合成氨装置低温甲醇洗系统贫甲醇含水量升高的原因分析及对策

针对中国石油吉林石化公司30万t/a合成氨装置在新增合成气净化系统的工艺改造后,低温甲醇洗系统贫甲醇含水量(质量分数,下同)异常升高(高达2.6%)并超过设计指标值(1.5%),不得不降负荷运行的情况,排查了相关影响因素,分析了导致甲醇/水分离塔塔板筛孔堵塞的原因,并实施了相应的工艺优化措施。结果表明:工艺优化措施实施后,大幅改善了甲醇/水分离塔的分离效果,不仅使该装置低温甲醇洗系统负荷率由82%提升至100%,还使贫甲醇含水量降低至0.4%。

气化煤棚改造分析——以山东晋控明水化工集团有限公司为例

近年来,随着工业化的不断推进,煤炭作为主要能源之一,在基础化工产业中发挥举足轻重的作用。随着氮肥退城进园原料结构调整技术改造项目的实施,山东晋控明水化工集团有限公司对整体生产工艺进行改造,各工段已达到自动化水平,但老气化煤棚已无法满足清洁生产和安全环保要求。本着智能高效、降低隐患的原则,企业对老气化煤棚进行改造,全面优化煤炭卸车、输送、储存和掺配等单元,以满足生产需要,提升安全环保效益。

低温甲醇洗系统净化气总硫超标与设备腐蚀原因分析及优化

河南晋控天庆煤化工有限责任公司一期低温甲醇洗系统(下游为氨合成系统)与二期低温甲醇洗系统(下游为甲烷化系统)生产工艺基本相同、操作指标大同小异,2套低温甲醇洗系统共用1套再生单元。近年来,一期、二期低温甲醇洗系统运行中多次出现循环甲醇中氨含量高、净化气总硫超标、CO_(2)产品气总硫超标、碳钢设备腐蚀等问题。分析与探讨症结所在,采取了一系列有针对性的优化改进措施后,保证了低温甲醇洗系统的安全稳定运行。并提出低温甲醇洗系统设计之初宜设置预洗单元、增设贫/富甲醇过滤器、优化甲醇洗涤塔脱硫段设计、含杂质物料选择走换热设备管程、低温换热设备优先选用不锈钢材质等优化改进建议。

变压吸附制氢装置运行经验总结

在碳中和背景下,H_(2)的清洁能源属性受到广泛认可,变压吸附制氢(PSA制氢)技术操作简单、自动化程度高,受到日益广泛的研究和应用。天津渤化永利化工股份有限公司拥有13年PSA制氢装置运行经验,对该套装置运行13年以来所遇到的主要生产问题及应对措施进行总结,为同行业PSA制氢装置稳定运行提供借鉴。

工业合成氨变换反应汽气比的再认知

根据合成氨变换反应中对汽气比的要求,讨论分析工业条件下变换反应及其副反应的进行程度,从热力学、动力学和催化过程三个不同的角度,分析论证了在合理范围内,加大汽气比,对促进变换反应、抑制F-T反应的正向作用,加深了对汽气比这一概念的丰富内涵的认知。

合成氨装置低温甲醇洗系统排放气治理总结

云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司400kt/a合成氨装置鲁奇低温甲醇洗系统(八塔流程)建设投用时间较早,后来又进行了多次扩能改造,系统流程复杂(改为了九塔流程)且存在较多的短板问题,近年来运行中主要存在水洗塔排放气异味较大问题。分析认为,其原因主要有变换气气质差、脱硫塔预洗段/主洗段吸收效率不高、排放气水洗塔达不到设计洗涤效果。为此,采取了降低各工艺气的H2S含量、改善循环甲醇质量、控制排放气中的甲醇含量、实施排放气VOC治理等一系列优化改造,排放气中H2S含量由30×10^(-6)降至3×10^(-6)以下、甲醇含量由300×10^(-6)降至50×10^(-6)以下,硫醇/硫醚含量由1×10^(-6)降至约0.11×10^(-6),排放气烟囱周边异味明显改善,排放气治理取得了明显成效。同时就低温甲醇洗系统排放气治理等给出了后续优化改进建议。

