NHD凈化設(shè)備課件

NHD凈化

2016.5.25主要內(nèi)容:一、NHD凈化主要設(shè)備——塔設(shè)備二、低溫甲醇洗和NHD的比較三、化工檢修相關(guān)介紹NHD凈化工藝氣化來(lái)水煤氣（T：216℃、P：3.85MPa（G）、水氣比約為1.43、氣體組成：CO：45.38％、H2：35.30％、CO2：17.31％、H2S：1.17％、COS：0.05％、Ar：0.11％、CH4：0.05％、N2：0.39％）其中一部分水煤氣經(jīng)過CO淺度變換，變換后送往脫硫脫碳，用NHD吸收脫除H2S、COS、CO2；再經(jīng)COS的常溫水解；H2S的精脫除，最終制得合格精制氣送甲醇合成工段。另一部分水煤氣經(jīng)COS中溫水解，水解后一部分去變換脫硫塔前調(diào)節(jié)變換氣中CO含量，另一部分送往燃?xì)饷摿蛳到y(tǒng)，脫除H2S后送往變壓吸附系統(tǒng)。NHD的介紹NHD溶劑是一種有機(jī)溶劑（聚乙二醇二甲醚），其主要原理是NHD溶液可選擇性吸收變換氣中的酸性氣體，使脫硫氣中硫化氫氣體滿足合成工段要求。吸收了酸性氣的NHD富液減壓、加熱后可使溶液中吸收的氣體解析出來(lái)，使溶液可以循環(huán)利用。

聚乙二醇二甲醚化學(xué)性能穩(wěn)定、熱穩(wěn)定性好、揮發(fā)損失小，具有沸點(diǎn)高、冰點(diǎn)低、蒸汽壓低等諸多優(yōu)點(diǎn)，是一種優(yōu)良的有機(jī)溶劑，對(duì)CO2和H2S具有優(yōu)良的選擇吸收脫除功能，適用于煤制合成氣的凈化以及天然氣、油田氣、煉廠氣和城市煤氣中酸性氣體的脫除，近年來(lái)廣泛地應(yīng)用于氣體凈化工藝中。NHD的物理性質(zhì)：

現(xiàn)場(chǎng)圖片：

NHD塔ＤＣＳ（DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫（DistributedControlSystem），在國(guó)內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。）管路和儀表流程圖PID：Piping&InstrumentDiagram，又稱帶控制點(diǎn)的工藝流程圖。包括所有的管路，反應(yīng)器，儲(chǔ)罐，泵，換熱器等化工設(shè)備,以及各種閥門等。

T3004燃?xì)饷摿蛩?guī)格：Φ2000H～47700材質(zhì)：16MnR不銹鋼絲網(wǎng)除沫器填料：QH-1聚丙烯扁環(huán)Φ38×13×12五層Φ80×80×9.5瓷拉西環(huán)一層介質(zhì)：煤氣、NHD溶液操作溫度：24～40℃操作壓力：3.6MPa(A)

3、T3003再生塔規(guī)格：Φ2400/3000H～42320材質(zhì)：16MnR/OCr18Ni9不銹鋼絲網(wǎng)除沫器上塔：5塊旋流板，下塔：Φ50×17×0.7不銹鋼QH-1扁環(huán)3層介質(zhì)：再生氣，NHD溶液，操作溫度：142℃，操作壓力：0.17MPa(A)化工生產(chǎn)中的塔設(shè)備在石油、化工、輕工等部門，塔設(shè)備是一種應(yīng)用極為廣泛的設(shè)備，它的作用是使氣液或液液兩相之間進(jìn)行充分接觸，達(dá)到相際傳熱及傳質(zhì)的目的。在化工和石油化工生產(chǎn)裝置中，塔設(shè)備的投資費(fèi)用占整個(gè)工藝設(shè)備費(fèi)用的四分之一多。

化工生產(chǎn)對(duì)塔設(shè)備的要求ａ、生產(chǎn)能力大ｂ、高的傳質(zhì)傳熱效率ｃ、操作穩(wěn)定、操作彈性大ｄ、流體流動(dòng)阻力小、壓降低ｅ、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，材料耗用量小，制造安裝容易

