CN115040990B - 一种低温甲醇洗甲醇洗涤塔段间推动力提升控制装置 - Google Patents

一种低温甲醇洗甲醇洗涤塔段间推动力提升控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低温甲醇洗甲醇洗涤塔段间推动力提升控制装置，通过在低温甲醇洗甲醇洗涤塔段间出口管道上安装带变频电机的升压泵，为段间甲醇溶液的流动提供推动力，将传统工艺中由固定不变的位能提供的段间推动力改为由可灵活调节的动能和静压能提供，解决因段间升气筒高度设计不足或因段间冷却器换热管堵塞引发的高负荷运行时甲醇洗涤塔拦液问题，同时为装置超负荷运行或进行增产改造提供了一种有效的解决思路，具有改造简单、操作简便、运行稳定和自动化程度高等特点，对提高装置生产能力、降低生产成本具有十分有益的价值。

Description

一种低温甲醇洗甲醇洗涤塔段间推动力提升控制装置
技术领域
本发明涉及低温甲醇洗技术领域，特别是涉及一种低温甲醇洗甲醇洗涤塔段间推动力提升控制装置。
背景技术
低温甲醇洗是目前煤化工行业内应用广泛的气体净化技术，用于处理原料气中的CO2和H2S等酸性气体。甲醇洗涤塔是低温甲醇洗工序中的关键设备，原料气中的CO2和H2S在甲醇洗涤塔中被低温甲醇溶液吸收。甲醇洗涤塔通常设计为脱硫段和脱碳段，而脱碳段又设计为多段，分多次将吸收CO2温度升高后的甲醇溶液引出至塔外经段间冷却器冷却降温后，再返回塔内下一段，以提高吸收推动力。脱碳段的每一段分别设有甲醇溶液入口管管口、液体分布器、浮阀塔板、升气筒、积液盘和甲醇溶液出口管管口等部件。上一段引出至塔外的甲醇溶液返回塔内下一段，依靠的是上一段积液盘内甲醇溶液与下一段甲醇溶液入口管管口之间的高度差产生的位能作为输送推动力。积液盘内甲醇溶液的最大允许高度由升气筒的高度决定，即最大段间推动力由升气筒的高度决定。在生产运行过程中，当段间设备管道的阻力降大于最大段间推动力时，甲醇溶液将淹没升气筒，气体上升受阻，甲醇洗涤塔压差升高，产生拦液现象，导致低温甲醇洗工序无法正常运行。在实际生产中，存在以下问题：1）段间升气筒高度设计不足，导致装置无法高负荷、满负荷运行；2）段间升气筒高度设计余量偏低，段间冷却器长时间运行换热管堵塞，阻力降增大，甲醇洗涤塔在高负荷运行时发生拦液，装置必须减负荷运行或停车检修；3）由于段间升气筒的高度已经固定且难以进行改造，决定了段间甲醇溶液的推动力不能增加，成为装置生产负荷超设计值运行或对装置进行增产改造时的制约因素。因此，设计一种甲醇洗涤塔段间推动力提升装置，解决生产过程中甲醇洗涤塔拦液问题，对提高装置生产能力，降低生产成本，具有良好的实用价值。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种新型的低温甲醇洗甲醇洗涤塔段间推动力提升控制装置。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供一种低温甲醇洗甲醇洗涤塔段间推动力提升控制装置，其包括四段式的甲醇洗涤塔、氨冷器和段间冷却器，所述甲醇洗涤塔内设有各段液体分布器、各段浮阀塔板、各段积液盘、各段升气筒，所述甲醇洗涤塔上设有各段液位计，其特点在于，所述装置还包括段间升压泵、变频电机、变频电机控制器、二段积液盘液位控制器和过滤器；
