第1期(總44期)河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)No. 1(SumNo 44)2012年3月Journal of Hebei Energy Institute of Vocation and TechnologyMar.2012低壓甲醇生產(chǎn)工藝技術(shù)劉旭(大同煤礦集團(tuán),山西大同037003)摘要:本文介紹了5萬(wàn)噸甲醇低壓法的生產(chǎn)工藝流程及各工藝的目的。低壓法甲醇合成塔的主要特點(diǎn)是采用管束式合成塔。這種合成塔溫度幾乎是恒定的,溫度恒定的好處一是有效地抑制了副反應(yīng);二是催化劑壽命長(zhǎng),由于溫度比較恒定,因此當(dāng)操作條件發(fā)生變化時(shí),催化劑也沒(méi)有超溫危險(xiǎn),仍可安全運(yùn)轉(zhuǎn)。關(guān)鍵詞:變換;脫碳;精脫硫;合成;精餾中圖分類(lèi)號(hào):0623.41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-3974(2012)01-0062-03Low-pressure Methanol Production TechnologyLIU XuDatong Coal Mine Group, Datong 037003, China)Abstract: This article describes the low-pressure production process of 50, 000 tons methanol. The mainfeature of Low pressure methanol synthesis reactor is the use of tube bundle reactor. This reactor is almostconstant temperature. One benefit of constant temperature is in inhibiting effectively the side effects; theother is a long catalyst life The temperature is relatively constant, so when operating conditions changethe catalyst does not risk over-temperature, still keeps safe operationKey words: transform; decarbonization; fine desulfurization; synthesis; rectification甲醇生產(chǎn)的原料大致有煤、石油、天然氣等。從后工序設(shè)備投資增加;同時(shí),由于外加蒸汽較多,未長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略觀點(diǎn)來(lái)看,世界煤的貯藏量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)天反應(yīng)的蒸汽必須被水冷卻,使水蒸汽和循環(huán)冷卻水然氣和石油,我國(guó)情況更是如此,將來(lái)以煤制取甲醇消耗增加,系統(tǒng)能耗較高。的原料路線(xiàn)終將占主導(dǎo)地位。甲醇生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨我廠采用全低溫變換工藝,人爐煤氣要求的汽勢(shì)之一是單系列、大型化。隨著由汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的大氣比低,蒸汽消耗低,所以煤氣能全量通過(guò)催化劑床型離心壓縮機(jī)研制成功,為合成氣壓縮機(jī)、循環(huán)機(jī)的層,有利于有機(jī)硫的轉(zhuǎn)化;系統(tǒng)操作溫度比中溫變換工大型化提供了條件。