塔設(shè)備的分類ａ、按操作壓力分：減壓塔、常壓塔、加壓塔ｂ、按單元操作分：精餾塔、吸收塔、萃取塔、解析塔、干燥塔等ｃ、按塔的內(nèi)件結(jié)構(gòu)分：板式塔、填料塔

塔設(shè)備的總體結(jié)構(gòu)①、塔體與塔體支座②、除沫裝置：用于分離氣體夾帶的液滴，多位于塔頂出口處。③、設(shè)備管道：人孔、手孔、接管等。④、塔附件：保溫圈、吊柱、扶梯、平臺(tái)等。⑤、塔內(nèi)件

板式塔1-吊柱；2-氣體出口；3-回流液入口；4,8-塔盤；5-殼體；6-料液進(jìn)口；7-人孔；9-氣體入口；10-裙座；11-釜液出口；12-出入口板式塔

板式塔的種類板式塔按塔盤的結(jié)構(gòu)常見的有泡罩塔、浮閥塔、篩板塔、舌形塔及浮動(dòng)舌形塔等。

1）、泡罩塔：泡罩塔最主要的傳質(zhì)單元是泡罩，它由升氣管和帶有梯形齒縫的圓形泡罩組成，氣體由下層塔盤上升進(jìn)入升氣管，通過泡罩齒縫與上層塔盤上的液體充分接觸，進(jìn)行傳質(zhì)或傳熱。下層氣體上層液體

2）、浮閥塔浮閥塔盤是在塔盤上開有若干個(gè)閥孔，每個(gè)閥孔裝有一個(gè)可上下浮動(dòng)的閥片，閥片本身連有幾個(gè)閥腿，插入閥孔后將閥腿底腳撥轉(zhuǎn)90°，以限制閥片升起的最大高度，并防止閥片被氣體吹走。閥片周邊沖出幾個(gè)略向下彎的定距片。當(dāng)氣速很低時(shí)，由于定距片的作用，閥片與塔盤呈點(diǎn)接觸而坐落在閥孔上，在一定程度上可防止閥片與板面的粘結(jié)。

特點(diǎn)：（1）處理量較大，比泡罩塔提高20～40%，這是因?yàn)闅饬魉絿姵觯瑴p少了霧沫夾帶，以及浮閥塔盤可以具有較大的開孔率的緣故。（2）操作彈性比泡罩塔要大。（3）分離效率較高，比泡罩塔高15%左右。因?yàn)樗P上沒有復(fù)雜的障礙物，所以液面落差小，塔盤上的氣流比較均勻。3)、篩板塔塔盤上開有許多孔徑一般為3～8mm的小孔。塔盤上設(shè)置溢流堰，使板上能保持一定厚度的液層。操作時(shí)，氣體經(jīng)篩孔分散成小股氣流，鼓泡通過液層，氣液間密切接觸而進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)。在正常的操作條件下，通過篩孔上升的氣流，應(yīng)能阻止液體經(jīng)篩孔向下泄漏。

特點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，便于檢修，成本低。（2）塔盤壓降小。（3）處理量大，可比泡罩塔提高20~40%。（4）塔盤效率比泡罩塔提高15%，但比浮閥塔盤稍低。（5）彈性較小，篩孔容易堵塞。性能比較：塔盤類型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用范圍泡罩較成熟，操作彈性高結(jié)構(gòu)復(fù)雜，阻力大，生產(chǎn)能力低某些要求彈性好的特殊塔浮閥效率高，操作范圍寬采用不銹鋼，浮閥易脫落分離要求高，負(fù)荷變化大，原油常壓分餾塔篩板效率較高成本低安裝要求水平，易堵，操作范圍窄分離要求低的閃蒸塔整塊式塔盤

