化工環(huán)?！?8·HUAGONG HUANBAO2000年第20卷第5期9是是生產(chǎn)經(jīng)三次設(shè)計(jì)在合成氨裝置甲醇洗工序驗(yàn)總結(jié)減少HS排放和增產(chǎn)CO2上的應(yīng)用enno a'張振鐸(鎮(zhèn)海煉油化工股份有限公司,浙江寧波315207)摘要]對鎮(zhèn)海煉油化工股份有限公司化肥廠合成氨裝置甲醇洗工序尾氣中HS嚴(yán)重超標(biāo)排放問題進(jìn)行了分析。通過采用三次設(shè)計(jì)(系統(tǒng)設(shè)計(jì)、參數(shù)設(shè)計(jì)、容差設(shè)計(jì))優(yōu)化生產(chǎn),不但使H2S排放合格率達(dá)標(biāo),而且CO2產(chǎn)量也超過了原設(shè)計(jì)值「關(guān)鍵詞]三次設(shè)計(jì);正交試驗(yàn);合成氨;硫化氫中圖分類號(hào)]X829文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A文章編號(hào)]1006-1878(200005-0028-04鎮(zhèn)海煉油化工股份有限公司化肥廠合成氨裝置境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(0.01ng/m3)6.7倍,超標(biāo)率>15%。甲醇洗工序的尾氣,HS排放合格率較低,污染周圍增加甲醇循環(huán)量可提高H2S排放合格率,但導(dǎo)大氣環(huán)境。我們在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn),增加HS濃縮塔頂致CO2產(chǎn)量下降。實(shí)際生產(chǎn)中CO2產(chǎn)量平均只有回流甲醇量,可提高H2S排放合格率,但導(dǎo)致CO253,.53t/h,最低時(shí)為48.50t/h,與設(shè)計(jì)值57.43t/h產(chǎn)量下降,又往往導(dǎo)致CO2產(chǎn)品總硫含量不合格。相差很大。同時(shí)CO2解吸塔頂CO2中總硫含量合格我們采用三次設(shè)計(jì)優(yōu)化生產(chǎn)中的工藝條件,不僅提率降低(≤98%),使CO2產(chǎn)品質(zhì)量變差,影響尿素高了尾氣HS排放合格率,而且CO2產(chǎn)量也超過了生產(chǎn)。設(shè)計(jì)值2用三次設(shè)計(jì)優(yōu)化生產(chǎn)~311生產(chǎn)現(xiàn)狀分析我們采用了現(xiàn)代管理方法—三次設(shè)計(jì),解決本廠合成氨生產(chǎn)過程中的變換氣用低溫甲醇洗了HS排放合格率和增加CO2產(chǎn)量問題。三次設(shè)計(jì)滌脫除CO2和HS等,并在減壓后回收CO2氣供尿也叫三段設(shè)計(jì),由系統(tǒng)設(shè)計(jì)(也叫一次設(shè)計(jì))參數(shù)設(shè)素生產(chǎn)裝置做原料,同時(shí)回收含硫氣體生產(chǎn)硫磺。計(jì)(也叫二次設(shè)計(jì))和容差設(shè)計(jì)(也叫三次設(shè)計(jì))組甲醇洗工序HS濃縮塔頂放空尾氣中HS含成。量的設(shè)計(jì)值為<385mg/m3,而實(shí)際生產(chǎn)尾氣中2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)H2S含量大大超過此值,一般為900~4000mg/m本試驗(yàn)是在原甲醇洗工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行的,所以1986~1990年H2S年平均排放濃度見表1。將系統(tǒng)設(shè)計(jì)為原甲醇洗工藝系統(tǒng),甲醇洗裝置處理13萬m3/h(按標(biāo)準(zhǔn)狀況計(jì))變表1H2S濃縮塔尾氣中H2S的質(zhì)量濃度換氣,其中CO2體積分?jǐn)?shù)為34%,H2S體積分?jǐn)?shù)為年份198619871988198919900.24%。變換氣經(jīng)甲醇洗滌凈化后,氣體送液氮洗裝置。吸收了CO2和H2S的甲醇先在CO2解吸塔中減尾細(xì)(H)年,211657185713509壓回收2.9萬m/(按標(biāo)準(zhǔn)狀況計(jì))CO3(純度為注ρ為質(zhì)量濃度的法定符號(hào),下同收稿日期]199912-102000年第20卷第5期張振鐸:三次設(shè)計(jì)在合成氨裝置甲醇洗工序減少HS排放和增產(chǎn)CO2上的應(yīng)用2998.7%)作生產(chǎn)尿素的原料。含硫化物的甲醇經(jīng)H3S數(shù)為26.33%。