低温分离工艺

低温分离工艺（通用9篇）

低温分离工艺 篇1

1 概述

随着大型合成氨厂、乙烯装置、钢铁工业以及煤化工企业的快速发展, 导致了氧、氮等气体使用量剧增。同时, 对气体产品的要求也越来越高, 这样就促进了大型空分装置的产生。特别在化工企业中, 高纯度的氧气和氮气是重要的工艺原料气体, 其中氮气还是生产中常用的保护气。因此, 安全可靠的空分装置, 是工业企业正常生产的重要保证。作为设计人员, 如果能了解空分装置的工艺流程特点, 那么在工程设计中, 就可以根据所需产品的产量和质量充分考虑业主的要求, 同时也能提高设计质量, 节省投资, 创造效益。

2 空分分离方法简介

空分分离装置主要是分离空气中氧气、氮气和氩气, 为主装置提供高纯氧、高纯氮以及氩气、氙气等稀有气体。目前工业上空气分离方法主要有:传统的低温深冷技术分离工艺, 新兴的非低温空气分工艺——膜分离法和变压吸附法。非低温分离工艺操作简单, 成本低, 但产品的产量和纯度无法同时保证, 不能获得大量的高纯气体产品, 只能制取单一产品。低温深冷分离法工艺操作复杂, 成本高, 但工艺成熟可靠, 可连续生产双高产品 (高纯氧、高纯氮) , 产品的质量和产量稳定, 是空气分离工业的主流。

2.1 膜分离法

气体膜分离法是利用一些有机集合膜的渗透选择性, 在一定驱动力 (如温度、压力差等) 作用下使双元或多元组分透过膜的速率不同而实现空气分离的目的。膜分离法具有装置结构紧凑, 设备简单, 操作方便, 能耗低, 效率高, 启动快特点。但产品纯度低 (氧气仅为45%, 氮气为95~99%) , 分离能力有限, 规模只宜中小型, 目前多用于富氧燃烧、污水处理和医疗保健等行业。

2.2 变压吸附法

变压吸附法是利用分子筛对不同的分子具有选择性吸附的特点, 对空气中氧气或氮气进行分离。这种方法流程简单, 操作简便, 运行能耗低, 参数稳定, 成本低, 但产品纯度较差, 产品氧气纯度在93%, 产品氮气纯度在99%左右。并且受产品纯度的影响工艺规模较小, 一般只能使用于小于4000m3/h的空分装置。

2.3 低温深冷法

低温深冷法利用氧氮的沸点差别, 实现氧氮分离。在高压低温环境下, 将空气液化, 根据氧氮沸点的差别, 在精馏塔中, 经过精馏传质传热, 分离液态空气中的氧氮成分, 达到氧氮产品的分离。低温法利用深冷与精馏的组合实现了空气分离, 是目前应用最广泛的空气分离方法。其优点是产品纯度高, 氧气浓度在99.6%以上, 氮气浓度在99.99%以上;产品产量高、种类多, 可同时生产高纯氧、高纯氮及稀有气体。但其缺点是启动时间长, 操作复杂, 投资大, 成本高。

随着化工行业尤其是近年来甲醇、煤制油等大型煤化工行业的兴起, 对氧气和氮气的气量、纯度和压力的要求也高了。膜分离和变压吸附这两种方法的产品无法满足主装置的要求, 而低温深冷法的氧氮产品气量大、纯度高、压力高。因此作为工业企业配套的空分装置, 在大规模制取氧气、氮气产品, 尤其是在制取高纯度产品方面, 低温深冷分离法具有无法取代的竞争优势, 并且只有低温法才具有可同时生产氩、氙气等其它稀有气体产品的能力。

3 低温法空气分离工艺流程

低温法空气分离的流程一般由下列五部分组成:空气压缩、膨胀制冷;空气中水分、杂质等净化;空气经换热后冷却、液化;空气精馏、分离;低温产品的冷量回收及压缩。由于各部分实现的方式和采用的设备不同, 可组成不同的工艺流程。

根据制冷方式, 按工作压力可分为高、中、低压流程。高压流程制冷量来自节流效应不需膨胀机, 故只适用于小型制氧机等装置。小型空分装置因单位冷换量大, 要求提供制冷量的膨胀机有较高的工作压力, 中压流程正适用于此类装置。全低压流程因为工作压力低, 膨胀机的单位制冷量相应减少。而大型化的空分装置其相对冷换小, 且高效率膨胀机的应用, 使得能耗最低的全低压流程得到越来越广泛的应用。

根据气态产品的加压方式可将低温分离流程分为全低压外压缩流程和全低压内压缩流程。外压缩流程为单独设置氧、氮压机, 在冷箱外对氧气和氮气进行压缩。由于氧气压缩的危险性, 外压缩流程一般仅用于产品压力小于3.0M Pa的工况。内压缩流程是用液体泵对来自精馏塔的产品液体加压, 再与高压空气换热汽化出冷箱作为产品, 整个加压过程是在冷箱内进行的。由于直接将低温液氧增压, 避免了生产过程中高温氧气的出现。因此, 在产品压力高于3.0MPa的装置中均采用内压缩流程。

近年来, 内压缩流程得到了很大的发展, 相较于外压缩流程, 其优势在于:由于用液体泵和一台高压空气压缩机或干燥空气增压机代替了氧气透平压缩机, 直接将低温液氧增压, 整个流程中避免了高温气氧压缩, 不仅投资降低, 也减少了火灾隐患, 使装置运行更可靠;液氧泵和空压机的备品备件也比氧压机的价格低, 这就降低了设备的维护保养成本;液氧泵自身体积小, 结构简单, 干燥空气增压机无论是独立布置还是和主压机连成一体, 均可缩小占地面积, 节省安装费用, 操作方便, 控制简化。随着变频液体泵的应用, 产品氧气、氮气流量的调节更加灵活, 产品的纯度更趋稳定, 因此全低压内压缩流程是目前国内外大型空分项目采用较多的流程。

下面, 结合我公司设计的空气化工产品 (陕西) 有限公司的66000Nm3/h高纯高可靠性大型空分装置, 对低压内压缩流程进行简略介绍。

4 陕西渭河66000Nm3/h高纯高可靠性大型空分装置工艺流程

4.1 概述

本项目是为陕西渭南洁能有限公司煤气化双醋项目配套的66000Nm3/h高纯高可靠性大型空分装置, 主要为双醋装置提供60000Nm3/h高压 (8.5MPa) 氧气、13000Nm3/h中压 (0.37MPa) 氮气, 另外还将为业主提供4000Nm3/h高压 (6.0MPa) 氮气、3000Nm3/h仪表空气和3000Nm3/h工厂空气。

装置由美国空气化工产品公司 (APCI) 提供工艺包, 采用反吹自洁式过滤器、曼透平汽轮压缩机、空气氮水预冷、卧式径向流分子筛纯化器净化空气、液氧泵内压缩、膨胀机制冷工艺, 获得低成本的氧气、氮气、仪表空气等产品。工艺流程集中体现了APCI公司一贯的安全、操作简便稳定、可靠性高、能耗低的先进设计理念。该空分装置的技术为目前国际先进的低温空气分离技术:空气通过分子筛除水、除杂质后, 通过冷箱内喷射的液氮降温, 使空气液化, 再通过汽化精馏得到高纯氧、氮等产品。

