第36卷第1期化肥工業(yè)009年2月均溫型甲醇合成塔在大型甲醇裝置中的應(yīng)用張安平,王學(xué)軍1,周傳華2,趙金龍2(1.陜西渭河煤化工集團有限責任公司渭南7140002.杭州林達化工技術(shù)工程有限公司310012摘要介紹了仍3000mm均溫型合成塔在200kυ/a甲醇置上的運行情況,兩年來的實際運行情況表明均溫型合咸塔具有床層溫度分布均勻、操作彈性大、CO單程轉(zhuǎn)化率高(>75%)、結(jié)構(gòu)簡單等特點,應(yīng)用前景廣關(guān)鍵詞均溫型甲醇合成塔應(yīng)用總結(jié)Use of Uniform- Temperature Methanol Reactor in Large Methanol UnitZhang Anping, Wang Xuejun, Zhou Chuanhua, Zhao Jinlong(1. Weihe Coal Chemical Group Co, Ltd. of Shaanxi Province Weinan 7140002. Hangzhou Linda Chemical Technology Engineering Co, Ltd. 310012)Abstract A description is given of the operation of a 03 000 mm uniform-temperature reactor ina 200 kt/a methanol unit. The actual operation for two years shows that the reactor has the features ofuniform distribution of temperature in the bed, high flexibility in operation, high single-p.con(>75%), and simple structure, so it has broad proKeywords unife陜西渭河煤化工集團有限責任公司200k/a二級廢熱鍋爐(E2704)換熱后進入中間換熱器甲醇裝置以6.5MPa德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)(E2701)管程,與換熱器殼程的入塔氣體換熱后為龍頭,采用耐硫變換、低溫甲醇洗制備合格的甲進入水冷器(E2702A/B)進一步冷卻,溫度降至醇合成氣整個過程實現(xiàn)等壓合成。其中甲醇合40℃以下進入甲醇分離器(V2702),分離出的液成裝置的關(guān)鍵設(shè)備甲醇合成塔釆用了具有自主知體粗甲醇經(jīng)減壓閃蒸除去溶解在其中的大部分氣識產(chǎn)權(quán)的杭州林達公司的均溫型甲醇合成塔,甲體后送粗甲醇貯槽(V272AB)。醇合成系統(tǒng)工作壓力為52MPa,合成塔內(nèi)裝填從V2702上部出來的氣體作為循環(huán)氣大部NC307型低壓甲醇合成催化劑50m3,系統(tǒng)副產(chǎn)分返回循環(huán)氣壓縮機(C2701),經(jīng)加壓后循環(huán)使1.0MPa和0.34MPa低壓蒸汽。用。另有一小部分氣體作為弛放氣,先通過弛放1工藝流程氣洗滌塔(T2701)用密封水洗滌吸收其中的甲醇蒸氣,再經(jīng)弛放氣壓縮機(c2702)加壓后送老廠釆用德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)生產(chǎn)的水煤變換工段回收。氣經(jīng)耐硫變換、低溫甲醇洗之后進入脫硫劑罐甲醇合成工藝流程框圖如圖1所示。(V2701),經(jīng)常溫氧化鋅進一步脫硫后,與來自循環(huán)氣壓縮機出口的循環(huán)氣混合,然后進入中間換2合成系統(tǒng)主要設(shè)備熱器(E270)殼程,與來自二級廢鍋(E2704)的甲醇合成系統(tǒng)主要設(shè)備見表1。高溫出塔氣體換熱,換熱后的氣體(約110℃)從中國煤化工頂部進入甲醇合成塔(R2701),反應(yīng)后的氣體從CNMHGR270l底部排出。03000mm均溫型合成塔結(jié)構(gòu)如圖2所示。