所述甲醇洗涤塔的甲醇溶液出口管管口N05连接二段积液盘出口管L1的一端，所述二段积液盘出口管L1的另一端通过段间升压泵旁路管L4与氨冷器的入口管道连接，所述段间升压泵旁路管L4上设有段间升压泵旁路阀V4，所述二段积液盘出口管L1的另一端还通过段间升压泵入口管L2与段间升压泵的入口管道连接，所述段间升压泵入口管L2上设有泵入口切断阀V5和过滤器13，所述段间升压泵入口管L2靠近段间升压泵的底部通过泵入口排液管L5管道连接地下槽，所述泵入口排液管L5上设有泵入口排液阀V7，所述段间升压泵的出口通过段间升压泵出口管L3与氨冷器的入口管道连接，所述段间升压泵出口管L3上设有泵出口切断阀V6，所述段间升压泵的出口还通过泵出口排气管L6管道连接地下槽，所述泵出口排气管L6设有泵出口排气阀V8，所述段间升压泵由变频电机驱动，所述变频电机由变频电机控制器所控制，所述变频电机控制器由二段积液盘液位控制器所控制，所述二段积液盘液位控制器与二段积液盘液位计电连接；
开车初期，甲醇洗涤塔的塔顶加入的低温贫甲醇溶液的流量较低，此时全开段间升压泵旁路阀V4，让贫甲醇溶液通过二段积液盘出口管L1和段间升压泵旁路管L4，当贫甲醇流量测量仪表测出的塔顶的低温贫甲醇溶液流量提高至段间升压泵的最小流量后，打开泵入口切断阀V5，打开泵出口排气阀V8对段间升压泵9进行排气灌液合格后关闭，启动段间升压泵，全开泵出口切断阀V6，全关段间升压泵旁路阀V4，贫甲醇溶液在段间升压泵提供的动能和静压能的推动下通过二段积液盘出口管L1、段间升压泵入口管L2和段间升压泵出口管L3进入氨冷器和段间冷却器，被来自冷冻工序的液氨和来自本工序闪蒸系统的低温甲醇溶液冷却降温，从甲醇洗涤塔的甲醇溶液入口管管口N06进入脱碳段三段液体分布器，在此过程中，所述二段积液盘液位控制器用于接收二段积液盘液位计传来的二段积液盘液位，在二段积液盘液位值大于设定上阈值时，控制变频电机控制器控制变频电机变频以增大段间升压泵的转速，在二段积液盘液位值小于设定下阈值时，控制变频电机控制器控制变频电机变频以减小段间升压泵的转速。
较佳地，所述段间升压泵出口管L3上设有压力表。
较佳地，所述段间冷却器为绕管换热器，所述氨冷器为列管换热器。
较佳地，所述段间升压泵为离心泵。
较佳地，所述段间升压泵入口管L2和段间升压泵出口管L3的管径与二段积液盘出口管L1的管径相同。
较佳地，所述段间升压泵的最小流量为甲醇洗涤塔顶部加入的低温贫甲醇溶液流量设计值的70%为宜、最大流量为脱碳段二段积液盘出口流量设计值的120%为宜。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明通过在低温甲醇洗甲醇洗涤塔段间出口管道上安装带变频电机的升压泵，为段间甲醇溶液的流动提供推动力，将传统工艺中由固定不变的位能提供的段间推动力改为由可灵活调节的动能和静压能提供，解决因段间升气筒高度设计不足或因段间冷却器换热管堵塞引发的高负荷运行时甲醇洗涤塔拦液问题，同时为装置超负荷运行或进行增产改造提供了一种有效的解决思路，具有改造简单、操作简便、运行稳定和自动化程度高等特点，对提高装置生产能力、降低生产成本具有十分有益的价值。
附图说明
图1为传统甲醇洗涤塔工艺流程示意图；
图2为增加段间推动力提升控制装置后的甲醇洗涤塔工艺流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2所示，本实施例提供一种低温甲醇洗甲醇洗涤塔段间推动力提升控制装置，其包括四段式的甲醇洗涤塔1、氨冷器2、段间冷却器3、段间升压泵9、变频电机10、变频电机控制器11、二段积液盘液位控制器12、过滤器13和压力表14，其中，甲醇洗涤塔1分为脱硫段和脱碳段，其中脱碳段分为三段，各段设有甲醇溶液入口管管口（N02、N04、N06）、液体分布器（4-1、4-2、4-3）、浮阀塔板（5-1、5-2、5-3）、积液盘（6-1、6-2、6-3）、升气筒（7-1、7-2、7-3）、甲醇溶液出口管管口（N03、N05、N08）和液位计（8-1、8-2、8-3）等部件。段间冷却器3为绕管换热器，氨冷器2为列管换热器。
