪蒸罐V-2214下部的甲醇液用闪蒸甲醇循环泵P-2210送至气提/CO2解吸塔C-2204下段，在此段用氮气<69>气提，塔底得到CO2含量较低而且温度也较低的甲醇液<35>。
从气提/CO2解吸塔C-2204底出来的甲醇液<35>含有少量CO2和基本上原料气中所有硫化物，用热再生塔进料泵P-2203升压，通过贫/富甲醇换热器EA-2218-E、EA-2206-D、贫/富甲醇换热器EA-2217与从甲醇精馏塔C-2205来的贫甲醇换热后进入C-2205塔进行热再生，塔底得到贫甲醇，塔顶得到H2S气。
贫甲醇<56>从甲醇精馏塔C-2205下部抽出，经贫/富甲醇换热器EA-2217冷却后用贫甲醇泵P-2204升压，经EA-2206、水冷器EA-2219、EA-2218和E-2205换热降温后送到吸收塔CO2吸收塔C-2202塔顶，循环使用。
C-2205塔顶得到H2S浓度较高的气体，经冷却、分离后，一部分含硫气体<53>送回C-2204中部循环吸收、解吸，进行硫浓缩，以使出低温甲醇洗装置的酸性气体达到回收标准；另一部分气体<51>H2S浓度高于25％，经换热后可以送克劳斯硫回收系统进行硫回收。
C-2204塔中部出来的气体<40>为系统尾气。
该尾气经换热器EA-2220、EA-2211回收冷量后，尾气<97>温度升至22℃左右，进入尾气洗涤塔C-2207，用脱盐水洗涤后排出。
从C-2207塔底出来的液体<73>在换热器EA-2212与C-2206塔底废水换热后进入C-2206塔中部。
从原料气分离器V-2213罐分离出来的水分和甲醇<22>经EA-2203换热后送入CO2闪蒸罐V-2212，闪蒸出的气体去C-2204塔下段，液相进入甲醇水分离塔C-2206中部，从C-2205塔底来的少量贫甲醇<64>通过EA-2203换热后作为C-2206塔顶回流。
甲醇水分离塔C-2206塔底得到甲醇含量达到排放标准的水，换热后排出系统。
系统中近二十台换热器组成的换热网络用以回收冷量并保证必要的工艺条件。
注：
<>中的数字表示PFD图中的流股号
2）液氮洗装置
液氮洗净化系统的主要设备有：
分子筛吸附器（A-2601A/B）、多流股板翅式换热器（E-2601、E-2602、E-2603）和氮洗塔（C-2601）。
为了减少冷量损失，低温设备装在冷箱内。
从甲醇洗工序来的原料气首先进入分子筛吸附器A-2601的一组，将CO2、CH3OH、H2O等杂质除去后，进入E-2602与氮洗塔顶部来的净化气、塔底尾液及其闪蒸气回收氢逆流换热，冷却到一定温度后进入E-2603继续冷却换热。
换热后气体进入氮洗塔C-2601底部。
在塔中原料气用液氮洗涤，气体中CO、CH4、Ar等杂质被液氮溶解后得到精制气，从氮洗塔顶部出来经E-2603换热后，用比例调节方式对其进行粗配氮，然后进入E-2602回收冷量。
复热到一定温度后分为两路，一路去甲醇洗工序，经回收冷量后返回液氮洗系统。
另一路则经氮气冷却器E-2601复热后，与从甲醇洗工序回来的另一路汇合，送往合成压缩机压缩后去合成氨。
从空分来的3750kPa，温度为40℃的中压氮气进入E-2601与E-2602冷却后分成两路，一路对精制气配氮和补充冷量，另一路进入换热器E-2603冷却成液氮进入氮洗塔作洗涤液用。
氮洗塔底尾液减压至1150kPa，进入闪蒸罐V-2601气液分离。
分离后气相经E-2603、E-2602、E-2601回收冷量温度升高，再进入甲醇洗循环气压缩机回收氢。
分离后的液相则减压至420kPa，必要时与外加液氮混合，经E-2603、E-2602和E-2601回收冷量，温度升高至30℃，进入燃料气系统。
第三部分设计基础
3设计基础
3.1基础数据
3.1.1低温甲醇洗单元
低温甲醇洗单元将被设计为（100％负荷）：
处理原料气4436.795kmol/h；
低温甲醇洗单元操作弹性为装置生产能力的40%到110%。
低温甲醇洗单元每年的操作时间为7200小时。
低温甲醇洗单元在40%负荷运转时，可回收较多的CO2以维持尿素装置的生产，另一部分经CO2压缩机压缩后送气化装置用于输煤。
3.1.2液氮洗单元
液氮洗单元的设计能力为（100％负荷）：