國(guó)內(nèi)外大多數(shù)甲醇裝置都是與藝低100℃左右,從而使設(shè)備、管道尺寸投資省。缺點(diǎn)其它化工產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)聯(lián)合生產(chǎn)的,甲醇裝置成為大型是對(duì)原料氣總硫有一定要求,會(huì)增加前脫硫工序負(fù)荷。化肥廠或石油化工廠的一個(gè)組成部分,其中具有代1.1變換的目的和任務(wù)表性的是合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇與城市煤氣聯(lián)產(chǎn)甲醇。將造氣來(lái)的煤氣中的CO在變換催化劑的作用生產(chǎn)甲醇的方法有多種,早期用木材或木質(zhì)素下轉(zhuǎn)化成CO2,同時(shí)獲得H2,為后工段提供合格的原干餾法制甲醇的方法,今天在工業(yè)上已經(jīng)被淘汰了。料氣。目前工業(yè)上幾乎都是采用一氧化碳、二氧化碳加壓CO變換的反應(yīng)原理:CO+H2O=CO2+H2+催化氫化法合成甲醇。5萬(wàn)噸甲醇采用銅基催化劑,41KJ/mol合成壓力為SMPa的煤氣化方法。通過(guò)變換、脫碳、1.2變換氣體流程精脫硫、合成工藝合成甲醇。由壓縮二段來(lái)煤氣首先進(jìn)入油水分離器,分離1.變換工藝掉氣體中的油霧,煤焦油等雜質(zhì)后,進(jìn)入熱交換器常用的變換工藝有中溫變換和耐硫低溫變換兩與中溫水解爐出來(lái)的變換氣換熱后進(jìn)入中間換熱器種。中溫變換優(yōu)點(diǎn)是投資較少。缺點(diǎn)是催化劑受最管程,與殼程的變換氣換熱后進(jìn)入變換爐一段,出來(lái)小水氣比限制,只能采用旁路大副線(xiàn)來(lái)調(diào)節(jié)。因此,后的氣體進(jìn)入增濕器提高汽氣比后進(jìn)入變換爐二原料氣不能全氣量通過(guò)變換爐,原料氣中的有機(jī)硫段然后變換氣經(jīng)中間換熱器殼程與管程的煤氣換不利于全部轉(zhuǎn)化,給后序精脫硫增加負(fù)荷,由此引起熱后,進(jìn)入中中國(guó)煤化工航轉(zhuǎn)換為H2SCNMHG收稿日期:2011-12-12作者簡(jiǎn)介:劉旭(1984-),女,大學(xué),大同煤礦集團(tuán)物質(zhì)采購(gòu)分公司工作,助理工程師劉旭:低壓甲醇生產(chǎn)工藝技術(shù)達(dá)到工藝指標(biāo)的變換氣經(jīng)熱交換器殼程、軟水加熱種工藝的操作條件見(jiàn)表1。器管程、變換氣冷卻器管程,溫度降至30-35℃,經(jīng)表1甲醇生產(chǎn)工藝方法對(duì)比塔前分離器分離掉冷凝液后送人變換氣脫硫塔底項(xiàng)目高壓法中壓法低壓法部,與塔頂部來(lái)的脫硫液逆流接觸,氣體從塔頂出來(lái)后,經(jīng)塔后分離器后送往脫碳崗位。壓力30MPa左右10.0-15.0MPa5.0MPa左右2.脫碳工藝流程溫度40-380℃270℃210-260℃目前的脫碳方法很多。根據(jù)所用吸收劑的性質(zhì)催化劑Cu-Zn-Cr Cu-Zn-Al不同,可分為物理吸收法化學(xué)吸收法和物理化學(xué)吸顯然,中、低壓法在綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面比高收法三類(lèi)。根據(jù)所用吸收劑的狀態(tài)不同,又可分為壓法具有顯著優(yōu)勢(shì)我廠甲醇生產(chǎn)規(guī)模為5萬(wàn)a,選濕法脫碳和干法脫碳。我廠工藝生產(chǎn)甲醇用的脫碳用低壓法工藝較為合理,可節(jié)約電耗減少設(shè)備投氣,對(duì)CO2凈化程度要求不高控制在7%以下即可,資。我廠甲醇生產(chǎn)采用德國(guó)Lug技術(shù)。