甲醇洗涤塔1的甲醇溶液出口管管口N05连接二段积液盘出口管L1的一端，二段积液盘出口管L1的另一端通过段间升压泵旁路管L4与氨冷器2的入口管道连接，段间升压泵旁路管L4上设有段间升压泵旁路阀V4，二段积液盘出口管L1的另一端还通过段间升压泵入口管L2与段间升压泵9的入口管道连接，段间升压泵入口管L2上设有泵入口切断阀V5和过滤器13，段间升压泵入口管L2靠近段间升压泵9的底部通过泵入口排液管L5管道连接地下槽，泵入口排液管L5上设有泵入口排液阀V7，段间升压泵9的出口通过段间升压泵出口管L3与氨冷器2的入口管道连接，段间升压泵出口管L3上设有泵出口切断阀V6，段间升压泵9的出口还通过泵出口排气管L6管道连接地下槽，泵出口排气管L6设有泵出口排气阀V8，段间升压泵9由变频电机10驱动，变频电机10由变频电机控制器11所控制，变频电机控制器11由二段积液盘液位控制器12所控制，二段积液盘液位控制器12与二段积液盘液位计电连接。
本实施例中，来自前工序的原料气从甲醇洗涤塔1的底部管口N10进入，向上首先通过脱硫段浮阀塔板5-4脱除原料气中的H2S、再依次通过脱碳段三段的升气筒7-3和浮阀塔板5-3、二段的升气筒7-2和浮阀塔板5-2、一段的升气筒7-1和浮阀塔板5-1脱除原料气中的CO2，最后从顶部管口N01流出后称为净化气。
来自低温甲醇洗工序再生系统的低温贫甲醇溶液通过流量调节阀V1控制流量后，从甲醇洗涤塔1的顶部的甲醇溶液入口管管口N02进入脱碳段一段的液体分布器4-1，向下逐层流入浮阀塔板5-1与上升气体逆流接触吸收原料气中的CO2后，汇集至积液盘6-1中，在液位高度差产生的位能推动下，从甲醇溶液出口管管口N03流出，进入段间冷却器3，被来自本工序闪蒸系统的低温甲醇溶液冷却降温，从甲醇溶液入口管管口N04进入脱碳段二段液体分布器4-2，向下逐层流入浮阀塔板5-2与上升气体逆流接触继续吸收原料气中的CO2后，汇集至积液盘6-2中，从甲醇溶液出口管管口N05流出，通过二段积液盘出口管L1进入段间推动力提升控制装置。
开车初期，甲醇洗涤塔1的塔顶加入的低温贫甲醇溶液的流量较低，此时全开段间升压泵旁路阀V4，让贫甲醇溶液通过二段积液盘出口管L1和段间升压泵旁路管L4。当贫甲醇流量测量仪表测出的塔顶的低温贫甲醇溶液流量提高至段间升压泵9的最小流量后，打开泵入口切断阀V5，打开泵出口排气阀V8对段间升压泵9进行排气灌液合格后关闭，启动段间升压泵9，全开泵出口切断阀V6，全关段间升压泵旁路阀V4，贫甲醇溶液在段间升压泵9提供的动能和静压能的推动下通过二段积液盘出口管L1、段间升压泵入口管L2和段间升压泵出口管L3进入氨冷器2和段间冷却器3，被来自冷冻工序的液氨和来自本工序闪蒸系统的低温甲醇溶液冷却降温，从甲醇洗涤塔1的甲醇溶液入口管管口N06进入脱碳段三段液体分布器4-3。向下逐层流入浮阀塔板5-3与上升气体逆流接触继续吸收原料气中的CO2后，汇集至积液盘6-3中，富碳甲醇溶液从甲醇溶液出口管管口N08流出，分为两部分：一部分在液位高度差产生的位能推动下，经流量调节阀V3后从管口N09进入脱硫段液体分布器4-4，向下逐层流入浮阀塔板5-4与上升气体逆流吸收原料气中的H2S，富硫甲醇溶液最后从底部管口N11流出至闪蒸槽Ⅰ。另一部分在压差的作用下，流出至闪蒸槽Ⅱ。