原料气为经低温甲醇洗后的净化气。
液氮洗单元的操作弹性为装置生产能力的40%到110%。
液氮洗单元每年的操作时间为7200小时。
液氮洗单元释放气送气化单元热风炉燃烧，精制气送合成气压缩。
3.2低温甲醇洗单元的原料气
3.2.1设计工况气体组份100％负荷）
原料气：
4436.795kmol/h，规格如下表：
物料名称
送脱硫脱碳单元原料气
组分
分子式
分子量
kmol/h
mol%
水
H2O
18.015
9.566
0.2156
一氧化碳
CO
28.010
17.692
0.3988
氢气
H2
2.016
2269.532
51.1525
二氧化碳
CO2
44.010
2091.385
47.1373
甲烷
CH4
16.043
0.024
0.0054
硫化氢
H2S
34.079
36.183
0.8155
氮气
N2
28.013
9.272
0.2089
氩气
Ar
39.948
0.849
0.0191
氨
NH3
17.031
0.007
2ppm
氧硫化碳
COS
60.071
2.277
0.0513
氰化氢
HCN
27.026
0.008
2ppm
气体总量KMOL/HR
4436.795
100.000
平均分子量
22.302
温度，℃
40
压力，MPa,G
2.97~3.2
相态
气相
3.2.2设计工况气体组份：
（低硫100％负荷）
原料气
组分
kmol/h
mol%
H2
2269.532
51.1525
CO
17.692
0.3988
CO2
2091.385
47.1373
N2
40.296
0.9082
Ar
2.849
0.0642
CH4
1.024
0.0231
H2S
4.046
0.0912
COS
0.390
0.0088
HCN
0.008
2ppm
NH3
0.007
2ppm
H2O
9.566
0.2156
总量kmol/h
4436.795
平均分子量
22.247
压力MPa（G）
2.97~3.2
温度℃
40.00
3.3产品和副产品描述
3.3.1低温甲醇洗净化气组成
组分
Nm3/h
Mol%
H2
98.7800
CO
0.7671
CO2
＜20ppm
N2
0.3999
Ar
0.0367
CH4
0.0101
H2S
＜0.1ppm
COS
CH3OH
0.0062
干基总量Nm3/h
51436
H2Okg/h
0
湿基总量Nm3/h
51436
平均分子量
2.3366
压力MPa（G）
2.78~3.01
温度℃
-56.22
3.3.2低温甲醇洗单元的CO2产品气（供尿素）
组分
Nm3/h
Mol%
H2
0.0811
CO
0.0050
CO2
99.5559
N2
0.3419
Ar
0.0003
CH4
0.0005
H2S
≤5ppm（vol）
COS
CH3OH
0.0153
干基总量Nm3/h
35157
H2Okg/h
0
湿基总量Nm3/h
35157
平均分子量
43.9158
压力MPa（G）
0.04
温度℃
30.05
3.3.3低温甲醇洗单元的酸性气
组分
Nm3/h
Mol%
H2
0.0000
CO
0.0000
CO2
69.0568
N2
1.8377
Ar
0.0000
CH4
0.0000
H2S
（>30%）29.0071
COS
CH3OH
0.0984
干基总量Nm3/h
2970
H2Okg/h
0
湿基总量Nm3/h
2970
平均分子量
40.8238
压力MPa（G）
0.16
温度℃
37.85
注：
H2S浓度应尽可能高。
3.3.4液氮洗单元合成气
组分
Nm3/h
Mol%
H2
75.0000
CO
＜2ppm
N2
25.0000
Ar
0.0000
CH4
0.0000
CO2
≤0.1ppmv
H2S
≤0.1ppmv
COS
干基总量Nm3/h
67630
平均分子量
8.516
压力MPa（G）
2.58～2.81
温度℃
30.00
3.3.5液氮洗单元循环氢
组分
Nm3/h
Mol%
H2
90.9343
CO
1.8938
N2
7.1153
Ar
0.0001
CH4