出R2701的氣體經(jīng)一級廢熱鍋爐(E2703)進塔氣由上部進入合成塔經(jīng)多根引氣管進人上第36卷第1期化肥工業(yè)2009年2月新鮮氣v201c70馳放氣E703P702v01圖1甲醇含成工藝流程框圖表1甲醇合成系統(tǒng)主要設(shè)備規(guī)格、型號/mm數(shù)量/臺甲合成塔3000x14000開工加熱器9l200×28x5643一級廢熱鍋爐1488/2400×44/25x10399二級廢熱鍋爐1488/2400×425x11399圖2的000mm均溫型合成塔結(jié)構(gòu)簡圖中間換熱器1600x40×16008進是成功的。水冷器1600x56x13653催化劑的升溫還原情況甲醇分離器240g400x16x7316催化劑升溫還原過程所使用的還原氣是本公4V-1S司合成氨裝置液氮洗分子篩后的凈化氣,其壓力集氣環(huán),然后均勻分布至多排下行管與催化劑層為52MPa,其組成(體積分數(shù))為:CO2.6%,H2換熱,再并人下集氣環(huán),均勻分布至多排上行管與965%。系統(tǒng)釆用氮氣循環(huán)催化劑還原壓力根催化劑層再次換熱,達到反應(yīng)溫度后出上行管進據(jù)循環(huán)機的最大打氣量控制在07-0.8MPa。入催化劑層進行合成反應(yīng)并與管內(nèi)冷氣換熱,反2006年5月5日13:00起開始升溫,至5月應(yīng)氣由下部出塔。合成塔內(nèi)裝有4根測溫熱電7日17:00,共耗時52h,出物理水2508.72kg偶,共設(shè)28個測溫點,同平面4個測溫點按不同5月7日17:00開始加氫還原截止5月11日插入深度均勻分布于7個平面,從而有利于操作15:30還原結(jié)束,共耗時94.5h,還原階段累計人員更好地掌握催化劑層的反應(yīng)情況和溫度分出水11264.65kg。初次加氫入塔氣含氫體積分布,以便進行相關(guān)操作。數(shù)為0.52%,還原結(jié)束前小時出水量小于8kg達該均溫型合成塔是林達公司由的2000mm7h,還原結(jié)束時合成塔進、出口氣含氫體積分數(shù)型合成塔直接放大至03000mm型,雖然存在分別為2122%和21.00%。NC307型甲醇合成定的風險,但經(jīng)過近兩年的實際應(yīng)用,表明放大改催化劑升溫還原情況見表2。表2NC07型甲醇合成催化劑升溫還原情況塔出口升溫速率/進塔氣含H2入塔壓力/人塔氣流量/出水速率出水量階段累計溫度℃(℃·h)體積分數(shù)/%MPa(m3/·h1)(kg·h)7室溫-7070-17040-14020120.805252104170-1800.2-0.59.0-19.0WH中國煤化工o863.97CNMHG20 10369 560.7主:1)升溫階段出水總碌2508.72kg,還原階段出水總晴11264.65k升溫還原總出水鬟1373.37kg第36卷第l期化肥工業(yè)2009年2月在整個升溫還原過程中,出水均勻溫度易于使系統(tǒng)壓力不斷下降,導(dǎo)致前、后系統(tǒng)壓差增大控制且分布均勻,催化劑還原較徹底,且做到了低無形中增大了新鮮氣量反應(yīng)隨之更加劇烈,如此溫下多出水。升溫還原結(jié)束后的床層溫度分布見形成惡性循環(huán)。表3。均溫型反應(yīng)器在出現(xiàn)此類問題時,處理起來表3升溫還原結(jié)束后的床層溫度分布就體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢:由于本身床層溫差小,就允T15212-28許快速降低反應(yīng)器入口溫度,增大循環(huán)量,從而有218.9216.7214.3217.2效降低床層溫度,以穩(wěn)定系統(tǒng)反應(yīng),而又不會因入220.4219.0217.5口溫度降得過低而導(dǎo)致床層局部垮溫或整體垮220.4218.1218.5220.2220.0220.9溫,這對穩(wěn)定生產(chǎn)是非常有利的。221.0218.5221.4在裝置運行初期,由于操作人員缺乏操作經(jīng)220.6驗,在前系統(tǒng)工況大幅度波動時,為了控制床層不220.8219.3超溫,大幅降低反應(yīng)器入口溫度,又為了防止床層溫度下降過快而減小循環(huán)量,造成入塔氣體溫度5甲醇合成系統(tǒng)運行情況總結(jié)過低且分布不均勻,使整個床層換熱不均勻,最終(1)系統(tǒng)導(dǎo)氣及輕負荷生產(chǎn)出現(xiàn)局部溫度下降而另外一部分溫度上升的偏溫甲醇裝置于2000年5月11日23:00導(dǎo)氣進現(xiàn)象。