1—塔盤板2—降液管3—拉桿4—定距管5—塔盤圈6—吊耳7—螺栓8—螺母9—壓板10—壓圈11—石棉繩分塊式塔盤除沫器除沫器安裝在塔內(nèi)頂部，其作用是分離塔頂氣體中夾帶的液滴，保證塔頂餾出產(chǎn)品的質(zhì)量。目前使用的除沫器有折板形、絲網(wǎng)形和旋流式，其中以絲網(wǎng)除沫器應(yīng)用最為廣泛。

絲網(wǎng)除沫器具有比表面積大、重量輕、空隙大以及使用方便、除沫效率高、壓降小等優(yōu)點(diǎn)。

適用于清潔的氣體，不宜用在液滴中含有固體物質(zhì)或易析出固體物質(zhì)的場(chǎng)合，如堿液、碳酸氫氨溶液等，以免液體蒸發(fā)后留下固體堵塞絲網(wǎng)。

絲網(wǎng)除沫器1－塔體；2－緊固螺栓；3－墊片；4－絲網(wǎng)；5－柵板（上下各一件做成分塊）；6－支持圈；7－螺母旋流板塔板葉片如固定的風(fēng)車葉片，氣流通過葉片時(shí)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)和離心運(yùn)動(dòng)，吸收液通過中間盲板均勻分配到每個(gè)葉片，形成薄液層，與旋轉(zhuǎn)向上的氣流形成旋轉(zhuǎn)和離心的效果，噴成細(xì)小液滴，甩向塔壁后。液滴受重力作用集流到集液槽，并通過降液管流到下一塔板的盲板區(qū)。具有一定風(fēng)壓、風(fēng)速的待處理氣流從塔的底部進(jìn)，上部出。吸收液從塔的上部進(jìn)，下部出。氣流與吸收液在塔內(nèi)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并在旋流塔板的結(jié)構(gòu)部位形成很大表面積的水膜，從而大大提高了吸收作用。每一層的吸收液經(jīng)旋流離心作用掉入邊緣的收集槽，再經(jīng)導(dǎo)流管進(jìn)入下一層塔板，進(jìn)行下一層的吸收作用。

填料塔1-吊柱；2-氣體出口；3-噴淋裝置；5-殼體；6-液體分配器；7-填料；8-卸填料人孔；9-支承裝置；10-氣體入口；11-液體出口；12-裙座；13-出入口填料塔工作原理

液體從塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入，與液體呈逆流連續(xù)通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)。填料的種類填料塔的所有填料可分為實(shí)體填料和網(wǎng)體填料兩大類。網(wǎng)體填料就是用絲網(wǎng)制成的各種填料，主要介紹實(shí)體填料。

①、拉西環(huán)它通常是外徑與高相等的圓筒體，可用陶瓷、金屬或塑料制造,其壁厚在滿足強(qiáng)度的條件下，盡可能薄。②、鮑爾環(huán)它在金屬拉西環(huán)的壁上開一排或兩排長(zhǎng)方形的小窗，窗的葉片向環(huán)中心彎曲并在中心處接搭，上下兩排窗位置相錯(cuò)。

③、鞍形填料鞍形填料有兩種形式矩鞍形和弧鞍形，矩鞍形填料是對(duì)稱的，易重合，填料利用率低；弧鞍形填料則避免了這種缺點(diǎn)。④、階梯環(huán)

是對(duì)鮑爾環(huán)的進(jìn)一步改進(jìn)，它一端為圓筒形鮑爾環(huán)，另一端為喇叭圓筒形。這種填料形狀不對(duì)稱表面利用率高。

規(guī)整填料：在塔內(nèi)按均勻的幾何圖形規(guī)則、整齊地堆砌的填料。人為的規(guī)定了填料層中氣液的流路，減少了溝流、壁流的現(xiàn)象，大大降低了壓降，提高了傳質(zhì)傳熱的效果。

液體噴淋裝置

液體噴淋裝置也稱液體再分布裝置，作用是將液體均勻地噴灑在塔頂填料上，使填料表面能夠全部被淋濕。常見的類型有:噴灑型、溢流型和沖擊型。

噴灑型

盤式分布器液體從中央進(jìn)料管加到噴淋盤內(nèi)，然后均勻地從噴淋盤上的降液管處均勻往下噴淋。分布板上鉆有淚孔，以便在停工檢修時(shí)排凈板上的液體。