0.0001
干基总量Nm3/h
62
平均分子量
4.379
压力MPa（G）
1.0
温度℃
30
3.4排放物和排出物
3.4.1原料气冷凝液（原料气氨冷器后气液分离器）
设计工况
组分
Nm3/h
Mol%
H2
0.0090
CO
0.0347
CO2
38.9224
N2
0
Ar
0
CH4
0
H2S
0.0039
COS
HCN
NH3
HCl
HCOOH
总量kg/h
336
平均分子量
28.1355
压力MPa（G）
3.06
温度℃
12.05
3.4.2低温甲醇洗排出的污水
设计工况
组分
Nm3/h
Mol%
H2
CO
CO2
N2
Ar
CH4
H2S
COS
CH3OH
＜0.01wt%
干基总量Nm3/h
H2Okg/h
2246
湿基总量Nm3/h
平均分子量
18.0150
压力MPa（G）
0.24
温度℃
24.86
3.4.3低温甲醇洗排放尾气
设计工况
组分
Nm3/h
Mol%
H2
0.0009
CO
0.0001
CO2
65.8423
N2
32.3944
Ar
0.0000
CH4
0.0000
H2S
0.0000
COS
0.0000
CH3OH
0.0000
干基总量Nm3/h
14645
H2Okg/h
211
湿基总量Nm3/h
14908
平均分子量
38.3694
压力MPa（G）
0.01
温度℃
13.90
3.4.3液氮洗单元燃料气
组分
Nm3/h
Mol%
H2
2.3232
CO
67.1395
N2
28.7472
Ar
1.4082
CH4
0.3796
干基总量Nm3/h
1368
平均分子量
27.531
压力MPa（G）
0.22
温度℃
30
3.5消耗量
1）低温甲醇洗单元：
消耗值是在稳定操作状态和常规维护时的数据
甲醇消耗≤0.8kg/tNH3，有效气体回收率≥99.4%。
公用工程消耗：
项目
单位
消耗量
设计工况
循环冷却水（32～42℃）
t/hr
281
气提氮0.5MPa（G）
Nm3/hr
5000
脱盐水
t/hr
2.3
1.27MPa（G）低压蒸汽1）
t/hr
1.8
0.5MPa（G）低压蒸汽2）
t/hr
6.9
－40℃冷源
kW
2463
4℃冷源
kW
251
注：
1）甲醇水分离塔再沸器EC-2206
2）热再生塔再沸器EC-2205
3）本表为净消耗量，不含损耗和裕度
2）液氮洗单元
有效气体回收率≥99.2%。
项目
单位
消耗量
设计工况
循环冷却水（32～42℃）
t/hr
20
中压氮气4.0MPa（G）
Nm3/hr
17627
液氮0.4MPaG
Kg/hr
600
3.82MPa（G）中压蒸汽
t/hr
0.5
低压氮气0.5MPa（G）
Nm3/hr
3500
注：
1）以上数值为理论计算消耗，不包含裕度；2）氮气送甲醇洗单元用作气提氮。
3.6输入低温甲醇洗单元界区的公用工程规格和条件
3.6.1脱盐水
硬度≈0μmol/l
电导率（25℃）≤0.3μS/cm
SiO2≤20ppb
温度30~40℃
3.6.2高压锅炉给水
悬浮物≤5mg/L
总硬度：
≤2.0μmol/L
pH值（25℃）≥8.8～9.3
含油量：
≤0.3mg/L
含氧量≤7μg/L
含铁量：
≤30μg/L
含铜量≤5μg/L
含联氨：
≤10～50μg/L
二氧化硅≤5μg/L
3.6.3循环冷却水
供水温度32℃
压力0.40Mpa（G）
回水温度42℃
压力0.25Mpa（G）
污垢热阻3.44×10-4m2.k/w
pH值7~8
腐蚀余度＜0.075mm/a（碳钢）
＜0.005mm/a（不锈钢）
3.6.4新鲜水
碱度8.5mmol/l
Ca2+（以CaCO3计）28.5mg/l
Mg2+（以CaCO3计）24.3mg/l
总硬度（以CaCO3计）52.8mg/l
总碱度（以CaCO3计）400mg/l
溶解固体450mg/l
总Fe0.1mg/l
浊度0.1mg/l
Cl-28mg/l
电导率645us/cm
PH6.98
3.6.5蒸汽管网操作条件
（1）中压蒸汽
温度400-420℃
压力3.82MPa（G）
（2）中压蒸汽
温度饱和
