Описание технологической схемы абсорбции агрегата №3 (схема 2512/1 ТХ)

Процесс поглощения формальдегида, метанола и получения процессной воды проводится в колонне поз. 1, изготовленной из стали 12Х18Н10Т Д_у=1400 мм, высотой рабочей части 22,3 м, оснащенной 25-ю ситчатыми, пятью колпачковыми и двумя “глухими” тарелками, служащих в качестве сборников жидкости внутри колонны.

По высоте колонны выделяются четыре зоны (нумерация снизу вверх).

В первой - третьей зонах (нижний, средний, верхний контура орошения колонны) происходит поглощение основной части формальдегида, метанола, водяных паров.

Четвертая зона (верх колонны), орошаемая деминерализованной водой с температурой не более 30 ⁰С, является санитарной и предназначена для максимального уменьшения содержания формальдегида и метанола в отходящих газах.

Контактные газы из контактного аппарата поз.12 поступают в нижнюю часть колонны поз. 1 с температурой 90¸160 ⁰С и давлением не более 0,3 кг/см² (контроль по Р 2,3,7,8-1 на пульте управления и Р 1-1 по месту) и проходя снизу вверх контактирует на тарелках с жидкостью.

Поступающие в нижнюю часть колонны реакционные газы контактируют на нижних пяти тарелках с жидкостью, циркулирующей по контуру: куб колонны — насос поз.18/1,2 — теплообменник поз.19/1,2,3 — пятая тарелка колонны. Жидкость из куба колонны выводится с температурой не более 90⁰С (контроль по Т 5,12,16,20-1),  на всас насосов поз.18/1,2. Основная масса жидкости из напорной линии насоса поз.18/1,2 в количестве 50¸70 м³/ч через теплообменники поз.19/1,2,3 поступает на орошение пятой тарелки с температурой 55 ¸ 75 ⁰С. Регулирование температуры жидкости производится путем изменения подачи оборотной воды в теплообменники поз.19/1,2,3. Газ после контакта с жидкостью на пятой тарелке имеет температуру 70¸90 ⁰С (контроль по Т 4,11,15,19-1) и после 5 тарелки через сегментный проход в “глухой ” тарелке газ поступает во вторую зону. Избыток жидкости, образованный за счет сконденсированной и перешедшей из газовой фазы в жидкую части формальдегида, метанола и воды отбирается из напорной линии насоса поз.18/1,2 (давление на нагнетании насосов 1,4÷2,3 кгс/см²) в существующее хранилище формалина поз.2,3,4 в виде товарного формалина, расход которого составляет 3¸5 м³/ч и контролируется по F 10,11,12,16,17-19. При этом уровень в кубовой части колонны контролируется и регулируется в пределах 30¸70% при помощи автоматической системы регулирования L5,7,8,9-1, управляющей степенью открытия клапана L10-1, установленного на линии откачки формалина в хранилища. При достижении нижнего (30%) или верхнего (70%) значения срабатывает сигнализация (HL-17, HL-16), а при снижении уровня до 20% срабатывает блокировка по остановке насосов поз. 18/1,2.

Насосы поз.18/1,2 кроме того имеют сигнализацию состояния – работает насос или остановлен (сигнальные лампы HL-20, HL-21, HL-7, HL-8) и блокировки по остановке насоса при снижении давления в его линии нагнетания до 1 кгс/см² (контроль и блокировка по Р1-18/1,2) или повышении температуры подшипников более 80^оС (контроль и блокировка по Т1,2,3,4-18/1,2). Для нормальной работы уплотнений насосов необходимо поддерживать разность давлений затворной жидкости на входе в уплотнение насоса и всасом насоса в пределах 1,0÷1,5 кгс/см², что контролируется по манометрам, установленным в этих точках.