4.2 工艺流程简述

空分装置主要生产过程由空气压缩系统、空气净化系统、空分系统、液化系统、高压精馏、氩增效、液体储运系统等组成。本项目的生产工艺流程如图4.2。

4.2.1 空气压缩冷却

原料空气通过空气过滤系统, 去除灰尘和机械杂质。过滤后的空气由多级压缩机压缩到工艺所需压力。

压缩空气在直接接触后冷却塔 (DCAC) , 也称为空冷塔中以对流形式被循环冷却水和低温冷冻水分段冷却。在空冷塔底部, 空气被循环冷却水预冷, 在顶部空气被冷冻水进一步冷却。空气离开循环水站的温度越低, 对于下游空气吸附单元的负荷就越小。空气中的少量化学杂质也被冷却水吸收。在循环水站顶部设置有除沫器以去除空气中的水雾。

低温冷冻水是在污氮塔中产生。其产生的原理是利用从冷箱来的干燥的污氮汽化小部分循环冷却水, 污氮在汽化过程中吸收热量, 同时使冷却水的温度降低。

4.2.2 吸附净化

空气纯化单元包括两台循环运行的分子筛吸附器, 压缩空气通过吸附器时, 水、CO2、氮氧化合物和绝大多数碳氢化合物都被吸附。

吸附器间隔循环, 即一只吸附器吸附杂质而另一只吸附器被再生。吸附和再生过程顺序自动控制以保证装置连续运行。采用来自冷箱的污氮对吸附器进行再生, 再生时吸附器与吸附流程隔离, 再生气放空。与吸附流程隔离的吸附器先卸压, 然后先用经再生蒸汽加热器加热的低压污氮进行再生, 再用从再生气加热器旁路来的冷低温氮气对吸附器进行冷却, 之后用吸附后的空气对吸附器升压并返回吸附流程。再生循环主要有下面几个组成部分:加热→冷却→增压→加压。

4.2.3 空气分离

出纯化装置后的洁净空气分成三股。

大部分的分子筛纯化装置的洁净空气在主换热器中被返流的成品氮气及污氮冷却后到接近露点, 进入高压精馏设备。

第二股空气从纯化装置直接进入低压透平膨胀机的增压段增压, 经后冷却器冷却后进入冷箱, 在主换热器进一步冷却后从中部抽出到低压膨胀机膨胀, 膨胀气被送至低压精馏设备。

第三股气体去多级冷却的空气增压机中压缩, 其中一部分空气从增压机第一段抽出后进入高压增压膨胀机的增压端, 然后进入主换热器部分冷却后经高压增压膨胀机膨胀后进入高压精馏设备底部。剩余的空气在增压机的第二段继续压缩, 经后冷却器冷却后进入液氧蒸发器因汽化高压液氧而被冷凝。其中有部分的高压液空从高压液氧换热器中部抽出至主换热器以平衡液氧换热器的热负荷。从主换热器和液氧换热器冷端的高压液空汇集后经液体膨胀机膨胀后又分别进入到低压精馏设备和高压精馏设备。

4.2.4 精馏

高压精馏设备分离空气, 在顶部得到氮气, 底部获得粗液氧。粗液氧经减压节流后进入氩精馏设备顶部冷凝罐。来自高压精馏设备顶部的氮气在蒸发冷凝器中与低压精馏设备底部的液氧换热, 其中氮气被冷凝, 液氧被蒸发。冷凝后的液氮经主换热器过冷后部分作为液氮产品进入液氮储罐, 部分经节流减压后进入低压精馏设备作为回流液。剩余的液氮进入高压精馏设备顶部作为回流液。高压精馏设备顶部有部分氮气直接从设备内抽出, 经主换热器复热后作为低压氮气产品。高压精馏设备的中部还抽出一股液体, 经节流减压后送至低压精馏设备顶部作为回流液。

从低压精馏设备直接抽出液氧产品, 部分经主换热器过冷后作为液氧产品进入液氧储存罐, 大部分液氧由液氧泵加压至所需压力后进入液氧蒸发器, 被高压空气加热汽化和复热后, 在流量控制下送至界区。经过低压精馏设备分离, 在底部得到液氧产品, 在顶部排出污氮并经主换热器复热后分成两股, 一股用作吸附器的再生气源, 另一股去污氮罐制取低温水。

4.2.5 氩增效

在低压精馏设备旁有一氩增效设备, 富氩气体从低压精馏设备中部抽出, 进入到氩增效设备内进行分离。富氩气体在低压精馏设备中部的抽出可以提高氧气的回收率, 降低主空压机的能耗。经过氩增效设备分离后的含氩浓度较高的气体经主换热器复热后放空。

4.2.6 液体储运

液氧、液氮存放在低温液体贮罐内, 依靠液化气体的蒸发来保持低温。低温液体贮罐内的液氧、液氮, 通过低温液体泵灌装在专用的汽车罐车内运输给用户。

4.3 装置设计及技术特点

(1) 采用全低压流程分子筛吸附、增压透平膨胀机制冷、全精馏制氩、空气增压的液氧泵内压缩流程。冷源利用充分, 节能。

(2) 预冷系统利用氮气及污氮气进入水冷塔降低冷却水温度, 空冷塔结构上采用可靠的防液泛措施。

(3) TPSA:独有的变温变压分子筛吸附系统处于世界领导地位, 减少再生所需气量和热量, 降低运行成本。

(4) 对主冷凝蒸发器的通道采取了特殊结构, 防止乙炔在液氧中聚集, 确保主冷凝蒸发器和系统的安全。

(5) 上塔、粗氩塔、精氩塔均采用规整填料塔, 压降更低, 操作弹性更大, 使空分装置的能耗更节约。

(6) 装置具有变工况运行和装置变负荷能力, 装置变负荷能力范围为75%~105%。

(7) 采用了DCS集散型控制系统。

5 结束语

空气化工产品 (陕西) 有限公司66000Nm3/h高纯高可靠性大型空分装置, 是国内空分行业中规模较大的装置。因产品的规模和压力较高, APCI采用全低压内压缩工艺流程, 装置于2010年12月投产, 产品的产量和质量均达到设计要求, 取得了良好的经济效益和社会效益。随着石油、石化、冶金、煤制油等行业的快速发展, 与之配套的空分装置也趋向大型化, 并且对产品的压力要求更高。全低压内压缩工艺流程既能满足装置大型化、产品压力高的要求, 又利于提高装置的安全性和可靠性, 因此是目前大型空分装置工艺流程的最佳选择。

摘要：本文以美国空气化工产品 (陕西渭河) 有限公司的66000Nm3/h空分装置为例, 重点介绍了低温空气分离装置的全低压内压缩流程并与其它的分离方法进行了简略的比较, 总结了低温分离内压缩流程的优势, 该流程是近期国内大型空分装置的最佳选择。

关键词：空分装置,低温,内压缩流程工艺,空气分离方法

参考文献

[1]陆山.浅谈空气分离技术的发展和改进[J].甘肃冶金, 2011 (6) .

[2]王欣荣.化工企业空气分离装置工艺流程选择[J].安徽科技, 2011 (2) .

[3]江楚标, 陈明敏.内压缩空分流程及与常规流程的比较[J].深冷技术, 1999 (4) .

[4]赵飞.各种空气分离方法的比较[J].中国高新技术企业, 2011 (7) .