沖擊型分布器下圖所示為常用的反射式噴淋器，具有一定速度的液體從管內(nèi)流出，沖擊在反射板上使液體向四周飛濺，達(dá)到均勻噴淋的目的。液體再分布器

當(dāng)液體流過填料層時(shí)，流體慢慢地會(huì)從器壁流走（壁流）現(xiàn)象產(chǎn)生，使液體分布不均勻，塔中央部分填料可能沒有潤(rùn)濕，起不到作用，降低了整個(gè)塔的效率。因此就需要液體再分布器使液體流經(jīng)一定的高度填料后再重新分布。DiDl填料的支承結(jié)構(gòu)填料的支承結(jié)構(gòu)不僅要支承全部是填料的重量，換必須使上升的氣體能順利通過，因此要求1）柵板有足夠的強(qiáng)度和耐腐蝕性;2）柵板必須有足夠的自由截面,一般應(yīng)各填料的自由截面大致相等；3）槽板扁鋼條之間的距離約為填料外徑的60%—80%；4）柵板可以制成整塊的或分塊的。

低溫甲醇洗與NHD脫硫脫碳的比較在低溫（-50~60C）下，低溫甲醇洗溶劑吸收能力大，溶液循環(huán)量小，溶劑價(jià)格便宜，氣體凈化度高，操作費(fèi)用低，能綜合脫除氣體中的H2S、COS、CO2，溶液不起泡、無(wú)腐蝕性，H2S濃縮簡(jiǎn)單，在原料煤硫含量波動(dòng)較大的情況下，H2S濃度仍可滿足硫回收的要求。但是低溫甲醇洗工藝尚未實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，需耗用和引進(jìn)大量低溫鋼材，同時(shí)要支付專利費(fèi)用，一次性投資高。

NHD凈化工藝是近年來(lái)國(guó)內(nèi)發(fā)展起來(lái)的新工藝，溶劑性質(zhì)穩(wěn)定，蒸氣壓低，損耗少，凈化度高，凈化氣中CO2含量在0.1%以下，適合配甲烷化流程，對(duì)CO2、H2S、COS吸收能力強(qiáng)，尤其能選擇吸收H2S，對(duì)合成原料氣的凈化采用先脫硫后脫碳的方法。脫硫需消耗少量的熱量，脫碳時(shí)需消耗少量的冷量，屬于低能耗的凈化方法。相對(duì)低溫甲醇洗而言，其溶液循環(huán)量大，能耗比低溫甲醇洗高1.

吸收能力和溶劑循環(huán)量比較NHD溶液的吸收操作溫度－5℃～0℃，而低溫甲醇洗的吸收操作溫度－20～－60℃，酸性氣體在甲醇中的溶解度高于在NHD溶液中的溶解度，因此，吸收等量的酸性氣體時(shí)甲醇溶劑循環(huán)量較小。在大型以煤為原料生產(chǎn)合成氣的變換氣中酸性氣體（H2S、COS、CO2）的含量較高，由于氣量大，二種工藝溶劑循環(huán)量差距就更為明顯。

甲醇對(duì)CO2的吸收能力是NHD溶液的四倍多，吸收能力的差異導(dǎo)致NHD凈化裝置溶液輸送能耗增加很多。即使NHD工藝采用能量回收透平這一措施，NHD工藝溶液輸送功耗仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于低溫甲醇洗工藝。而NHD工藝的再生熱耗也比低溫甲醇洗工藝的再生熱耗高得多。2.有效氣體損失和凈化度比較