含硫氣體送克勞斯裝置回收硫磺。濃縮塔和甲醇再生塔處理后,回收含硫氣體約12σ0H?S濃縮塔尾氣換熱后經(jīng)80m高的煙囪排入大氣m3/h(按標(biāo)準(zhǔn)狀況計(jì)),其中(H2S+COS)的體積分系統(tǒng)設(shè)計(jì)見圖1。氣洗HS氣(去液氮洗裝置)(去尿素裝置)(放空)(去克勞斯裝置)貧甲醇變換原料氣圖1甲醇洗工藝流程醇洗滌塔ε2.CO解吸塔;3.HS濃縮塔;4.甲醇再生塔;5.甲醇鰲餾塔。2.2參數(shù)設(shè)計(jì)由表3可見,試驗(yàn)⑤最好,CO2產(chǎn)量31426m3/參數(shù)設(shè)計(jì),就是要優(yōu)化和決定系統(tǒng)中各主要因h,CO2含硫質(zhì)量濃度1.90mg/m3,H2S排放質(zhì)量濃素的參數(shù)。度395mg/m3;試驗(yàn)⑦最差,CO2產(chǎn)量30126mg/h原設(shè)計(jì)去尿素裝置的CO2來自CO2解吸塔頂,CO2含硫質(zhì)量濃度1.84mg/m2,HS排放質(zhì)量濃度其中93.8%是從H2S濃縮塔的底部抽出到CO2解758mg/m3。吸塔的O3。所以,HS濃縮塔操作得好壞不僅直接由表3中的極差可見,汽提氮流量是影響CO影響到放空尾氣中H2S的排放合格率,而且影響產(chǎn)量和CO2產(chǎn)品中硫含量的最主要因素,甲醇流量CO2的產(chǎn)量和質(zhì)量。下面通過實(shí)際生產(chǎn)中的正交試是影響HS排放合格率的最主要因素。驗(yàn)優(yōu)化HS濃縮塔的操作參數(shù)按對各指標(biāo)的影響大小,各因素的排序?yàn)?正交試驗(yàn)考査指標(biāo)如下:H2S排放濃度越低越CO2產(chǎn)量:汽提氮流量>甲醇流量>H2S濃縮好,要求低于400mg/m3;CO2產(chǎn)量越高越好,要求塔壓力;超過設(shè)計(jì)值;CO2產(chǎn)品中硫含量越低越好,要求<2HS排放濃度:甲醇流量>H2S濃縮塔壓力>mg/m汽提氮流量正交試驗(yàn)因素位級(jí)表見表CO,中硫含量:汽提氮流量>甲醇流量>HS濃縮塔壓力。表2正交試驗(yàn)因素位級(jí)表根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果找到的優(yōu)化工藝參數(shù)組合因素(m甲醇流量汽提氮流量HS濃縮塔壓力為:甲醇流量20m/h,汽提氮流量5800m3/h(按標(biāo)/MPa準(zhǔn)狀況計(jì)),操作壓力0.08MPa位級(jí)12.3容差設(shè)計(jì)位級(jí)25800容差設(shè)計(jì)是確定如何實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的工藝條件。位級(jí)3550由正交試驗(yàn)結(jié)果看,甲醇流量由18m3/h增加注汽提氮流量按標(biāo)準(zhǔn)狀況計(jì),下同到20m3/h時(shí)CO2產(chǎn)量變化不大。從節(jié)能考慮,選用甲醇流量為l8m3/h好。為了實(shí)現(xiàn)選定的甲醇流化工環(huán)保HUAGONG HUANBAO2000年第20卷第5期由工藝改造后新建的甲醇線兩股合供為好的效果。此外,還考察了HS濃縮塔頂溫度對CO2由于汽提氮流量是影響CO2產(chǎn)量和CO2中硫產(chǎn)量的影響。含量的主要因素,因此,同時(shí)考察了加大汽提氮流量表3正交試驗(yàn)方案和試驗(yàn)結(jié)果各因素的位級(jí)試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)號(hào)甲醇流量汽提氮流量HS濃縮CO2產(chǎn)量CO2中p(S)尾氣中p(H2S)塔壓力/(mg:m3)/(mg:m3)304371.8811531325l851130065299314261.903094030358540928649062815.419277292732Ⅲ914249274192107按CO,產(chǎn)量計(jì)算30955302093074030924309113047530914極差10212095.865.054.994.585.06按CO2含硫量計(jì)1/31.541.931.79極差0.400.1341021050895165416131361按HS濃度計(jì)算Ⅲ2412000年第20卷第5期張振鐸:三次設(shè)計(jì)在合成氨裝置甲醇洗工序減少HS排放和增產(chǎn)CO2上的應(yīng)用31·在保證HS排放濃度合格的前提下,以CO2產(chǎn)解吸塔的操作平衡,使CO2產(chǎn)量下降。量作為評分標(biāo)準(zhǔn),將最高的CO2產(chǎn)量定為100分。