低温分离工艺 篇2

nurrd埘ofth陀e

now8

表6分别比较了3种制冷流程的优缺点，从表中可以看出，丙烯＋乙烯级联制冷具有投资小、能耗低、技术成熟和操作简单等特点，与其他2种流程相比更具优势。

裹6制冷流程优缺点比较

Thble6

Merits蚰d

derneri坞of1．Iree

no啪

3结论［2］

［3］

肖锦堂．烷烃催化脱氢生产c，一c．烯烃工艺之二

［J］．天然气工业，1994，14（3）：69－71．

（1）采用冷剂制冷方式时，产品压缩机出口压

力lMPa（g）左右最为经济；采用富氢气膨胀制冷

肖锦堂．烷烃催化脱氢生产C，一Q烯烃工艺之三

［J］．天然气工业，1994，14（4）：72．76．

时，产品压缩机出口压力一般大于2MPa（g）。

（2）分离温度一般在一90一一100℃，这样既能保证分离效果，又不至于采用能级更低的制冷系统。

（3）3种制冷流程中，丙烯＋乙烯级联制冷制冷流程最为节能，设备数量不会太多。操作上也更为简单，具有较大的优势。因而丙烯＋乙烯级联制冷方式最适合于丙烷脱氢制丙烯装置。参考文献：

［1］

肖锦堂．烷烃催化脱氢生产C，一C．烯烃工艺之一

［4］

肖锦堂．烷烃催化脱氢生产C，一c4烯烃工艺之四

［J］．天然气工业，1994，14（6）：64柳．

［5］［6］［7］

陈建九，史海英，汪永．丙烷脱氢制丙烯工艺技术［J］．

精细石油化工进展，2000，l（12）：23．27．

苏建伟，牛海宁．丙烷脱氢制丙烯技术进展［J］．化工

科技，2006，14（4）：62彤．

郭洪辉，陈继华．丙烷脱氢制丙烯技术研究［J］．辽宁

化工，2007，36（4）：266－269．

［8］余长林，葛庆杰，徐恒泳。等．丙烷脱氢制丙烯研究新

进展［J］．化工进展，2006，25（9）：977．981．［9］

王松汉．乙烯装置技术与运行［M］．北京：中国石化出版社，2009．

低温铸钢件焊接工艺试验及分析 篇3

摘 要：铸钢件是船舶建造常用的基本材料，通常用在尾部挂舵壁分段、舵分段等位置。在极地甲板运输船的建造过程中，低温铸钢件的焊接工艺是一个全新课题，其冲击韧性要求不小于27 J的接头性能在国内尚无先例，本项目通过对坡口角度的调整达成改善焊接接头冲击韧性的目标。

关键词：铸钢件；冲击韧性；低温

中图分类号：U671.8 文献标识码：A

Abstract：Steel castings are materials commonly used in rudder and its holder blocks for shipbuilding industry. During the building of the polar class heavy transport deck carrier， welding of low-temperature steel castings with weld impact toughness not less than 27 J is a new subject for shipyard and it is perfectly achieved by adjusting bevel angle.

Key： Steel castings；Impact toughness ；Low temperature

1 前言

在极地甲板运输船的建造技术准备过程中，铸钢件在强度方面要求为480W并带有-40 ℃的冲击要求，在此前的生产实践中上并没有对于此类铸钢件产品的相关经验。本文基于试验对比和数据分析的方法，得出坡口形式与铸钢件力学性能之间的关系。

2 焊接工艺试验

2.1 力学性能指标

在极地船入级规范中没有对铸钢件的设计冲击温度给出明确要求的情况下，根据航行区域以及使用要求，确定以俄罗斯规范对于480W级铸钢件设定的-40 ℃平均冲击吸收功不小于27 J为标准。

2.2 试验材料和接头坡口形式的选择

铸钢件通过淬火及回火处理，其化学成分及冲击性能见表1。

坡口形式选择3种形式进行试验，见图1（a）、图1（b）、图1（c），分别编号为1#坡口，2#坡口，3#坡口。

2.3 试验及力学性能数据

试验对3种坡口形式分别进行立向上位置焊接，后续对接头正面铸钢件侧熔合线、熔合线+2、熔合线+5以及根部铸钢件侧熔合线进行冲击性能试验，得到6组数据见表2～表7。从表中可以得知，1#坡口熔合线+2及熔合线+5其冲击平均值分别为20 J和21 J，不满足27 J的标准，其它位置冲击值大于27 J；2#坡口及3#坡口冲击平均值都能满足标准要求。

3 试验结果分析及结论

分析以上数据可以看出3组坡口焊接热输入量相近，但试样力学性能却产生差异。对比上述数据结果显示：2#坡口形式与3#坡口形式均达到了27 J的项目设定目标，而1#坡口在FL+2位置则没有达到要求，证明坡口的改变对铸钢件接头的力学性能产生较大影响。

4 结语

低温分离工艺 篇4

1 空气分离方法简介

空气分离装置主要是分离空气中的氧气、氮气。目前, 具体的空气分离方法主要有低温深冷技术分离、膜分离法和变压吸附法。膜分离法和变压吸附法操作过程简单, 工程成本低, 但是无法保证分离气体的纯度;低温深冷技术分离技术能够分离高纯度的氧气和氮气, 但是工艺流程复杂, 生产成本高。现阶段空气分离企业主要采用低温深冷技术分离技术进行空气分离工作。

2 低温法空气分离工艺流程简述

低温法空气分离工艺流程主要由五部分组成:空气压缩制冷;空气净化;空气冷却、液化;空气精馏;冷量回收及压缩。这五部分之间可以独立使用, 也可以相互搭配, 组合出不同的空气分离工艺。

根据低温冷却时压力的不同, 低温法空气分离可以分为高压分离、中压分离、低压分离过程。空气高压分离流程的制冷量来自于节流效应, 只适用于小型制氧机。中压分离流程需要提供制冷量的膨胀机有较大压力。低压分离流程冷换量较小, 工作压力低, 能有效提升膨胀机的使用效率, 降低能源消耗, 因此这种空气分离流程的应用范围越来越广。

近年来, 随着时代的发展, 内压缩流程得到了飞速发展, 相对于外压缩流程, 它的优势在于不通过氧气透平压缩机, 直接给低温液氧增压, 避免了外压过程中氧气的外泄现象, 减少了工作状态下发生火灾隐患, 使压缩装置能够安全稳定运行同时, 这种工艺流程还可以降低工程成本。同时空压机也比氧压机的运行成本便宜, 而且体积小, 占地面积小, 结构简单, 方便操作, 随着技术的进一步发展, 内压缩流程将会越来越多地得到应用, 成为空气分离装置的主流。

3 空气分离装置工艺流程与创新

3.1 空气压缩冷却

空气经过一系列处理、过滤后由空气压缩机对空气进行压缩, 使空气达到所需要的工作压力。空气压缩工作结束后, 就需要对空气进行冷却处理。将压缩空气注入冷却塔中, 空气在冷却塔中经过下段循环冷却水和上段的冷冻水进行冷却。在冷却塔底部, 循环冷却水使压缩空气的温度逐渐降低, 随着空气的上升, 空气被冷冻水进一步冷却, 这样的工作不断进行, 使压缩空气最大程度地降低温度, 达到工作需求。空气的温度越低, 对于吸附单元的负荷就越小, 方便对空气的后续处理。

3.2 吸附净化

利用分子筛吸附器对空气进行吸附净化可以有效地降低压缩空气中所含的水、二氧化碳、碳氢化合物含量。在工作时, 一台吸附器进行吸附工作, 另一台则进行再生工作。吸附器再生分四步:卸压、加热、冷吹、充压。再生工作时用分馏塔排出的污氮气经蒸汽加热器加热后对吸附器进行再生, 之后用污氮气对再生结束的吸附器进行冷吹, 最后用吸附后的空气对吸附器升压并继续进行吸附工作。