QDB-06型耐硫变换催化剂在等温变换装置上的工业应用

合成氨变换装置由四段绝热耐硫变换改造为等温变换后,催化剂改用QDB-06型耐硫变换催化剂。介绍了等温变换装置的工艺流程、催化剂的装填及升温硫化。6个多月的实际运行情况表明,QDB-06型耐硫变换催化剂具有良好的低温活性、颗粒强度和强度稳定性,完全可以满足变换深度和等温变换工况的要求。

320 kt/a合成氨装置液氮洗系统运行问题及处理

安徽泉盛化工有限公司320 kt/a合成氨装置于2022年7月底建成并一次性投料成功,运行初期出现液氮洗系统原料气管线阻力增大问题,2022年9月以前主要通过降低合成氨装置负荷(航天炉氧负荷最高仅提升至78%)以提高氮洗塔进口原料气温度予以消除;后经同行交流、对比分析与验证,认为原料气管线阻力增大是原料气中CH_(4)在管线内壁缓慢形成结晶所致;2022年9月一段时间内先后尝试调整气化系统工况以调节粗煤气中CH_(4)含量、向系统引入CH_(4)含量稍高的其他气源等方法予以处理,最终于2022年9月下旬通过引入部分氨合成弛放气膜分离氢回收系统一级尾气(CH_(4)含量高达18%)以较大幅度地提高原料气中CH_(4)含量,在短时间内降低了液氮洗系统原料气管线阻力,此举对液氮洗系统及氨合成系统无任何不良影响,随后合成氨装置实现了稳定运行与达标达产。

高变催化剂使用寿命影响因素及典型失活案例分析

中国石油独山子石化塔里木石化分公司450 kt/a合成氨装置采用丹麦托普索传统蒸汽转化工艺,当高变催化剂失活后,系统将被迫提前进行检修更换催化剂。结合实际生产情况及过往生产经验等,分析与探讨影响高变催化剂使用寿命的因素,结合几个高变催化剂典型失活(或活性下降)案例(硅迁移致高变催化剂失活、水中毒致高变催化剂失活、高变炉床层压差高致催化剂活性下降、热波现象致高变催化剂活性下降),梳理事故现象、问题判断及采取的应对措施,总结生产经验,就延长高变催化剂使用寿命提出一系列运行维护等方面的建议。

高CO双等温变换炉串联工艺实现蒸汽零消耗技改总结

新疆中能万源化工有限公司一期400kt/a合成氨装置、600kt/a尿素装置2015年建成投产,原设计合成氨装置变换系统采用等温变换串绝热变换工艺,经分析与论证,认为变换系统还有节能降耗空间,结合变换反应的特点,于2021年11月对变换系统实施了“高CO双等温变换炉串联工艺实现蒸汽零消耗”的技改(即将等温变换串绝热变换工艺技改为双等温变换炉串联工艺),并优化了二级等温变换炉(二变炉)的选型及一级/二级等温变换炉(一变炉/二变炉)催化剂的装填量,最终实现了变换系统蒸汽零消耗的目标,取得了良好的节能效益和环保效益,可为高CO变换系统的工艺设计提供参考与借鉴,开辟了一条节能、环保效益显著的变换工艺设计新思路。

450kt/a合成氨装置转化催化剂及高变催化剂升温还原小结

独山子石化塔里木石化分公司450 kt/a合成氨装置2019年12月冬季检修时进行了一段炉转化催化剂及高变炉催化剂的更换工作,2020年春季复工开车过程中,在无H2(附近厂未复工,无法提供H2源)的情况下对一段炉转化催化剂和高变催化剂同时进行升温还原,高变催化剂在还原初期出现“热波”现象;综合分析认为,高变催化剂出现“热波”现象的原因为一段炉配原料气后转化催化剂床层温度上升过快,造成高变炉入口气温度上升过快而致高变催化剂床层出现较大的温升。通过熄灭一段炉部分烧嘴并将原料气水碳比由7∶1增大至10∶1以上,其后高变催化剂按照既定方案完成升温还原及放硫工作。此后的本轮生产周期内,通过对一段炉转化催化剂的有效保护,合成氨装置一直是满负荷运行,一段炉转化催化剂活性良好。