Газ, поступающий во вторую зону колонны, содержит несконденсированные формальдегид, метанол и воду в количестве, соответствующем состоянию равновесия с составом жидкости на 5-й тарелке, контактирует на тарелках с жидкостью, циркулирующей по контуру: “глухая” тарелка второй зоны — насос поз.23/1,2 — теплообменник поз.24/1,2,3 — 15-я тарелка. Снижение уровня жидкости на глухой тарелке (сборнике между 5 и 6 тарелками) до 300 мм сигнализируется (L4-1,сигнальная лампа НL-1), при дальнейшем снижении уровня до 200мм происходит остановка насосов поз.23/1,2 (L3-1). Со сборника основная часть жидкости с температурой до 85^оС (контроль по Т1,2,3,4-23) поступает на всас насосов поз.23/1,2 которыми через теплообменники поз.24/1,2,3 в количестве 20÷40 м³/ч поступает на 15 тарелку колонны. Контроль и регулирование температуры жидкости в пределах 30÷50^оС производится путем изменения подачи оборотной воды в теплообменники поз.24/1,2,3. Температура подшипников насосов должна быть не более 70^оС, при повышении температуры до 80^оС происходит остановка насосов по блокировке (Т1,2,3,4-23/1,2). Давление на нагнетании насосов должно поддерживаться в пределах 3,0÷4,0 кгс/см², при падении давления до 1 кгс/см² происходит остановка насосов по блокировке (Р1-23/1,2). Для нормальной работы уплотнений насосов необходимо поддерживать разность давлений затворной жидкости на входе в уплотнение насоса и всасом насоса в пределах 1,0÷1,5 кгс/см², что контролируется по манометрам, установленным в этих точках. Состояние насосов (работа или остановка) сигнализируются на пульте управления – сигнальные лампы HL-27, HL-28, HL-4, HL-7.

По мере прохождения через тарелки газ охлаждается с температуры 70¸90⁰С до 45¸65⁰С (контроль по Т3,10,14,18-1). Газ, покидающий вторую зону через сегментный проход в “глухой” тарелке, насыщен парами формальдегида, метанола и воды в количестве, соответствующем состоянию равновесия при текущих температуре и составе жидкости на 15-й тарелке.

Избыток жидкости, образованный за счет сконденсированной и перешедшей из газовой в жидкую фазу части формальдегида, метанола и воды через перелив “глухой” тарелки переливается в первую зону, на 5-ю тарелку, где смешивается с циркулирующей кубовой жидкостью (формалином).

Газ, поступающий в третью зону колонны, контактирует на тарелках с жидкостью, циркулирующей по контуру: “глухая” тарелка третьей зоны — насос поз.23/3,4 — теплообменник поз.24/4,5 — 25-я тарелка колонны. При этом из газа в жидкость переходит часть содержащихся в нем формальдегида, метанола и воды.

Внутренний сборник третьей зоны оснащен в отличие от сборника второй зоны боковым штуцером, располагающимся ниже уровня штатного перелива. Жидкость из сборника в количестве, равном количеству поданной деминерализованной воды и сконденсированным в третьей зоне компонентам газового потока (метанол, формальдегид и вода) может выводиться из него двумя путями.

В первом случае предусматривается возможность раздельной подачи деминерализованной воды для получения процессного конденсата и регулирования концентрации формалина в кубе колонны. В этом случае на орошение 30-й тарелки колонны подается деминерализованная вода в количестве, необходимом лишь для получения процессного конденсата на приготовление спиртоводной смеси через регулирующий клапан F6-ВД, типа ''ВЗ'', который управляется контуром регулирования L1,2,3,9,4,6-16 в зависимости от уровня в сборнике процессного конденсата поз.16 а клапан L5-16 на линии слива процессного конденсата в сборник поз.16 открыт полностью.

При этом вся жидкость с “глухой” тарелки верхнего циркуляционного контура выводится через боковой штуцер в сборник поз.16, а переток через сегментный перелив “глухой” тарелки в среднюю зону не осуществляется. При этом подача деминерализованной воды для регулирования концентрации формалина в кубе колонны производится самостоятельно в циркуляционный контур средней зоны колонны с помощью F1,2,3,4,5-23 по клапану F6-23 типа ''ВО'' и корректируется по анализу состава формалина в кубе.