3.3 空气分离

随着空气吸附净化工作的结束, 洁净的空气最终被分为两部分。大部分洁净空气与返流气体换热后进入分馏塔下塔, 小部分空气经增压透平膨胀机冷却后进入分馏塔上塔。

3.4 精馏分离

空气经过精馏处理后, 空气在精馏设备内部被分离, 精馏设备顶部得到氮气, 精馏设备底部得到液氧。精馏设备底部的液氧经过减压处理后被输送至低温贮存罐内, 顶部的氮气与液氧进行换热, 氮气逐渐被冷凝, 液氧被蒸发。冷凝后的氮气被作为氮气主要产品进入液氮储存设备, 剩余的液氧进入精馏设备顶部作为回流液。精馏设备顶部有部分氮气被直接抽出作为氮气产品。液氧产品直接从低压精馏设备抽出, 经过冷却后进入液氧储存罐。

3.5 氩增效

在精馏设备旁通常会设置一个氩增效设备, 分离后的空气从精馏设备抽出后被输送至氩增效装置内, 这一工作可以有效提升氧气的利用率, 降低设备产生的能耗, 提升空气分离工作效率。经过氩增效处理后, 空气中的氧气大部分被回收, 含氩量较高的废气经过换热器后被放空。

3.6 储存运输

制作好的液氮和液氧被储存在低温储存罐内, 依靠气体液化保持储存罐处于低温状态, 当用户有需要时, 可以用专业低温危化品运输罐车进行运输。

4 结语

随着低温空气分离装置的适用范围越来越广, 低温空气分离装置的工艺流程会得到更好地改进, 促进生产企业生产出质量更高的氧气、氮气、液氧、液氩等产品, 促进企业生产效率和质量的提升, 推动企业的可持续发展。

摘要：随着时代的发展和科技的进步, 低温空气分离装置得到了广泛应用, 低温空气分离装置工艺流程也得到了大幅度地改善和创新。特别是随着市场经济的发展, 要求不断提升低温空气分离装置工艺的经济效益, 就需要对低温空气分离装置工艺流程进行改进, 推动低温空气分离装置的应用。

关键词：空气分离装置,低温,流程,创新

参考文献

[1]赵飞.各种空气分离方法的比较[J].中国高新技术企业, 2011 (21) .

低温分离工艺 篇5

初步估计, 全国低温煤焦油总产能约400万吨, 低温煤焦油简单加工后的利用价值不大, 国内外普遍看好的是其深加工精制产品的应用。虽然目前工业上煤焦油的分离工艺较为成熟, 但大多数企业分离出来的化合物品种种类有限, 焦油中相对富集的高附加值酚、萘及物理化学性质相似的脂肪烃、芳香烃、含氧含氮等化合物的工业分离仍然较难。这样不仅造成了资源的浪费, 而且严重影响了煤焦油的精细化科学开发和综合利用, 所以深入地研究焦油的组成和结构, 提高所得产品的纯度以及改善一系列配套的生产工艺和操作条件是大力发展我国低温煤焦油产业的重要手段, 因此, 提高对其的重视与研究是非常有必要的。

GC-MS技术是一个十分有效的分析煤焦油组分的方法, 可以提供相对分子量小于600的化合物的组成和结构信息[5,6,7,8], 这对低温煤焦油化工生产和利用起到了直接的指导作用。因此, 本文对内蒙古低温煤焦油进行蒸馏分离, 同时对其小于360℃的组分进行萃取, 并利用GC-MS技术进行分析, 为其工业分离及深加工、提高附加值提供基础数据支持[9,10]。

1 实验部分

1.1 原料及其性质

(1) 低温焦油来源:内蒙低温煤焦油

(2) 低温焦油理化指标:如表1所示。

1.2 主要仪器设备及试剂

40塔效精馏柱及配套蒸馏设备;恒温水浴锅;三口烧瓶;烧杯;7890A/5975C型GC-MS气相色谱-质谱联用仪, 美国Aglient。

5%的氢氧化钠水溶液;60%的稀硫酸溶液。

1.3 低温煤焦油的萃取

将蒸馏的馏分油按1∶0.8 (馏分油∶15%的氢氧化钠) 比例在75℃水浴中碱洗1 h, 得到酚钠水溶液和脱酚油;酚钠水溶液按1∶0.6 (酚钠∶60%稀硫酸) 比例在75℃水浴中酸析1 h, 将p H控制在3~6之间, 得到粗酚;脱酚油水洗得到中性油。

1.4 GC-MS的分析条件

低温煤焦油的分析, 采用美国Aglient7890A/5975C型GC-MS气相色谱-质谱联用仪, 氢火焰离子检测器 (FID) , HP-1ms (30 m×0.2 mm×0.32μm) 色谱柱, EI源, 离子化电压70 e V, 四极杆120℃, 离子源温度230℃, 质量扫描范围30~500, 进样量0.4μL, 起始温度50℃ (6 min) , 以10℃/min变化, 至终温260℃停留10 min, 气化室温度280℃, 载气为N2, 气流量1 m L/min;定性采用HP5971化学工作站检索, 定量采用归一化面积校正法。

对待鉴定组分按概率匹配法与NIST08和NIST08S谱库化合物图谱数据进行计算机检索对照, 根据置信度或相似度确定组分的结构;谱库难于确定的化合物则依据保留时间、主要离子峰、特征离子峰和相对分子质量等与其他文献中提到的资料进行对照解析。

2 结果与讨论

2.1 360℃前馏分油量及酸碱萃取实验结果

低温煤焦油360℃前馏分油量及酸碱萃取实验结果如表2所示。

2.2 低温煤焦油组分的GC-MS分析结果

将经过蒸馏得到360℃前馏分的馏分油进行GC-MS测定。由于内蒙低温煤焦的组成极其复杂, 而将每个峰所代表的化合物一鉴定出来是很困难的, 有的化合物在组分中含量极低, 信号可能被噪声信息掩盖。因此, 本实验中只对相对质量分数大于0.1%的谱峰进行了定性分析, 馏分油的GC谱图如图1所示。

通过对GC-MS分析结果可知, 360℃前馏分低温煤焦油的馏分油中可以检测出含量大于0.1%的组分总共有196种, 占总量的86.88%, 其中, 烃类的质量分数为20.5%, 烷烃的质量分数为15.32%, 烯烃的质量分数为5.18%;萘的质量分数为18.01%。烷烃和烯烃主要是直链烷烃、烯烃, 这表明低温煤焦油中烷烃和烯烃通过断链催化加氢可获得汽油、柴油和燃料油等油品。酚的质量分数为为15.32%其中, 含量0.5%以上的酚类产品有14种, 低级酚含量较高, 主要以甲基、二甲基、三甲基、乙基、丙基等烷基苯酚为主, 对甲苯酚含量最高, 其次为3, 4-二甲基苯酚、苯酚、2, 5-二甲基苯酚、邻甲苯酚, 高级酚中萘酚主要以甲基萘酚、烷基萘酚为主, 烷基萘酚的烷基侧链构成也相对复杂。菲的质量分数为6.87%, 芴的质量分数为5.38%, 蒽的质量分数为2.61%, 茚的质量分数为4.21%, , 咔唑的质量分数为0.42%, 同时还含有少量的醇、酮、茚醇、醛等含氧化合物。由以上分析可知, 馏分油中的酸性组分主要以酚为主, 中性组分主要以烷烃、烯烃以及萘为主, 碱性组分如喹啉、苯胺、吖啶等含量很少。

3 结论

通过分析结果表明, 低温煤焦油中萘、酚及烷烃的含量较高。萘、酚类化合物提取出来是重要的化工原料, 脂肪族烷烃可通过催化加氢、加氢脱氧、加氢脱氮、脱硫等杂原子使部分芳香烃以及含氧和含氮及杂环化合物转化为烷烃或环烷烃等分子量较小的化合物, 从而得到燃料油。在小于360℃馏分中还有很多酚残留, 尤其是高级酚, 应进一步开发更加理想的分离方法, 得到更丰富的化工原材料。

参考文献

[1]于剑锋, 杜希林.煤焦油的净化、分离及应用浅析[J].煤化工, 2004 (2) :29-30.

