西安海祥洁净技术工程有限公司总经理李彩琴谈聚结分离引发合成气净化技术变革

compressor

西安海祥洁净技术工程有限公司总经理李彩琴谈聚结分离引发合成气净化技术变革(2002年文献)
! u, Z6 t) ^& V
% _. t9 m$ M9 P  j4 B0 V中国化工报记者王繁泓
  G: s( y3 w8 g8 z- m+ V: f
1 f; M/ n" ^4 E6 Y3 q' x
    上海焦化有限公司20万吨／年甲醇装置采用国内最新开发的聚结式超高效分离技术改造后，经连续11个月安全稳定运行和跟踪考评表明：生产能力提高6.5％～9.6％，每年可为企业增效600多万元，完全达到合同指标要求。日前，这一改造项目在上海焦化有限公司通过验收。
    在此之前，该项技术已在自贡鸿鹤、陕西兴化、山东寿光等国内60多套大中型合成氨、甲醇装置得到成功应用。经测算，10万吨／年合成氨装置可提高10％的生产能力，每年可新增产值约1200万元，节能降耗271.7万元。
( A" w* B: i- Y- U+ m  ?6 z    中国氮肥工业协会曾于2001年组织氮肥行业专家和企业代表召开现场考察、技术评议推广会。该协会理事长王文善和业内其他权威专家认为，西安海祥洁净技术工程有限公司开发的聚结式超高效分离技术及其氨分离器、油分离器的结构设计新颖、技术先进、运行可靠，在工作原理、制造技术、改造技术与应用范围等方面取得重大突破，实现中国大中型合成氨、甲醇装置传统分离技术质的飞跃，建议在全国大中小合成氨和甲醇装置大力推广应用这一新技术。
& j, x$ C7 J( f# a3 S9 o) D' D    日前，记者专程到西安采访了该技术发明人、西安海祥洁净技术工程公司总经理李彩琴。
+ l  i6 V, w4 V. M, }! |5 n2 }    据李彩琴介绍，中国从20世纪60年代开始从国外引入甲醇生产技术，到目前已建成各类5.0兆帕的lurgi工艺、I.C.I工艺，12.0兆帕的联醇工艺、小单醇工艺和中高压双甲工艺等大小甲醇装置50余套，规模为5000吨～20万吨／年。这些装置从规模、工艺、催化剂等方面都具备了较高的技术水平。但由于种种原因，国内外关于甲醇的分离技术一直处于很低水平，就连水平十分先进的上海焦化有限公司20万吨／年甲醇生产线，过去仅有1台直径为2米的空壳结构甲醇分离器。这种分离器依靠重力、除沫丝网来完成分离。所以，只能去除气体中夹带的粒径大于5～10微米的液滴。而对于气体中大量存在的、粒径在0.01～5微米之间的雾滴，分离器就起不到分离作用。
7 v7 ^: e, J5 E6 }2 c    通常气体中甲醇过饱和时含量是同工况下饱和含量的1.2～1.8倍。如此计算，将会有设计产量5％～10％的甲醇雾滴在系统中循环。由于分离技术落后，分离器效率低下，企业生产出来的甲醇“拿”不出来，导致产品流失、醇净值降低，影响装置生产能力的发挥，而且还将降低反应推动力，使副反应加剧，加大原料气消耗定额。严重时还会危害下游工况，造成循环机液击、铜洗操作异常等。
6 s; O( i" t$ \; r    毕业于北京理工大学化工系的李彩琴，为改变国内外氨醇生产企业现状，长期致力于氨醇分离技术的研究与开发，并利用聚结分离原理，开发成功已获得国家发明专利的技术———LC型聚分器。
+ g6 x, c2 M9 ^: \    李彩琴说，聚结分离起源于国外，属超高效相分离技术。该技术采用特制聚结滤材，借助流体界面张力、相对密度、粘度等的差异，先使流体中分散相聚结长大，再由多孔介质进行两相分离，可用于气／液浮化物和液／液悬浮液分离。