低温甲醇洗CO_(2)产品气中H_(2)S含量超标原因分析及调整

国内某煤制合成氨/尿素项目之合成氨装置低温甲醇洗系统采用大连理工低温甲醇洗工艺,自原始开车以来,低温甲醇洗系统运行一直很稳定,但近期却出现了合成氨装置大检修开车后加至满负荷时低温甲醇洗系统CO_(2)产品气中H_(2)S含量超标的现象,对尿素装置的运行造成了较大影响。经综合分析,确认问题的根源在于原料煤中硫含量增高、变换气温度上涨、气提氮气用量增大等方面,采取相应的处理/调整措施后,低温甲醇洗系统CO_(2)产品气中H_(2)S含量降至指标范围以内,之后再未出现过此种现象,助力了合成氨/尿素装置的安全稳定运行。

低温甲醇洗系统循环气压缩机节能改造小结

贵州开阳化工有限公司500kt/a合成氨装置低温甲醇洗系统设置有2台往复式循环气压缩机(一开一备),由于其设计余量大,长期以来存在循环气压缩机电耗高以及低负荷下(气化炉单炉运行时)不能启动运行的问题。在对比分析旁路调节、部分行程压开进气阀调节、转速调节、余隙调节等四种改造方案的基础上,2022年4月对1台循环气压缩机实施了增设余隙调节系统的改造(另一台计划于2024年实施同样的技改)后,实现了循环气压缩机出口气的“零回流”,降低了电耗,且低负荷下循环气压缩机也能启动运行,增产了合成氨,减排了CO_(2),助力了合成氨装置的优质运行。

450 kt/a合成氨装置转化系统优化小结

独山子石化塔里木石化分公司450 kt/a合成氨装置采用丹麦托普索传统蒸汽转化工艺。近两年来,转化系统运行中存在高负荷下操作难度大且能耗高、重启过程中气量不均烧嘴偏烧致炉管变形、一段炉烟气过剩空气系数高、一段炉阻力大、天然气组分变化大、掺烧的氨合成弛放气中氨含量偏高等问题,采取了一系列优化措施——开车过程中确定每一个烧嘴的点火顺序、降低一段炉烟气过剩空气系数、一段炉装填催化剂方式小变革、及时对天然气组分变化作出判断与调整、降低氨合成弛放气中的氨含量等,解决了上述问题,吨氨天然气消耗降低,转化系统优化取得了良好的效果。

超重力法脱除合成氨原料气中二氧化碳的实验研究

对应用旋转填料床于脱除合成氨原料气中二氧化碳进行了实验研究。采用在MDEA(N-甲基二乙醇胺)水溶液中加入少量烯胺TETA(三乙烯四胺)或氨基酸盐组成的复合溶液。主要考察了不同类型吸收液、吸收液二氧化碳负荷、超重力因子β、气液比等因素对合成氨原料气中二氧化碳脱除效率的影响。实验结果表明,在MDEA水溶液中加入TETA或氨基酸盐添加剂,大大提高了脱除效率,改善了传质速率,其中以TETA作为添加剂的混合吸收液的脱除效率在2种混合吸收液中最好,相对于单一的MDEA吸收液,混合吸收液的脱除效率平均提高了101.19%。在相同的操作条件下,脱除效率随着超重力因子β增大而增大,β大于120后对脱除效率的影响不明显;脱除效率随液气比的增大呈现出先增大后减小的趋势,其最佳液气比约为10 L/m3。超重力旋转填料床与传统塔设备相比,具有二氧化碳脱除效率高、低液泛、处理能力大、能耗和运行费用低、占地面积小、操作简便等优点,具有良好的工业应用前景。