Во втором случае (в случае регулирования уровня в сборнике процессного конденсата с помощью L1,2,3,9,4,6-16 и клапана L5-16), оставшаяся часть жидкости через сегментный перелив “глухой” тарелки поступает на на верхнюю (15) тарелку среднего циркуляционного контура. Ее количество определяет концентрацию товарного формалина в кубе колонны и регулируется подачей свежей деминерализованной воды на верхнюю тарелку колонны расход которой несколько больше расхода процессного конденсата с поз.16 на смешение с метанолом.

Максимальный уровень жидкости в сборнике между 15 и 16 тарелками (800мм) сигнализируется на пульте управления (L2-1, НL14), сигнализируется так же снижение уровня до 300мм (L1-1,сигнальная лампа НL-15), при дальнейшем снижении уровня до 200мм происходит остановка насосов поз.23/3,4.

Со сборника основная часть жидкости с температурой 40÷65^оС (контроль по Т6,22,23,24-1) поступает на всас насосов поз.23/3,4 которыми через теплообменники поз.24/4,5 в количестве 5÷10 м³/ч поступает на 25 тарелку колонны. Контроль и регулирование температуры жидкости в пределах 25÷40^оС производится путем изменения подачи оборотной воды (контроль расхода по F11,12,13,22,23-24) в теплообменники поз.24/4,5.

Кроме циркулирующей жидкости на 25-ю тарелку по переливу с 26-й тарелки поступает вся жидкость из санитарной зоны колонны. Температура подшипников насосов должна быть не более 70^оС, при повышении температуры до 80^оС происходит остановка насосов по блокировке (Т 1,2,3,4-23/3,4). Давление на нагнетании насосов должно поддерживаться в пределах 2,4÷2,8 кгс/см², при падении давления до 1 кгс/см² происходит остановка насосов по блокировке (Р1-23/3,4). Для нормальной работы уплотнений насосов необходимо поддерживать разность давлений затворной жидкости на входе в уплотнение насоса и всасом насоса в пределах 1,0÷1,5 кгс/см², что контролируется по манометрам, установленным в этих точках. Состояние насосов (работа или остановка) сигнализируются на пульте управления – сигнальные лампы HL-22, HL-23, HL-9, HL-10.

По мере прохождения через тарелки газ охлаждается с температуры 45¸65⁰С до 25 ¸ 40⁰С на выходе с 25 тарелки. Газ, покидающий третью зону через сегментный проход в “глухой” тарелке, насыщен парами формальдегида, метанола и воды в количестве, соответствующем состоянию равновесия при текущих температуре и составе жидкости на 25-й тарелке.

Теплообменники первой и второй и третьей зоны поз.19/1,2,3 охлаждаются оборотной водой, проходящей последовательно через поз.24/1,2,3 и поз.19/1,2,3 и затем поступающей в обратную линию оборотной воды. Для перераспределения теплосъема между первой и второй зонами предусматривается также возможность сброса части теплой оборотной воды после поз.24/1,2,3 в обратную линию оборотного цикла и подпитки поз.19/1,2,3 свежей оборотной водой.

В теплообменник поз.24/4,5 верхнего циркуляционного контура подается охлаждающая вода самостоятельным потоком независимо от системы раздачи оборотной воды на нижний и средний контуры.

Газ, покидающий 25-ю тарелку, поступает в санитарную зону колонны, на 26-ю тарелку. Пять верхних колпачковых тарелок, орошаемых деминерализованной водой составляют санитарную зону колонны. В этой зоне, при практически постоянной температуре из газа абсорбируется водой остаточные количества формальдегида и метанола. На верхнюю тарелку колонны из сборника поз.008 насосом поз.81 подается деминерализованная вода в количестве, необходимом как для доведения концентрации товарного формалина до концентрации 37,2 % масс., так и для получения процессного конденсата.