段间升压泵9启动后，手动调节变频电机10的变频电机控制器11（HIC15201）的OP值（输出值），控制脱碳段二段积液盘的液位8-2（LI202）稳定在50%左右，然后将变频电机控制器11（HIC15201）的控制模式置“CAS”（串级），将脱碳段二段积液盘液位控制器12（LIC202）的控制模式置“AUTO”、SP值（目标值）置50%，使脱碳段二段积液盘液位自动控制。
在此过程中，二段积液盘液位控制器12用于接收二段积液盘液位计传来的二段积液盘液位，在二段积液盘液位值大于设定上阈值时，控制变频电机控制器11控制变频电机10变频以增大段间升压泵9的转速，在二段积液盘液位值小于设定下阈值时，控制变频电机控制器11控制变频电机10变频以减小段间升压泵9的转速。
本实施例中，从甲醇溶液出口管管口N05流出的含碳甲醇溶液还有一部分直接经管口N07后进入脱碳段三段积液盘，流量由控制阀V2控制，用于调节从塔顶流出的净化气中的CO2含量。
该段间推动力提升装置的关键设备为段间升压泵9，段间升压泵9为离心泵，为段间甲醇溶液提供动能和静压能，克服段间管道、设备阻力，推动上一段的甲醇溶液流入下一段。
段间升压泵9的驱动电机设置为变频电机10，可实现对段间推动力灵活调节。段间升压泵9设置了泵入口切断阀V5和泵出口切断阀V6，用于隔离检修段间升压泵9。此外设置了段间升压泵旁路阀V4，在装置开车初期甲醇溶液流量未达到段间升压泵9的最小流量时使用，还可在段间升压泵9故障检修时使用。
段间升压泵入口管L2上设置了过滤器13，用于过滤甲醇溶液中的固体颗粒杂质，段间升压泵出口管L3上设置了压力表14，用于观察段间升压泵9的运行情况。
段间升压泵入口管L2上设置了泵入口排液管L5和泵入口排液阀V7，用于段间升压泵9故障检修时排放泵及管道内的甲醇溶液。段间升压泵出口管L3上设置了泵出口排气管L6和泵出口排气阀V8，用于段间升压泵9启动前排气灌泵。泵入口排液管L5和泵出口排气管L6均接至地下槽。
段间升压泵9的最小流量设计为甲醇洗涤塔顶部加入的低温贫甲醇溶液流量设计值的70%为宜，最大流量为脱碳段二段积液盘4-2出口流量设计值的120%为宜，如装置需超负荷运行或增产改造，最大流量应根据实际情况决定。
段间升压泵9的扬程应根据装置在最大负荷运行时，甲醇洗涤塔管口N05至管口N06之间的管道和设备的阻力降进行决定，并考虑甲醇溶液脏、设备管道发生堵塞的情况。
为控制二段积液盘6-2的液位，段间升压泵9的变频电机10设置了变频电机控制器11（HIC201），用于调节段间升压泵9提供的推动力。二段积液盘6-2设置二段积液盘液位控制器12（LIC202），用于控制变频电机控制器11（HIC201），可实现自动控制所述二段积液盘6-2的液位。
为提高装置运行的可靠性，段间升压泵9可以设置为两台，一开一备。
段间升压泵入口管L2和段间升压泵出口管L3的管径与二段积液盘出口管L1的管径相同。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种低温甲醇洗甲醇洗涤塔段间推动力提升控制装置，其包括四段式的甲醇洗涤塔（1）、氨冷器（2）和段间冷却器（3），所述甲醇洗涤塔（1）内设有各段液体分布器、各段浮阀塔板、各段积液盘、各段升气筒，所述甲醇洗涤塔（1）上设有各段液位计，其特征在于，所述装置还包括段间升压泵（9）、变频电机（10）、变频电机控制器（11）、二段积液盘液位控制器（12）和过滤器（13）；