压力2.5MPa（G）
（3）低压蒸汽
温度饱和
压力1.27MPa（G）
（4）低压蒸汽
温度159℃
压力0.5MPa（G）
3.6.6电
（1）6kV供电
电压6kV（+5％）
频率50Hz（+1％）
相数三相三线，中性点不接地
（2）380V供电
电压380/220V（±5％）
频率50Hz（±1％）
相数三相四线，中性点接地
（3）事故供电（EPS）
电压380/220（±5％）
频率50Hz（±1％）
相数三相
3.6.7制冷氨
液氨压力1.6MPa（G）
温度40℃
蒸发压力0.4MPa（G）
NH3≥99.8%wt
H2O油≤0.2%wt
污垢热阻0.00086m2k/w
返回状气气态4℃和-40℃饱和
3.6.8仪表空气、工厂空气
温度≤40℃
压力 0.7MPag
露点 -40℃
含油量<10mg/m3
含尘量≤1mg/m3（含尘粒径≤3微米）
3.6.9低压氮气
温度36℃
压力0.44MPa（G）
纯度≥99.8%（V）
O2≤10ppm（vol）
3.6.10高压氮气
温度40℃
压力8.1MPa（G）
纯度≥99.99%
O2≤10ppm
3.6.12高压二氧化碳
温度80℃
压力8.1MPa（G）
纯度≥99.99%
O2≤10ppm
3.6.13气氨（输出到B.L.）（由技术提供方补充完成）
压力0.47MPa（A）
温度+4℃
压力0.72MPa（A）
温度-40℃
第六部分性能保证
6性能保证
6.1性能保证的基础
在以下条件下，技术提供方将对6.2中指定的装置性能数据承担责任。
技术提供方提供的工艺计算包中的相关参数及物性数据已经采用并正确用于技术使用方的工程设计，采购和装置建设。
技术使用方向装置提供第三部分中所指定的原料气和装置公用工程条件，装置稳定条件下以100%的进料连续运行。
由技术提供方和技术使用方共同同意，在技术提供方人员监督下，依照双方预先讨论并确定的程序，进行针对性能保证的72小时性能测试。
6.2保证值
6.2.1低温甲醇洗原料气
处理低温甲醇洗的原料气流量：
4436.795kmol/h；
6.2.2低温甲醇洗净化气纯度
总硫（COS+H2S）含量＜0.1ppm（vol）
CO2含量＜20ppm（vol）
6.2.3低温甲醇洗CO2产品
CO2纯度（干基）≥98.5（vol%）
总硫（COS+H2S）含量≤5ppm（vol%）
压力（出低温甲醇洗界区处）≥0.04MPa（G）
回收率≥65%
6.2.4低温甲醇洗尾气
COS+H2S含量≤10ppm（vol）
6.2.5低温甲醇洗酸性气
H2S含量≥30vol.%
压力（出低温甲醇洗界区处）≥0.15MPa（G）
6.2.6出液氮洗合成气
H2/N2=3：
1
CO含量≤2ppm（vol）
6.2.7消耗量
1）低温甲醇洗公用工程消耗量
4℃下的外部冷量最大280kW
-40℃下的外部冷量最大2845kW
补偿甲醇最大0.85kg/吨氨
蒸汽0.5MPa（G）最大7.7t/h
蒸汽1.27MPa（G）最大2.2t/h
循环冷却水最大310t/h
气提用低压氮气≤ 5500Nm3/h
2）液氮洗公用消耗量
中压氮气最大 5500Nm3/h
液氮最大660kg/h
循环冷却水最大22t/h
中压蒸汽3.82MPaG最大0.6t/h
6.2.8低温甲醇洗排出的废水
甲醇含量≤0.01wt%
流量最大2470kg/h
6.2.9低温甲醇洗有效气体回收率≥99.4%；液氮洗有效气体回收率≥99.2%。
6.2.10低温甲醇洗总系统阻力≤0.22MPa；液氮洗总系统阻力≤0.25MPa。
6.3测量和分析方法
6.3.1分析取样
在详细设计审查会上，技术提供方和技术使用方将讨论并确定取样方法、测量方法、流量、温度、压力和公用工程消耗。
6.3.2分析方法
原料气、产品、副产品和废物的分析方法由技术提供方和技术使用方讨论确定。
相关程序将在详细设计审查会上讨论。
当原料气与第三部分中指定的原料气设计条件相差过大时，技术提供方和技术使用方将在性能测试前进行友好讨论并共同确定修正后的保证。
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