根據(jù)容差設(shè)計(jì)結(jié)果修改了系統(tǒng)設(shè)計(jì),由總甲醇正交試驗(yàn)方案和試驗(yàn)結(jié)果的評分見表4線上新增1條支線去H3S濃縮塔。這樣,既能保證甲醇洗滌塔與αO2解吸塔操作穩(wěn)定,又能保證CO2表4正交試驗(yàn)方案和試驗(yàn)結(jié)果評分產(chǎn)品質(zhì)量,調(diào)節(jié)靈活,較好地解決了HS外排合格試驗(yàn)號(hào)供甲醇汽提氮流量HS濃縮塔評分率與CO2產(chǎn)量之間的矛盾。(2)在生產(chǎn)中應(yīng)用上述三次設(shè)計(jì)的成果后,HSD合供780066100排放合格率達(dá)到98.7%,超過了中國石化集團(tuán)公司單獨(dú)供規(guī)定的指標(biāo)(96%);CO2產(chǎn)量顯著提高,已達(dá)到合供61.10t/h,超過了設(shè)計(jì)值單獨(dú)供730066(3)根據(jù)生產(chǎn)日報(bào)統(tǒng)計(jì),用三次設(shè)計(jì)優(yōu)化生產(chǎn)后170170CO2產(chǎn)出率比以前提高了6.4%,按同期市場價(jià)格140計(jì)算,年增加效益(增產(chǎn)CO2效益十增產(chǎn)硫磺效益R501010十免交排污費(fèi)用)228.9萬元,達(dá)到了增產(chǎn)、節(jié)能、降耗、減少三廢的效果由表4可見,試驗(yàn)①CO2產(chǎn)量最高,試驗(yàn)②和①綜上所述,通過三次設(shè)計(jì),真正做到了環(huán)境效CO2產(chǎn)量均較低。從極差看供甲醇方式對CO2產(chǎn)益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的同步增長量的影響最大。由以上試驗(yàn)結(jié)果可見,由CO2解吸塔和新增甲[參考文獻(xiàn)]醇線合供甲醇為好。[1]中國現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)研究會(huì)三次設(shè)計(jì)組及全國總工會(huì)電教中3效果心.正交設(shè)計(jì)法和三次設(shè)計(jì),1987,12(1):63~70.[2]田口玄一.實(shí)驗(yàn)計(jì)畫法(上).第3版,丸善株式會(huì)社1976.(1)在參數(shù)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上做了容差設(shè)計(jì),確定兩股3]J.M. Juran. Quality Control Handbook.3 Brd edition甲醇合進(jìn)HS濃縮塔。生產(chǎn)實(shí)踐證明,這樣既能提+New YorKMc graw-hill高HS外排合格率,又能提高CO2產(chǎn)量。若HS濃4]北京大學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)系數(shù)學(xué)專業(yè)概率統(tǒng)計(jì)組,正交設(shè)縮塔由CO2解吸塔單獨(dú)供甲醇,則勢必增加進(jìn)甲醇D].北京:人民教育出版社.1976洗滌塔的甲醇量,這樣就會(huì)破壞甲醇洗滌塔與CO2Applying Three-Edition -Design to Reduce H2S Emission andIncrease Co, Output from synthetic ammonia rectisolZHANG Zhen-duoZhenhai Refining & Chemical Co Ltd, Zhejiang Ningbo 315207, China)Abstract The problem that the content of h s in the tail gas emitted from synthetic ammonia Rectisol inFertilizer Plant, Zhenhai Refining &. Chemical Co, Ltd seriously exceed the emission standard is analyzedThe production is optimized by using three edition designs(system design parameter design and tolerancelesign ) Not only the emission of H S can meet the standard, but also the output of cO2 is over the original