由于溶劑循環(huán)量、氣體選擇性、操作條件的不同，二種工藝的有效氣體損失也不同。低溫甲醇洗工藝損失H2大約為總H2量的0.12%，NHD工藝損失H2大約為總H2量的0.39%。NHD凈化工藝損失H2大于低溫甲醇洗工藝。低溫甲醇洗工藝有較高的凈化能力，凈化后氣體中H2S<0.1ppm。NHD工藝凈化后氣體中H2S<1ppm。因此，在NHD工藝后還需增加精脫硫裝置。3.再生溫度比較NHD脫硫時(shí)，溶劑再生溫度較高，需要用較高溫度的再生蒸汽，較大的溶劑循環(huán)量使得再生蒸汽消耗量也較大。為了降低再生蒸汽能耗，目前在溶劑再生時(shí)，通常向溶劑中加入3～5%的水或水蒸汽，以形成混合蒸汽。即使采取了這一措施，NHD溶劑再生消耗的蒸汽量仍大大高于低溫甲醇洗工藝再生蒸汽的消耗量。NHD脫碳系統(tǒng)在相對(duì)較高的溫度下操作，冷凍系統(tǒng)可以在較高溫度下制冷，使冰機(jī)的耗電減少。裝置中大部分設(shè)備及管線采用普通碳鋼。4.溶劑熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性比較NHD溶劑的熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性較好，但是由于該溶劑是一種多組份混合物，高溫對(duì)NHD溶劑的穩(wěn)定性是不利的，因此為了降低再生溫度，在溶劑再生時(shí)也需要加入水或水蒸汽。低溫甲醇洗所使用的甲醇溶劑有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。在操作溫度下長(zhǎng)期使用其化學(xué)、物理性質(zhì)無(wú)任何變化。5.溶劑起泡情況比較甲醇和NHD自身均不起泡，在長(zhǎng)期操作中，由于雜質(zhì)積累等原因，溶劑的起泡情況會(huì)有變化。生產(chǎn)實(shí)踐中NHD裝置出現(xiàn)過起泡，為了阻止起泡，防止溶劑被污染，一般采取的措施是在溶劑中加入消泡劑。甲醇本身就是一種消泡劑，沒有起泡現(xiàn)象。6、溶劑造價(jià)相關(guān)由于NHD價(jià)格較貴，NHD工藝的溶劑初次充裝溶液費(fèi)用高達(dá)近千萬(wàn)元，大大高于低溫甲醇洗工藝，增加了裝置的建設(shè)投資。在操作中，雖然NHD溶劑的蒸汽壓比甲醇小，單位時(shí)間內(nèi)溶劑消耗量低于甲醇。但二種溶劑價(jià)格的巨大差異卻使得NHD溶劑的消耗費(fèi)用要高于甲醇。盡管甲醇是一種價(jià)廉、易得的溶劑，但對(duì)人體具有毒性，給操作和維修帶來(lái)一定困難，在設(shè)計(jì)中必需充分考慮甲醇的危害性，保證操作場(chǎng)所安全可靠。7.溶劑傳熱、傳質(zhì)性能比較粘度對(duì)溶劑的傳質(zhì)、傳熱、輸送等很多方面都會(huì)產(chǎn)生影響。NHD溶劑的粘度較大，在吸收溫度－5℃時(shí)，由于溶劑粘度大，溶劑與氣相間的傳質(zhì)變差，需要增加吸收塔的填料高度以達(dá)到吸收效果。較高的粘度不利于傳熱，在NHD脫硫系統(tǒng)中，溶液換熱器的面積很大，占地較多。甲醇在相同溫度下的粘度小于NHD溶劑，這使得甲醇在低溫操作時(shí)相對(duì)較為容易達(dá)到吸收平衡。較低的粘度也有利于溶劑傳熱，可以更合理地配置換熱網(wǎng)絡(luò)，使裝置內(nèi)能量利用更為有效。8.工藝技術(shù)的成熟可靠性低溫甲醇洗工藝可靠，在與本工程工藝條件類似的工業(yè)裝置中有很多成功的應(yīng)用業(yè)績(jī)，在工藝技術(shù)上是有保證的。國(guó)內(nèi)已有多套大型氣體凈化裝置采用低溫甲醇洗凈化工藝.目前，NHD凈化工藝主要應(yīng)用于中小合成氨或制合成氣裝置中.三、化工檢修相關(guān)1．化工檢修的分類化工檢修分為計(jì)劃?rùn)z修和計(jì)劃外檢修兩大類。