在處理這類問題時充分考慮了均溫型反行生產(chǎn)。導(dǎo)氣前催化劑床層溫度已升至20℃左應(yīng)器的特點通過不斷提高入塔氣溫度同時加大右,溫度分布均勻,系統(tǒng)壓力0.6MPa隨著新鮮循環(huán)量以利于氣體人塔后的均勻分布,使入塔氣氣量的增加,系統(tǒng)壓力不斷上升,當系統(tǒng)壓力達到與整個床層均勻換熱從而將低溫部分的溫度慢約.0MPa時,催化劑床層溫度開始出現(xiàn)上升趨慢提起來而又能減緩高溫部分溫度的上升趨勢勢,表明反應(yīng)已開始進行,隨即采取不同手段調(diào)整最終將整個催化劑床層溫度調(diào)整至趨于均勻。床層溫度,以優(yōu)化系統(tǒng)反應(yīng)。12日13:00甲醇分總的來說,均溫型反應(yīng)器在溫度控制上是比離器出現(xiàn)液位,表明已產(chǎn)出粗甲醇產(chǎn)品,隨后系統(tǒng)較容易的操作彈性大對合成氣的質(zhì)量有很強的進入低負荷生產(chǎn)。低負荷下的生產(chǎn)情況見表4適應(yīng)性表4低負荷下的生產(chǎn)情況(3)系統(tǒng)結(jié)蠟情況對于均溫型反應(yīng)器,由于催化劑床層溫度分新鮮氣21400m3/h(標態(tài)),24.1℃,517MPa布均勻且利于控制減少了副反應(yīng)的發(fā)生,從而大循環(huán)氣143000m3/h(標態(tài))30.2℃3,23MPa大減少了石蠟的生成。2007年5月裝置大檢修人塔氣139.6℃,3.22MPa224.6℃,3.16MPa,q(H2)=87.49時共清理出石蠟約30kg。據(jù)了解,使用同樣催出塔氣(CO)=1.00%,(CO2)=0.38%化劑而使用不同甲醇合成反應(yīng)器的裝置,石蠟的n7/℃234.8,242.5,235.4,236.4,232,7,228.6,226.5生成量明顯多于本套裝置。18-14℃232.3,239.1,234.6,225.2,226.3,224.9,221.4(4)裝置性能考核T1521℃234.0,243.2,241.2,236.8,233.0,230.8,232.3甲醇裝置建成投產(chǎn)以來,由于種種原因,系統(tǒng)1228/℃229.3,239.5,241.9,236.3,230.8,29.7,223.6直處于低負荷運行狀態(tài)。為了盡早實現(xiàn)達標達(2)反應(yīng)器溫度的控制產(chǎn),并在2007年大檢修前將所有問題暴露出來,由于采用德士古水煤漿氣化工藝制氣來自對甲醇合成裝置進行了72h性能考核性能考核氣化裝置的水煤氣含CO體積分數(shù)高達30%左數(shù)據(jù)見表5。本次性能考核時間是2007年4月右其它惰性組分體積分數(shù)<1%,且催化劑又處10日至4月16日,其中4月13日下午甲醇合成于初期高活性階段,所以對有效組分的變化非常段V凵中國煤化工(標態(tài))2b甲敏感,稍不注意就有可能出現(xiàn)溫度快速上升。生CNMHG量為634.3t,平產(chǎn)初期曾頻繁出現(xiàn)此現(xiàn)象,前系統(tǒng)CO體積分數(shù)均負何率為57b%,甲程轉(zhuǎn)化率達到75%以上漲0.2%,床層溫度就開始上升,由于反應(yīng)加劇上,并且催化劑床層溫度分布均勻熱點溫度基本第36卷第1期化肥工業(yè)2009年2月寢5裝置性能考核數(shù)據(jù)為該項目開發(fā)研究的氣冷均溫大型甲醇合成生產(chǎn)情況塔及甲醇合成技術(shù)成功應(yīng)用于水煤漿加壓氣化為00704-14T10原料氣的等壓合成工藝,在強放熱條件下具有固新鮮氣63400m3/h(標態(tài)),245℃5.08MPa定床甲醇合成床層徑向和軸向溫度均勻、溫差小循環(huán)氣274000m3/h(標態(tài)),365℃,4.88MP操作穩(wěn)定、控制方便催化劑生產(chǎn)強度大CO轉(zhuǎn)化塔氣972℃484MPa,φ(H2)=8451%φ(CO)=759%,q(CO2)=0.72%率高等優(yōu)良性能;研制開發(fā)出的年產(chǎn)甲醇200k2267℃,463MPa,φ(H2)=88.12%的大型均溫型甲醇合成塔,在結(jié)構(gòu)上通過上、下行出氣(co)+=130,4c9)-04%冷管的優(yōu)化設(shè)計達到了縮小軸向和平面溫差提T17/℃233.0,