[2]水恒福.煤焦油分离与精制[M].北京:化学工业出版社, 2007:4.

[3]王翠萍.煤质分析及煤化工产品检测[M].北京:化学工业出版社, 2009:170.

[4]张同翔, 任有中, 钱剑清, 等.乳化煤焦油作为锅炉燃料的初步研究[J].锅炉技术, 2004, 35 (3) :45-48.

[5]Islas C A, Suelves I, Carter J F, et al.Pyrolysis-Gas Chromatography/Mass Spectrometry of Fractions Separated from a Low-Temperature Coal Tar:An Attempt to Develop a General Method for Characterising Structures and Compositions of Heavy Hydrocarbon Liquids[J].Rapid Commun Mass Spectrom, 2002, 16 (8) :774-784.

[6]Morgan TJ, Georgc A, Lvarez P, et al.Characterization of molecular mass ranges of two coal tar distillate fractions (creosote and anthracene oils) and aromatic standards by LD-MS, GC-MS, probe-MS and size exclusion chromatography[J].Energy Fue1s, 2008, 22 (5) :3275-3292.

[7]Wang L, Takarada T.Characterization of high-temperature coal tar and supercritical water extracts of coal by laser desorption ionization-mass spectrometry[J].Fuel Technology, 2003, 81 (3) :217-218.

[8]李香兰, 崔新涛, 张永发.GC-MS在内蒙揭煤型煤块低温煤焦油成分分析中的应用[J].分析仪器, 2012 (3) :17-25.

[9]王汝成, 孙鸣, 刘巧霞, 等.陕北中低温煤焦油中酚类化合物的提取与GC-MS分析[J].煤炭学报, 2011, 36 (4) :664-669.

浅析低温甲醇洗工艺 篇6

该项目以高硫煤为原料, 经德士古气化制得原料气, 经中温部分变换, 低温甲醇洗工艺脱硫脱碳, 控制出工段的总硫≤0.1ppm, CO2≤3%, 净化气经联合压缩机加压至8.2M Pa进入合成塔得到粗甲醇。气体净化的指标直接影响到甲醇的产量及合成触媒的使用寿命, 因此做好气体净化十分重要。

1 低温甲醇洗工艺简介

1.1 工艺原理简介

净化装置的目的是去除变换气中的酸性气体成分。该过程是一种物理过程, 用低温甲醇作为洗液 (吸收剂) 。在设计温度 (-50℃) 时, 甲醇对于CO2, H2S和CO S具有较高的可溶性。在物理吸收过程中, 含有任何成分的液体负载均与成分的分压成比例。吸收中的控制因素是温度、压力和浓度。富甲醇通过用再沸器中产生的蒸气进行闪蒸和汽提再生。富甲醇的闪蒸为该过程提供额外的冷却。闪蒸气通过循环压缩, 然后再循环到吸收塔, 其损耗量最低。甲醇水分离塔保持甲醇循环中的水平衡。尾气洗涤塔使随尾气的甲醇损耗降低到最大限度。变换气冷却段的氨洗涤塔使变换气中的氨液位保持在甲醇放气量最小的液位。酸性气体通到克劳斯气体装置进行进一步净化。

1.2 工艺的优点

(1) 对酸性气体吸收能力强, 尤其是在高压、低温下对高浓度酸性气体吸收能力特别强。经过一次净化就能将粗煤气中高浓度的酸性气体吸收干净。该工艺还可脱除粗煤气中的CO S H CN、H2O、石脑油等杂质。因此, 可将CO变换放在低温甲醇洗之前, 这样就缩短了气体净化流程。

(2) 甲醇采用减压闪蒸、加热再生, 方法简单。富液在减压再生过程中, 由于压力的骤然降低产生节流效应.使溶液温度降低, 再将冷量传给再生好的溶液。而人工号的粗煤气又借与净煤气再生时的低温释放气进行高效换冷, 整个装置冷量损失小。由于H2、CO CH4在甲醇中的溶解度都很低, 因此, 再生过程中有效气体的损失很小。

(3) 有利于H2S的回收利用, 减少环境污染。甲醇反复减压再生过程中含H2S的闲蒸气用甲醇反复再吸收, 可使H2S气体富集, H2S浓度提高后, 再将富含H2S的甲酵加再生, 获得浓度为30%~35%的H2S气体, 送克劳斯装置回收硫, 消除了含硫废气对环境的污染。目前我厂克劳斯装置正处于试车调试阶段。该装置未开车时, 将克劳斯气体送本厂自备电站焚烧。

(4) 由于甲醇沸点较低 (64.7℃) , 可利用甲醇热再生时的低位热源———低压蒸汽, 有利于节能降耗。

(5) 低温下, 该工艺对粗煤气中石脑油、芳香烃类物质的吸收比较彻底。在预洗再生过程中, 利用甲醇溶于水不溶于油的原理对含油的甲醇水进行萃取, 可获得石脑油产品, 再对甲醇水进行加热精馏, 回收甲醇, 减少甲醇的损失。

(6) 甲醇牯度小, 稳定性好, 不起泡, 无腐蚀性。

(7) 甲醇原料来源充足, 价格较低, 有利于降低成本。

(8) 低温甲醇洗与液氮洗联合使用, 其工艺流程更为经济合理。

1.3 工艺流程简介

装置中低温甲醇在主洗塔中 (5.4M Pa) 脱硫脱碳, 之后富液进入中压闪蒸塔 (1.6M Pa) 闪蒸, 闪蒸气通过压缩, 然后再循环到主洗塔。闪蒸后的富液进入再吸收塔, 在常压下闪蒸、气提, 实现部分再生。然后甲醇富液进入热再生塔, 利用再沸器中产生的蒸汽进行热再生, 完全再生后的贫甲醇经主循环流量泵加压后进入主洗塔。

2 操作要点

2.1 循环甲醇温度

温度越低, 溶解度越大, 所以较低的贫甲醇温度是操作的目标 (贫甲醇温度为-50℃) 。系统配有一套丙烯制冷系统提供冷量补充, 用尾气的闪蒸 (气提) 带来的冷量达到所需要的操作温度。影响循环甲醇温度的主要因素有:

a.丙烯冷冻系统冷量补充;

b.气提氮气流量;

c.循环甲醇的流量与变换气流量比例。

2.2 甲醇循环量

控制出工段的气体成分指标 (ΣS≤0.1ppm) , 甲醇循环量是最主要的调节手段。系统配有比例调节系统, 使循环量与气量成比例, 得到合格的精制气。

2.3 压力 (主洗塔的操作压力)

由亨利定律知压力越高, 吸收效果愈好。净化主洗塔的压力取决于气化来的变换气压力, 系统气化采用德士古气化炉造气, 进系统的变换气压力为5.4M Pa, 由于压力较高, 吸收效果有很大提高。

2.4 浓度 (水含量、甲醇的再生度)

贫甲醇中的水含量是正常生产中的重要控制指标, 系统控制水含量≤1%, 较高的水含量不但会影响甲醇的吸收效果, 还会增大对设备的腐蚀。为了实现甲醇的循环利用, 达到良好的吸收效果, 必须很好的实现甲醇的再生, 系统利用甲醇再生的方法有闪蒸、气提、热再生。利用甲醇水分离塔控制溶液系统中的水平衡。