С “глухой” тарелки третьей зоны жидкость через боковой отбор, расположенный ниже уровня перелива “глухой” тарелки, в качестве процессного конденсата подается в сборник поз.16, и насосом поз.4/1,2 направляется для приготовления спиртоводной смеси. Ее количество регулируется автоматически по уровню в сборнике поз.16 в пределах 30÷70%, как уже сказано выше (L1,2,3,9,4,6-16, F6-ВД). В случае падения уровня в сборнике поз.16 ниже 30 % предусматривается сигнализация, автоматическое включение подачи свежей деминерализованной воды по клапану L9-16 и отключение ее подачи при достижении уровня в сборнике 40 %, с (L6,9-16, HL-11). Предусмотрена так же сигнализация при достижении максимального (70%) уровня в сборнике – L7-16, НL-12 и блокировка по остановке насосов поз. 4/1,2. Температура подшипников насосов должна быть не более 70^оС, при повышении температуры до 80^оС происходит остановка насосов по блокировке (Т1,2,3,4-4/1,2). Давление на нагнетании насосов должно поддерживаться в пределах 3,5÷4,0 кгс/см², при падении давления до 1 кгс/см² происходит остановка насосов по блокировке (Р1-4/1,2). Для нормальной работы уплотнений насосов необходимо поддерживать разность давлений затворной жидкости на входе в уплотнение насоса и всасом насоса в пределах 1,0÷1,5 кгс/см², что контролируется по манометрам, установленным в этих точках. Состояние насосов (работа или остановка) сигнализируются на пульте управления – сигнальные лампы HL-24, HL-25, HL-1, HL-2.

Схемой обвязки колонны предусмотрена возможность отбора процессного конденсата не с “глухой” тарелки, а с 26-й, рабочей тарелки санитарной зоны (в случае повышения содержания формальдегида в процессном конденсате выше допустимого и его негативного влияния на катализатор). В этом случае запорная арматура на сливе со сборника верхнего контура в поз.16 закрывается, а на сливе с 26-й тарелки открывается. Процессный конденсат, отбираемый с 26-й тарелки (нижней тарелки санитарной зоны) при несколько меньшем количестве метанола по отношению к отбираемому с “глухой” тарелки, содержит значительно меньше формальдегида.

В качестве затворной жидкости для применяемых в схеме насосов используется обессоленная вода, которая насосом поз.81 из сборника поз.008 подается в торцовые уплотнения насосов поз.18/1,2; 23/1,2; 23/3,4; 4/1,2, 81, откуда возвращается в тот же сборник поз.008. Температура подшипников насоса 81 должна быть не более 70^оС, при повышении температуры до 80^оС происходит остановка насоса по блокировке (Т 1,2,3,4-81). Давление на нагнетании насоса должно поддерживаться в пределах 2,9÷3,1 кгс/см², при падении давления до 1 кгс/см² происходит его остановка по блокировке (Р1-81). Состояние насоса (работа или остановка) сигнализируются на пульте управления – сигнальные лампы HL-26, HL-3.

Наиболее оптимальными расчетными величинами параметров технологического процесса являются:

-  концентрация метанола в спиртоводной шихте на подаче в спиртоиспаритель 61 ¸ 63% масс.;

-  температура в контактном аппарате — 680 ¸ 700⁰С;

-  расход циркулирующей жидкости в нижнем контуре - 60 м³/час;

-  расход циркулирующей жидкости в среднем контуре - 30 м³/час;

-  расход циркулирующей жидкости в верхнем контуре - 10 м³/час;

-  температура циркулирующей жидкости на орошение 15-й тарелки после теплообменника поз.24/1,2,3, (расчетная) — 38 ¸ 39⁰С;

-  температура газов в колонне после 15-й тарелки 55 ¸ 56⁰С;

-  температура циркулирующей жидкости на орошение 25-й тарелки (после теплообменника поз.24/4,5) — 34 ¸ 35⁰С;

-  температура газов на выходе из колонны не более 35 ¸ 37⁰С;

-  температура деминерализованной воды на орошение 30-й тарелки — не более 30⁰С;

-  концентрация формальдегида в процессном конденсате, выводимом из колонны в сборник поз.16 — не более 7 % масс.