氨法脱碳系统再生能耗的研究

氨水溶液能够实现较高的CO2脱除率,具备较大的吸收能力,同时能够脱除烟气中SOx和NOx等酸性气体,近年来被认为是具有发展潜力的CO2吸收剂。普遍认为氨法再生过程的反应热能耗可降至26.88kJ.(molCO2)-1,远低于MEA能耗85kJ.(molCO2)-1。文中对比大量文献中的再生能耗数据,分析了其数据可靠性,理论计算和量热计实验测量低温下(35℃)氨水吸收CO2吸收热为60～70kJ.(molCO2)-1,并且随着CO2负载量增大无明显变化;高温下(80℃)初始吸收热热值约为60kJ.(molCO2)-1,随着CO2负载量增大而增大至120kJ.(molCO2)-1,然后再次减小至80kJ.(molCO2)-1。碳酸铵溶液吸收CO2过程吸收热测量实验也证实了氨水吸收CO2过程无法实现26.88kJ.(molCO2)-1低热值。和其他醇胺溶液吸收热热值相比,氨水溶液在降低能耗方面具有一定优势,但是优势不明显。

非晶态Ni合金催化剂用于低温甲烷化反应的研究

采用非晶态Ni合金催化剂在磁稳定床上进行了原料气粗氢中含少量CO和CO2的甲烷化研究。试验结果表明,非晶态Ni合金催化剂具有优良的加氢性能,在温度160~200℃、压力01~30MPa、空速10000~100000h-1的条件下,能将原料气中少量的CO和CO2完全转化;120h稳定性实验表明,催化剂性能稳定,活性基本保持不变。

中温变换B_(110-2)型催化剂宏观动力学研究

本文采用内循环无梯度反应器,测定了常压下工业粒度B_(110-2)型变换催化剂宏观动力学速率。动力学测试条件如下:催化床温度330—450℃,反应气体组成(干基)CO摩尔分率0.1—0.35,CO_2摩尔分率0—0.35,汽气比0.3—1.0。用非线性最小二乘法对幂函数型宏观动力学方程进行参数估值,确定了相应的模型参数。所获得的六参数和简化四参数宏观动力学方程具有良好的等效性,其结果如下:

镍催化剂对甲烷、二氧化碳重整的活性与稳定性

用新研制的镍负载型ＭＣＤ－１催化剂对甲烷、二氧化碳重整制合成气进行了单管寿命试验，连续运转５００小时。催化剂活性保持稳定，产物中合成气摩尔含量一直保持约８７％，其中ＣＯ的摩尔含量保持在４０％左右。反应５００小时后催化剂无结炭粉化现象，反应前后机械强度基本一致。用孔结构分析仪、ＸＰＳ和ＸＲＤ对试验前后的催化刑进行了对比分析。结果表明催化剂结构性能较稳定，具有很好的工业开发应用前景。

甲烷和富氧空气催化氧化制合成气

采用固定床流动反应装置，考察了３种不同氧化气氛下甲烷催化氧化制合成气的反应性能。在空速为５×１０５ｈ－１、ＣＨ４／Ｏ２＝２．０、外控温度为８００℃时，富氧空气（３４．５％Ｏ２＋６５．５％Ｎ２）具有和１００％Ｏ２气氛基本接近的反应性能，而且用空气或富氧空气取代纯氧明显减轻了催化剂床层的“热点”现象。针对富氧空气（３４．５％Ｏ２＋６５．５％Ｎ２），考察了空速对反应性能的影响。结果表明，空速在３×１０５～８×１０５ｈ－１范围内ＣＨ４转化率＞９０％，ＣＯ选择性＞９０％，Ｈ２选择性接近１００％；合成气中（Ｈ２＋ＣＯ）／Ｎ２比值接近３．０，ＣＯ经水蒸汽变换后得Ｈ２／Ｎ２比值接近３．０。