2.5 变换气的指标 (温度及气体成分)

变换气的指标直接影响着净化循环量的操作, 系统由气化工段控制变换气的成分, 通过控制炭洗塔的温度来调节H PC比。系统进工段的变换气成分为H244%、CO 19%、CO234%、H2S1.3%。

3 主要控制指标

贫甲醇的温度:控制入主洗塔的贫甲醇温度-50℃, 控制出主洗塔的净化气中CO S+H2S≤0.1ppm, CO2≤3%, 贫甲醇中的水含量:<1%贫甲醇中的总硫含量:<100ppm, 热再生塔回流槽中:N H3<5g Pl, 出工段的克劳斯气体H2S浓度≥25%

4 主要保护装置 (联锁)

装置还有下列紧急跳闸。

(1) 每台泵将在入口罐低液位时停机。将高压段连接到低压段的液位控制器装有低液位跳闸, 以防止气体穿透到低压侧。

(2) 热再生甲醇从低压侧进到高压侧。当泵故障时, 变换气可能返回到热再生塔。因此, 流量控制阀装有在低流量时关闭阀门的跳闸机构。

(3) 在循环气压缩机进气分离器中装有高液位开关, 以防止液体流到循环气压缩机。

5 低温甲醇洗工艺存在的主要问题

工艺操作较稳定, 煤制氨系统产量比改造前明显增加。但是该装置目前还没有达到设计能力, 最大负荷为90%。主要原因是氨吸收制冷贫富液换热器换热效果差, 使贫液温度过高, 影响氨吸收效果, 制约了甲醇洗生产能力的发挥。

近年来, 在对该系统实施总体技术改造中, 引进了低温甲醇洗工艺脱踪粗煤气中的酸性气, 关键设备进口, 主体设备进口材料, 国内制作, 部分设备国内配套, 减少了投资。在该工艺操作上也积累了一些经验。笔者认为, 以煤为原料制取合成氨工艺, 由于煤的成分较复杂, 粗煤气的净化有一定难度。低温甲醇洗净化工艺不但能有效地清除粗煤气中的酸性气, 而且在脱除油和其它杂质方面也具有一定的优势, 值得推广应用。

结束语

采用低温甲醇作为吸收剂具有净化气质量好, 净化度高 (H2S<0.1ppm) , 物料损耗少, 易于吸收和再生等优点, 特别适合于大型化工装置。

责任编辑:魏玉新

摘要：重点介绍了低温甲醇的工艺原理与生产过程。

中低温磷化工艺及其效果 篇7

目前,中高温(65~90 ℃)磷化液大多由马日夫盐、硝酸锌、磷酸二氢锌、硝酸镍、硝酸锰等组成,只要选用其中2~3种配制,就可以达到很好的磷化效果。常温磷化比中高温磷化节约能源,而且很便利,但磷化液成分复杂、温度范围窄[1,2,3,4],膜质量不高,一些磷化液中甚至含有毒有害物质[5];同时,亚硝酸钠含量少,极容易偏离工艺范围,需经常检测和添加,操作有相当的难度。

为了改变这种情况,研制了一种中低温磷化液,成分简单、温度范围广、磷化膜质量较好。

1 磷 化

1.1 原则

正常情况下,先采用吹砂法进行磷化:用河砂吹净氧化皮→纯水洗→磷化→纯水洗(常温)→封闭。吹砂磷化成功后再作酸洗磷化:除油→纯水洗(常温)→酸洗→纯水洗(常温)→中和→纯水洗(常温)→表调→磷化→纯水洗(常温)→封闭。2种磷化都合格后,再优选工艺。

1.2 基材处理、磷化及封闭

基材为30CrMnSiA,65Mn,40Cr,45,25,Q235钢材,尺寸为120 mm×60 mm×2 mm。

酸洗磷化除油:70 g/L NaOH,50 g/L Na2CO3,24 g/L Na3PO4·12H2O, 6 g/L Na2SiO3;温度80~90 ℃,时间30 min。

酸洗:50%盐酸,时间3 min,常温。

中和:3%Na2CO3,时间3 min,常温。

表调:6 mg/L 胶体钛,400 mg/L POundefined,3 500 mg/L 硼砂,时间3 min,温度30~40 ℃。

先优选药品种类、含量、游离酸、总酸、温度及时间等参数,然后再用氧化锌、碳酸钠或磷酸、磷酸二氢锌调整游离酸与总酸,分别在30,50,70 ℃下磷化,磷化膜合格后拓宽温度,磷化时间一般为15 min,在此基础上延长或缩短磷化时间,进行膜性能对比。

磷酸二氢锌可用1份氧化锌与2份磷酸配制而成,配制时先用适量水将氧化锌调成稠状,再加磷酸。若溶解不彻底,可加入少量硝酸,以产生大量热量,促进其溶解。值得注意的是应在溶液未冷却前稀释,否则磷酸二氢锌会沉淀。氧化锌易产生悬浮物,应对磷化液进行过滤。

最优工艺如下:30~45 g/L 磷酸二氢锌,90~120 g/L 硝酸锌,10~20 g/L 硝酸锰,3~6 g/L 硝酸镍;总酸80~90点,游离酸2~3点,磷化时间15 min,磷化温度30~70 ℃。

封闭:市售LD-200多胺封闭剂,时间3 min。

1.3 磷化膜检测

1.3.1 外观及耐蚀性能

根据GB/T 11376-1997检测磷化膜,外观要求:由于零件材料和磷化配方的不同,磷化膜的颜色由浅灰色到灰黑色,其结晶应细密、均匀,不允许有擦伤、锈迹、腐蚀及擦不掉的白色沉淀物;不允许有未磷化的部位、斑点、明显的颜色不一致、流痕和堆积;允许因零件材料及其加工后引起的色泽不一致、结晶组织不均匀和由重铬酸盐钝化和封闭处理而引起的膜与焊铆结合处的隐约流痕。

膜耐腐蚀性能的检测:先进行硫酸铜溶液点滴与氯化钠溶液浸泡,合格后再做中性盐雾试验。

在膜表面滴1滴混合溶液,3 min后用脱脂棉或滤纸吸去液滴,观察不到铜析出即为合格。混合溶液组成:40 mL CuSO4·5H2O(0.25 mol/L),20 mL NaCl(10%),0.8 mL HCl(0.1 mol/L)。

用酒精除去膜上油污,干燥后悬放在15~25 ℃ 3%NaCl透明液中;零件进入溶液的深度不小于50 mm,零件之间、与器壁之间均不得接触;浸泡2 h取出,用冷水清洗。零件表面不允许有锈点和锈斑(除尖角、棱边和焊缝处外)。注意:腐蚀试验中不取出,溶液使用不得超过15昼夜,变色或浑浊,应立即更换。

1.3.2 膜厚、与基材结合性能

根据GB 6462-2005金属和氧化物覆盖层厚度测量法用显微镜进行检测,每一试片取6点测量,取其平均值。

用白色干净棉纱布浸2号或3号锭子油或不浸油擦拭磷化膜表面,纱布上有墨黑色(煤烟色)印痕,为磷化膜结合牢固性不合格。

2 影响因素讨论

2.1 磷化工艺

硝酸镍对磷化膜形貌的影响见图1。由图1可以看出:无硝酸镍磷化膜的结晶是从底部生长出来的,加硝酸镍后磷化膜的结晶平铺在膜层上面。磷化液中加镍盐对磷化膜有封闭作用,但无论有无镍盐其膜性能都符合要求,只是加镍的性能稍优于不加镍的。需要说明的是,加入硝酸镍后,磷化液对材料有一定的选择性,有些材料,如Q235等效果不理想;不加镍的常温磷化液对各种材料适应性都比较好。