所述甲醇洗涤塔（1）的甲醇溶液出口管管口N05连接二段积液盘出口管L1的一端，所述二段积液盘出口管L1的另一端通过段间升压泵旁路管L4与氨冷器（2）的入口管道连接，所述段间升压泵旁路管L4上设有段间升压泵旁路阀V4，所述二段积液盘出口管L1的另一端还通过段间升压泵入口管L2与段间升压泵（9）的入口管道连接，所述段间升压泵入口管L2上设有泵入口切断阀V5和过滤器13，所述段间升压泵入口管L2靠近段间升压泵（9）的底部通过泵入口排液管L5管道连接地下槽，所述泵入口排液管L5上设有泵入口排液阀V7，所述段间升压泵（9）的出口通过段间升压泵出口管L3与氨冷器（2）的入口管道连接，所述段间升压泵出口管L3上设有泵出口切断阀V6，所述段间升压泵（9）的出口还通过泵出口排气管L6管道连接地下槽，所述泵出口排气管L6设有泵出口排气阀V8，所述段间升压泵（9）由变频电机（10）驱动，所述变频电机（10）由变频电机控制器（11）所控制，所述变频电机控制器（11）由二段积液盘液位控制器（12）所控制，所述二段积液盘液位控制器（12）与二段积液盘液位计电连接；
开车初期，甲醇洗涤塔（1）的塔顶加入的低温贫甲醇溶液的流量较低，此时全开段间升压泵旁路阀V4，让贫甲醇溶液通过二段积液盘出口管L1和段间升压泵旁路管L4，当贫甲醇流量测量仪表测出的塔顶的低温贫甲醇溶液流量提高至段间升压泵（9）的最小流量后，打开泵入口切断阀V5，打开泵出口排气阀V8对段间升压泵9进行排气灌液合格后关闭，启动段间升压泵（9），全开泵出口切断阀V6，全关段间升压泵旁路阀V4，贫甲醇溶液在段间升压泵（9）提供的动能和静压能的推动下通过二段积液盘出口管L1、段间升压泵入口管L2和段间升压泵出口管L3进入氨冷器（2）和段间冷却器（3），被来自冷冻工序的液氨和来自本工序闪蒸系统的低温甲醇溶液冷却降温，从甲醇洗涤塔（1）的甲醇溶液入口管管口N06进入脱碳段三段液体分布器（4-3），在此过程中，所述二段积液盘液位控制器（12）用于接收二段积液盘液位计传来的二段积液盘液位，在二段积液盘液位值大于设定上阈值时，控制变频电机控制器（11）控制变频电机（10）变频以增大段间升压泵（9）的转速，在二段积液盘液位值小于设定下阈值时，控制变频电机控制器（11）控制变频电机（10）变频以减小段间升压泵（9）的转速。
2.如权利要求1所述的低温甲醇洗甲醇洗涤塔段间推动力提升控制装置，其特征在于，所述段间升压泵出口管L3上设有压力表（14）。
3.如权利要求1所述的低温甲醇洗甲醇洗涤塔段间推动力提升控制装置，其特征在于，所述段间冷却器（3）为绕管换热器，所述氨冷器（2）为列管换热器。
4.如权利要求1所述的低温甲醇洗甲醇洗涤塔段间推动力提升控制装置，其特征在于，所述段间升压泵（9）为离心泵。
5.如权利要求1所述的低温甲醇洗甲醇洗涤塔段间推动力提升控制装置，其特征在于，所述段间升压泵入口管L2和段间升压泵出口管L3的管径与二段积液盘出口管L1的管径相同。
6.如权利要求1所述的低温甲醇洗甲醇洗涤塔段间推动力提升控制装置，其特征在于，所述段间升压泵（9）的最小流量为甲醇洗涤塔顶部加入的低温贫甲醇溶液流量设计值的70%为宜、最大流量为脱碳段二段积液盘（4-2）出口流量设计值的120%为宜。
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