所以從節(jié)能角度考慮,宜選用物理吸收法,其同時(shí)還4.1合成的任務(wù)能脫除硫化氫、微量有機(jī)硫、氯化物、水、氨、部分甲合成的主要任務(wù)有兩個(gè),一個(gè)是合成粗甲醇,二烷,減輕后續(xù)精脫硫的負(fù)荷是回收反應(yīng)熱副產(chǎn)蒸汽。我廠脫碳裝置是由八臺(tái)吸附塔、三臺(tái)真空泵凈化工序送來(lái)的新鮮氣,經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后,和循臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)和一系列程控閥組成。采用PA分離氣體環(huán)機(jī)出口的循環(huán)氣混合,進(jìn)入合成系統(tǒng)在適當(dāng)?shù)膲汗に嚰夹g(shù)從氣體中脫除CO2等雜質(zhì)的原理是利用吸力,溫度條件下,通過(guò)催化劑的作用使一定量的C附劑對(duì)不同吸附質(zhì)的選擇性和吸附劑對(duì)吸附質(zhì)的吸c(diǎn)o2和H合成粗甲醇,分離醇后的氣再循環(huán)使用附容量隨壓力變化而有差異的特性,在高壓下吸附反應(yīng)器管間的鍋爐給水被反應(yīng)熱加熱產(chǎn)生蒸汽送入原料中的雜質(zhì)組分、低壓下脫附這些雜質(zhì)而使吸附汽包,通過(guò)壓力調(diào)節(jié)后送入蒸汽管網(wǎng)。劑獲得再生。整個(gè)操作過(guò)程均在環(huán)境溫度下進(jìn)行。4.2生產(chǎn)原理本裝置主程序采用八塔吸附四次均壓真空解析主反應(yīng):CO(氣)+2H2(氣)=CH3OH(氣)+Q逆放氣置換回收的變壓吸附過(guò)程,每個(gè)吸附塔在CO2(氣)+3H2(氣)=CH3OH(氣)+次循環(huán)中均需經(jīng)歷:吸附、一均降壓、二均降壓、三均H20+Q降壓、四均降壓、置換、逆向放壓、抽空、升壓、四均升壓、三均升壓、三均升壓、二均升壓、一均升壓、終充付反應(yīng):2c0+4H2-- CH, OCH3+H2O+QCO+3H2--CH4 +H,0+Q等十四個(gè)步驟。八個(gè)吸附塔在執(zhí)行程序的安排上相4C0+8H2--C4H9OH +3H,0+Q互錯(cuò)開(kāi),構(gòu)成一個(gè)閉路循環(huán),以保證原料連續(xù)輸人和CO2+H2--CO+H,0-Q產(chǎn)品不斷輸出。3.精脫硫生產(chǎn)工藝甲醇主反應(yīng)是可逆放熱反應(yīng),反應(yīng)時(shí)體積縮小,并且只能在催化劑作用下,才能較快反應(yīng),所以反應(yīng)3.1精脫硫的目的和任務(wù)在較高壓力和適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)溫度下,CO、CO2才能獲得煤氣經(jīng)過(guò)脫硫、變換及脫碳后還含有不同數(shù)量較高轉(zhuǎn)化率。的硫化物,由于甲醇催化劑系CU-zN催化劑,對(duì)硫4.3工藝流程化物特別敏感。少量的硫化物便會(huì)使其中毒而喪失壓縮機(jī)四出送來(lái)新鮮氣與循環(huán)機(jī)增壓的循環(huán)氣活性。精脫硫?qū)⒃蠚庵锌偭蛎摮?0.1ppm,以混合進(jìn)入甲醇濾油器,經(jīng)中間換熱器預(yù)熱至200保證催化劑有較長(zhǎng)的使用壽命。