硝酸锌的含量对磷化膜的质量影响不大。

磷酸二氢锌的含量少于30 g/L,磷化膜会发白,耐腐蚀性下降。适当增加磷酸二氢锌,有利于提高磷化膜的耐腐蚀性,但不能太高。否则,会导致游离酸增高,影响磷化膜的质量。

硝酸锰对中低温磷化起着关键性的作用,含量可为5~30 g/L,以10~20 g/L效果最好。磷化过程中,硝酸锰有一定的消耗,说明锰较多地参与了磷化膜的生成。

总酸度可为80~90点。游离酸高于3点,磷化膜质量受到影响,高于4点,便不能生成膜,零件表面还会生成锈蚀膜层。

在30~70 ℃内均能生成符合要求的磷化膜,以40 ℃左右最好。

2.2 前处理

基材吹砂的效果直接关系到磷化膜的质量,吹砂后的零件表面应是均匀的灰色,无氧化皮、油污等物。否则,不能生成磷化膜。

基材酸洗后中和要彻底,否则磷化膜质量差。

去油后用热水洗掉油污,能生成质量好的磷化膜。

3 磷化膜的性能

用最佳工艺获得的磷化膜的性能:

封闭前硫酸铜点滴3 min,NaCl溶液浸泡2.0 h,膜基结合合格;磷化时间超过15 min,膜各项性能变化不大,但以15 min为好。

封闭后磷化膜硫酸铜点滴达到5 min,NaCl溶液浸泡达到2.5 h,中性盐雾达到2.0 h,膜基结合牢固合格,性能与中高温磷化膜相当。

膜厚通常在14~17 μm,15 min以内,随磷化时间延长而增厚,此后不再增加。

各种基材上制备的磷化膜应用0.5 a表明:磷化膜质量好,适应于各种材料零件,温度范围宽,冬夏季均可使用;操作方便,节省成本。

参考文献

[1]王德松,罗青枝,李发堂.锌系室温磷化液的研究[J].材料保护,2001,34(8):39～40.

[2]孟德军.新型室温锌系磷化液的应用[J].电镀与环保,2002,22(1):34～35.

[3]唐春华.锌及锌合金板材的磷化工艺[J].材料保护,2000,33(11):34～36.

[4]胡煜艳,周永璋,徐蔚.锌钙系磷化液的研究[J].材料保护,2005,38(3):24～27.

不锈钢铸件低温焊接工艺 篇8

关键词：不锈钢铸件,焊接,裂纹,低温环境,A002

兰州石化大乙烯工程某压缩机机泵运送的物料是含有硫化物的盐。由于机泵底座与进料口的接管弯头为一体的铸件, 经过常年的生产运转, 弯头与基座的连接处产生裂纹, 物料开始泄漏, 因此要采取维修措施。

由于刚开始未能采用合理的焊接材料及焊前准备工作, 前两次焊接均产生了裂纹[1], 影响了生产。经过对母材及产生焊接裂纹的各种因素的合理分析, 包括环境温度, 最终选取了合适的焊接材料及工艺参数, 做好了焊前及焊后的准备工作, 最终完成了检修任务。

1 不锈钢铸件的特性及焊接技术难点

1.1 不锈钢铸件的特性

不锈钢铸件有耐大气腐蚀好, 力学性能较好, 焊接性尚可, 成本低的特点, 可用于承受冲击负荷且韧性较高的零件, 可耐有机酸水液、聚乙烯醇、碳酸氢钠、橡胶液, 还可做水轮机转轮叶片、水压机阀等部件[2]。不锈钢铸件被广泛使用于食品设备, 一般化工设备, 原子能工业的各种领域。

1.2 不锈钢焊缝的焊接技术难点

铸钢件的焊接性应该与同材质的板材相近但铸件本身存在特殊性———铸造应力、局部缺陷[3], 所以不锈钢铸件焊接应进行消除应力处理, 而且应该严格检查, 保证铸钢件本身没有缺陷。否则这些都会引起焊接裂纹的产生。

1.3 在低温环境下产生裂纹的分析

在野外低温的工作环境下 (工作温度在-20～-10℃) , 焊缝于母材冷却的过程都会加快。由于铸件一般都比较厚, 加上焊接过程本身就会产生应力, 在低温的环境下焊缝金属与两侧母材金属的冷却速度不一样导致收缩率也有很大不同。由于不锈钢铸件本身含碳量比较高塑, 性韧性较差, 伸长率不够[4], 这样就会导致焊缝的金属会被两侧的母材向相反的方向拉伸产生裂纹, 这也就是为什么大多数不锈钢铸件在焊接后都是在焊缝中心处产生裂纹的主要原因[5]。

2 焊接工艺

2.1 焊接材料的优化选择

对于焊接材料, 首先选择的是普通奥氏体不锈钢焊条, 先后分别采用了牌号分别A 102、A 302的不锈钢焊条进行焊接。由于外界环境温度较低, 焊接前后都没有采取任何加热保温的措施, 导致了两次焊接过后都产生比较严重的焊接裂纹。最后由于考虑到了不锈钢铸件的含碳量高、塑性韧性比较差、伸长率不够等因素, 采用了韧性更好的超低碳不锈钢焊条, 牌号分别为A 002、A 022。

A 102、A 302、A 002、A 022都是钛钙型药皮的不锈钢焊条, 都有很好的抗晶间腐蚀能力[6], 焊条A 002、A 022的焊缝金属含量≤0.04%, 伸长率也高于A 102、A 302, 具体参数比较见表1。

综合比较各种焊条的参数, 由于A 002可以交直流两用, 交流稳弧性极佳。电弧柔和、飞溅很小, 焊缝成型美观, 全位置焊接性优良, 焊条药皮强度好[7]焊缝金属有良好的耐热耐腐蚀及抗裂性能。用于焊接超低碳不锈钢结构件, 也可用于焊接工作温度低于300℃耐腐蚀的不锈钢结构件, 主要用于合成纤维、化肥、石油等设备的制造。最终选取了A 002进行施焊[8]。

2.2 焊前的准备工作

首先对焊条进行烘干处理, 采用250℃烘焙1h。

焊前对焊缝进行打磨处理, 要求把焊缝两侧的金属除锈, 打磨出金属光泽, 打磨出焊缝破口, 由于机泵运送的物料硫元素的含量较大, 因此还要把焊道正背面都清理干净。

由于环境温度较低, 对焊件进行加热, 由于野外作业条件有限, 可以采用氧乙炔焊烘烤加热, 温度为200～300℃为易。

2.3 焊接工艺参数的制定

由于环境温度较低, 我们采用了焊接电流略高, 焊接速度略快的方法进行焊接, 使材料的受热均匀。具体的焊接工艺参数见表2。

第一道焊接后, 马上用气焊对焊件进行一段时间加热, 这是为了补偿在低温环境下焊接时所损失的热量。如果有条件也可以用小锤在焊缝两边不断进行敲打, 这样做的目的是为了尽量消除焊接时产生的应力。

加热一段时间后进行第二遍焊接, 焊后再用气焊加热一段时间, 直至焊接过程全部完成。

2.4 焊后保护处理

焊接完毕后应用气焊再加热一段时间, 以补偿在低温环境下焊接时损失的热量然后立即对焊件进行保温处理, 用石棉包裹焊件, 使焊缝缓慢冷却[9]。

3 结论

1) 焊材的优化选择, 采用A 002进行施焊, 可以获得良好的焊缝抗裂性能。

2) 采用焊接电流和焊速都略高的焊接方法进行焊接, 使焊件的受热均匀。

3) 焊前做好准备工作, 对焊件进行打磨处理。焊接时做好预热和加热的工作。

4) 焊后用石棉包裹好焊件, 让焊件缓慢冷却, 以防止裂纹的产生。

5) 冷却后进行了渗透无损检测, 结果没有发现缺陷达到了工艺要求。

参考文献

[1]刘兵, 孟宪嘉.铸钢件裂纹与钢中夹杂物关系及减少措施[J].铸造技术, 2005, 26 (10) .