237.6,244.8,246.6,245.5,249.5,237.3升熱點溫度位置的目的;催化劑裝填在管間裝填8-14℃237.9,239.3,244.8,226.4,230.2,229.4,22.5系數(shù)達70%以上,反應(yīng)器體積小,殼體和內(nèi)件自n521/246.6,2529,253.5,251.5,248.0,242.9,244.9由伸縮,避免了熱應(yīng)力;殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理,簡單2228/℃233.0,2398,252.8,246.5,240.0,237.2,225.2可靠,催化劑裝卸方便,制造安裝維修容易;用低2007404-15T10:00合金鋼和國產(chǎn)不銹鋼替代進口雙相不銹鋼,大大新鮮氣62800m3/h(標態(tài)),252℃,5.08降低了投資;工廠運行表明,該合成塔完全滿足水循環(huán)氣274000m3/h(標態(tài)),36.3℃,488MPa煤漿加壓氣化和等壓合成工藝,各項運行及經(jīng)濟入塔氣98.4t,485NPaq(H2)=84.67%(CO)=7.32%,q(CO2)=0.68%指標良好,為煤制甲醇裝置大型化提供了成功示2247℃.4.65MPaq(H2)=88.13%范;其整體技術(shù)達到國內(nèi)同行業(yè)領(lǐng)先水平,屬于甲出塔氣(CO)=1.25%,q(CO2)=0.43%醇合成塔的重大技術(shù)創(chuàng)新;建議進一步加大推廣們7/℃231.2,235.6,242.9,243.8,241.5,245.7,233.8應(yīng)用并完善系統(tǒng)工藝及裝置的配套性能。T8-14/℃234.3,235.1,240.1,22.3,226.7,226.5,221.2T52l/℃244.2,250.1,253.8,249.7,246.4,241.3,243.56結(jié)語7228/℃229.3,23.4,246.4,242.1,235.8,234.4222.62007年4月性能考核后,甲醇裝置運行情況穩(wěn)定在252℃左右,平面溫差<15℃,軸向溫差直良好,2007年創(chuàng)下連續(xù)運行100d的記錄裝<19℃,基本達到設(shè)計值。只是由于前系統(tǒng)和弛置負荷率保持在80%以上,目前日均產(chǎn)精甲醇放氣壓縮機的原因,甲醇合成系統(tǒng)沒有加至滿負50t以上。荷,但從性能考核數(shù)據(jù)來看待不利因素消除后,兩年來的實際運行情況表明:甲醇裝置達到設(shè)計能力是毋庸質(zhì)疑的(1)合成塔床層溫度分布均勻,同平面、同軸5)科技成果鑒定情況向溫差小溫度控制容易操作彈性大;200年8月14日,陜西省科技廳組織并主(2)合成塔反應(yīng)效率高,進出塔CO差值大于持對列入陜西省重大科技項目的陜西渭河煤化工6%,CO單程轉(zhuǎn)化率達到75%以上;集團有限責任公司和杭州林達化工技術(shù)工程有限(3)合成塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單裝卸催化劑容易,公司共同完成的“均溫型甲醇合成塔的大型化研外形尺寸小,易于工業(yè)生產(chǎn)大型化。究開發(fā)”項目進行了科技成果鑒定。鑒定意見(收稿日期2008-11-1)辦辦辦必辦辦辦辦辦辦辦小辦辦辦辦必辦辦辦辦辦辦辦辦辦辦辦必必辦辦辦辦辦必工藝適應(yīng)的操作范圍廣,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,產(chǎn)品合格大慶建設(shè)200k/a氨酸法造粒復(fù)合肥生產(chǎn)率高能有效地解決復(fù)合肥結(jié)塊問題,與傳統(tǒng)的團裝置粒法造粒相比,復(fù)合肥產(chǎn)品顆粒的光潔度、外觀顏大慶龍根肥業(yè)有限公司計劃新建年產(chǎn)200kt色有較大的改善。此法生產(chǎn)的三元復(fù)合肥料養(yǎng)分的氨酸法造粒復(fù)合肥生產(chǎn)裝置。氨酸法造粒工藝濃中國煤化工),P2O3水溶率大是一種先進的復(fù)合肥生產(chǎn)技術(shù),該工藝是在料漿CNMHG層中通入氣氨,同時加入少量的硫酸在造粒過程(川化集團有限責任公司成都中完成中和反應(yīng),并提高磷酸一銨的中和度。該610301汪家銘)