& _) r# O8 k  H9 D5 C9 Q# V    李彩琴发明的新一代聚结式分离技术，把机械分离和聚结式分离两种完全不同的分离技术创造性地融为一体，具有高效分离、系统优化的特点。该技术使含氨（或醇）、含油工艺气体，先经机械分离，除去夹带的10微米以上的氨（醇）、油滴与固体杂质后，再经聚结分离除去5～10微米粒径的小氨（醇）、油滴和0.01～5微米的氨（醇）油雾与微尘，既充分发挥了机械分离（寿命长、效率低）与聚结分离（效率高、寿命短）各自的优势，又避免了各自的缺点。新一代聚结式分离技术具有适用性强、寿命长、效率高的特点，分离后气体残余含油、雾量仅为0.003ppm，可在多领域、多工况下，对气体、液体进行超高效分离净化。
    上海焦化有限公司20万吨／年大型甲醇生产装置，采用5.0兆帕的低压合成工艺。由于装置过去采用的是传统机械式分离器，分离效率低，进塔醇含量平均0.987％，高于设计值近50％，气体带液严重，管道积液，循环机带液工作，直接制约了装置水平的发挥。
0 m7 A4 [/ I1 C' u1 m. A' E0 }5 ]    为改善生产状况，挖潜增效，经反复调研论证，上海焦化有限公司与西安海祥洁净技术工程公司签订了对20万吨／年甲醇生产装置分离系统进行技术改造的协议。西安海祥洁净技术工程公司在原直径为2米的机械式传统分离器后串联了高效聚分器，于2001年建成试投运。经过11个月运行考核，改造后的装置彻底消除了因气体带液导致循环机液击现象，出塔醇含量低于同工况下饱和蒸汽压对应的含量值，入塔醇浓度平均下降0.42％，生产能力提高6.5％～9.6％。
    李彩琴说，在中国，中小型氨厂由于受规模限制，要想获得利润，最主要的途径是节约自身水电和冷冻量消耗，提高氨合成塔反应热回收品位与利用率。而实现这两条途径的关键在于提高氨净值。尽管许多企业都先用高效催化剂或先进的合成塔内件，提高了氨合成反应率，但结果往往是增产不增收。究其原因，主要是氨雾夹带造成液氨损失，氨净值下降。
    在合成氨生产中，含氨、含油气体在由400℃降至－10℃时会形成大量小于5微米的氨雾、油雾，尤其当气体中含有固体杂质、硫化铁、润滑油、液态碳氢化物时，还会形成稳定的氨沫，这些氨雾、油雾用传统机械分离的方法根本无法分离。利用新一代聚结式超高效分离技术与设备，可使“油雾”先被捕获、聚合为油滴，再凭借自重与气体分离。这一成套技术在聚结滤芯的结构，滤床、聚结层主体材料的选型等方面，均取得突破。其分离精度高达0.01微米，可彻底消除雾夹带，降低入塔氨含量，提高装置生产能力。平均入塔氨含量降低1个百分点，相对生产能力增加10％，氨净值增加1个百分点。
    采用新一代聚结式超高效分离技术与设备，对合成氨合成工段的传统分离系统进行优化改造，更换内部构件，调整操作参数，使入塔氨含量降低0.5～1.5个百分点，合成系统压力下降1.0兆～3.5兆帕，对于年产能力为10万吨的氨厂，其装置生产能力提高10％，间接创产值1200万元／年，节能降耗270万元。由于降低了合成塔入口的气体氨含量，从而降低了循环机、冰机和氢氮气压缩机电耗，经济效益明显。
$ e7 b1 q: V) |9 W    另据介绍，海祥公司正在研发合成氨中“零”氨“零”惰工艺和甲醇生产中的双“零”工艺。这两个工艺都能够在能耗低的基础上有效实现最大程度发挥现有装置生产能力，降低系统压力，保护循环机的目的。
    西安海祥公司是国内从事化肥生产中聚结分离技术工艺开发与设备研制的高科技专业企业，其开发的聚结分离技术在国内处于领先地位。