[2]徐雪霞, 白秉哲.我国贝氏体耐磨铸钢的发展及应用[J].铸造技术, 2008, 30 (7) .

[3]董驾龙, 张诚.高强度焊接铸钢性能的研究[J].热处理, 2006, 21 (3) .

[4]陈威, 高义民.一种低合金低温铸钢及其组织与性能[J].西安交通大学学报, 2008, 42 (7) .

[5]门寅.船用高强度钢结构低温环境下焊接冷裂纹的防止[J].造船技术, 2007 (3) .

[6]宋天虎.焊接手册 (第2卷) [M]. (第2版) .北京:机械工业出版社, 2001.

[7]王艳.抗磨铸钢件的焊接修复[J].热加工工艺, 2006, 35 (3) .

[8]范世君, 崔兴国.铸钢的焊补工艺研究[J].山东机械, 2001, 1 (1) .

低温甲醇洗工艺节能改进探讨 篇9

1.1 节能改进技术的必要性

进入21世纪以来, 我国社会经济得到了快速发展, 现代工业进程明显加快, 在深度和广度方面取得了较大的成就。客观上, 经济发展与工业进步对能源消耗量快速攀升, 同时多样性的能源需求开始成为我国长远发展的瓶颈。

所谓“多样性”能源需求, 其内涵主要指在当前情况下, 不同能源类型的充分应用, 在平均需求量上都有所提升。而我国的能源形式却十分严峻, 煤炭资源丰富, 石油和天然气资源相对贫乏。为了解决这一矛盾, 大力发展煤化工业就成了必然。

我国能源的富煤性特征决定了以低成本的煤炭资源代替石油、天然气的必然性, 煤制气、煤制油在成本方面更加节约, 预示着煤化工产品的社会比例越来越大。但是, 在煤化工产业发展中, 气体、液体产品中还有大量的二氧化碳、硫化物等杂质, 不仅影响了产品的品质, 同时也造成了极大的环境污染, 因此在应用过程中必须进行净化。

以煤制气产品为例, 较为常用的净化方法包括:NHD气体净化、栲胶脱硫法、低温甲醇洗工艺等。其中低温甲醇洗工艺以其独特的优势, 逐渐成为大型煤化工产业的净化首选。

低温甲醇洗工艺的大范围推广, 引发了人们对其优劣的对比思考。虽然一次性投资方方面需要大量的资金, 但从其稳定性、安全性等方面考虑, 低温甲醇洗工艺的综合评价依然有无可取代的优势。在不断改进的过程中, 节能技术的巨大空间成为降低成本的又一切入点, 这对我国当前严峻的能源形式而言, 是一个很好的缓解措施。

1.2 节能改进技术的思路

低温甲醇洗工艺的主要有效成分是甲醇溶剂, 在整个净化过程中, 甲醇在低温状态下可以直接或间接地吸收酸性气体 (物理过程) ;虽然甲醇自身并不消耗, 但甲醇循环所消耗的能源占整个工艺的50%以上。

低温甲醇洗的主要针对对象是碳和硫两类化合物, 其中二氧化碳的含量要明显高于二氧化硫、硫化氢等酸性气体 (70%以上) , 也就是说, 低温甲醇洗工艺在脱硫的过程中仅仅消耗很少一部分能量, 绝大部分在脱除二氧化碳的过程中消耗在甲醇循环方面;同时, 研究证明, 脱碳作业的能耗要大大高与脱硫作业。

基于此, 如果能够改进节能工艺, 降低工艺气中的二氧化碳含量, 就可以大幅度降低能耗;按照这一思路, 也可以减少甲醇的需求量。

2 低温甲醇洗工艺节能改进技术要点

2.1 液化分离二氧化碳

这一节能改进技术的基本思路是:在进行脱除硫化合物以及其他酸性气体之后 (利用脱硫和脱碳的先后步骤不同原理) , 剩余的工艺气迅速降温, 将一部分二氧化碳实现液化分离并排除;相对应地, 考虑到反应罐内的空气比例不精确性, 还会剩余一部分二氧化碳, 这一部分工艺气再次进入低温甲醇洗工艺流程中, 用来脱除剩余的二氧化碳。

很明显, 这一技术的改进是将大部分二氧化碳通过液化的方式分离出来, 如此一来吸收二氧化碳的甲醇量就减少, 能耗也自然降低。

通过实践表明, 工艺改进之后甲醇使用量下降, 不仅可以减少甲醇循环动力消耗的能量, 也可以减少冷却系统的工作损耗, 以较小的代价就能维持整个系统的运转;除此之外, 二氧化碳通过甲醇脱除的量减少, 也降低了氮气的消耗, 用来回收气体的循环压缩机功率降低, 可分离出来的二氧化碳纯度更高, 可谓一举多得。

液化分离二氧化碳与低温甲醇洗工艺的复合应用方式, 降低了生产运营成本, 提高了净化工艺优势。

2.2 液体二氧化碳洗

液体二氧化碳闪蒸冷却花热气可以为二氧化碳液化提供必要的低温和冷量, 这样一来, 就可以减少低温甲醇洗过程中需要的制冷消耗来维持冷量供应。已经分离的液体二氧化碳可以再次循环利用, 实现脱硫塔出口的工艺气处理, 吸收所夹带的硫化氢、甲醇等成分。进行再次吸收的过程中, 甲醇量进一步减少, 用来脱除硫化合物的加储量也相应减少;利用部分液体二氧化碳中对工艺气携带的甲醇、冷凝水等进行溶解吸收, 可以确保后续的工艺气纯度。

3 结语

随着现代化工产业的不断发展以及我国能源多样性的客观需求影响, 改进低温甲醇洗工艺势在必行, 其中, 通过分离部分二氧化碳的方式来降低甲醇循环能耗, 在整个酸性气体净化体系中得到了很好的效果验证;通过进一步调整低温甲醇洗工艺线路, 优化设备技术改造, 可以进一步减少能耗, 为这一工艺的完善发展奠定基础。

摘要：低温甲醇洗工艺是现代化工体系中脱碳、脱硫的主要手段, 该工艺利用了低温甲醇对酸性气体的极大溶解性特点, 具有较好的选择性和净化能力;从上世纪50年代开始至今, 低温甲醇洗工艺经历了多次改革和不断完善, 但依然存在较大的节能改进空间。本文以下通过低温甲醇洗工艺脱碳性能研究, 探索这一工艺节能改进的措施。

关键词：低温甲醇洗,酸性气体,脱碳处理,节能改进

参考文献

[1]亢万忠, 唐宏青.低温甲醇洗工艺技术现状及发展[J].大氮肥, 1999, 04:259-262.

[2]张国民, 楚文锋, 耿恒聚.低温甲醇洗工艺的研究进展与应用[J].化学工程师, 2010, 10:31-33.

[3]汪家铭.低温甲醇洗工艺的技术优势及应用进展[J].化肥设计, 2013, 06:1-6+10.

[4]宋勇, 胡瑜飞, 江艳红.低温甲醇洗工艺技术的最新研究现状[J].中国井矿盐, 2014, 04:11-13+33.