3.2精脫硫工藝流程230℃,進(jìn)入合成塔管內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)后氣體溫度由脫碳系統(tǒng)來(lái)的原料氣進(jìn)入系統(tǒng)后首先進(jìn)入第約為230-260℃,然后進(jìn)入中間換熱器管程與入塔-脫硫塔,在該塔內(nèi)脫除氣體中的H2S,使出塔氣體氣進(jìn)行換熱,溫度降至約87℃左右,再經(jīng)水冷器冷中H2S含量<0.03ppm,而后進(jìn)入加熱器,加熱至卻,氣液混合物進(jìn)入甲醇分離器進(jìn)行分離,氣體從上60℃進(jìn)入精脫硫塔,精脫硫塔內(nèi)裝有水解催化劑,在部排出,微量甲醇被冷凝分離下來(lái),進(jìn)人水洗塔,水水解催化劑作用下,COS+H2S—H2S+CO2生成洗塔為浮閥塔,氣體由塔底進(jìn)人與塔頂噴淋的脫鹽的H2S氣體再進(jìn)人精脫硫塔下部將氣體中H2S脫至水逆流接觸未分離的粗醇被脫鹽水吸收由塔底經(jīng)減<0.03ppm。由于水解催化劑對(duì)cos水解率很高,壓閥排出,氣體由水洗塔頂部排出,分兩路:一路送經(jīng)過(guò)兩次脫硫之后氣體中總硫化物含量≤0.1pm,入下一個(gè)循回循環(huán)機(jī)進(jìn)VT凵中國(guó)煤化工咩氣混合后進(jìn)滿(mǎn)足甲醇催化劑對(duì)氣體中硫化物的要求。CNMHG后送往煤氣系4.合成生產(chǎn)工藝統(tǒng)。從分離器、水洗塔下部經(jīng)減壓閥減壓后的液體甲醇合成工藝分為高壓法、中壓法和低壓法,三一并進(jìn)入粗甲醇貯罐,高壓下溶解的少(下轉(zhuǎn)66頁(yè))63劉鵬:完善耙式濃縮機(jī)電氣保護(hù)、減少電氣事故發(fā)可控硅導(dǎo)通去驅(qū)動(dòng)跳閘機(jī)構(gòu)動(dòng)作,在沒(méi)有形成接在改裝后,經(jīng)過(guò)2年多的運(yùn)行,在兩次因其它原因造地短路前就切斷了電源,從而達(dá)到超前保護(hù)的作用。成的滑環(huán)處短路事故中,只有DZ47開(kāi)關(guān)掉閘,其它4.結(jié)論設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn),電氣元件沒(méi)有損壞,縮小了故障范通過(guò)故障的原因、故障的過(guò)程、故障的分析結(jié)圍解決了耙式濃縮機(jī)電氣事故頻發(fā)問(wèn)題,避免了事果,下一步的工作就是如何選用保護(hù)元件,使耙式濃故導(dǎo)致全廠長(zhǎng)時(shí)間停產(chǎn),確保洗煤生產(chǎn)的正常進(jìn)行,縮機(jī)的短路保護(hù)達(dá)到合理的要求。經(jīng)査閱資料,選每年增加生產(chǎn)效益上百萬(wàn)元用帶漏電保護(hù)的DZ47型20A高分?jǐn)嘈⌒蛿嗦菲鳌?上接63頁(yè))量氣體在此閃蒸,閃蒸氣經(jīng)減壓閥減壓醇貯槽A,B,在粗甲醇A、B泵前管道加人適量的堿后送往煤氣系統(tǒng)見(jiàn)圖1。液,使進(jìn)入系統(tǒng)的粗甲醇PH值保持在8-9,然后經(jīng)粗甲醇入料泵加入預(yù)塔預(yù)熱器,預(yù)熱至50℃,從32層、36層40層其中一層塔板進(jìn)入預(yù)塔,進(jìn)入預(yù)塔的粗甲醇與從預(yù)塔塔底再沸器上來(lái)的82℃的甲醇蒸汽甲醇濾油器水冷器逆流傳質(zhì)傳熱,氣相以65℃出預(yù)塔頂,經(jīng)預(yù)塔冷凝器閃蒸槽冷卻一部分的甲醇液,未能冷卻的甲醇蒸汽再次進(jìn)入排汽汽冷凝器,不凝氣體經(jīng)預(yù)塔液封槽后,脫除不凝氣中少量的甲醇后進(jìn)放空總管排空。預(yù)塔冷卻器冷凝下來(lái)甲醇液體進(jìn)預(yù)塔回流槽,以進(jìn)料量20合成塔中間換熱器甲醉分離器水洗塔甲醇槽25%加萃取水入預(yù)塔回流槽匯合后經(jīng)預(yù)塔回流泵從48層塔板進(jìn)入預(yù)塔進(jìn)行全回流,預(yù)塔塔底的液相圖1合成工藝流程經(jīng)主塔進(jìn)料泵從22層、26層、30層、34層其中一層5.精餾生產(chǎn)工藝塔板進(jìn)入主精餾塔,與從主塔再沸器蒸發(fā)上來(lái)的由于我廠規(guī)模較小,因此采用雙塔精餾工藝,可105℃的甲醇蒸汽傳質(zhì)傳熱氣相從主塔塔頂以62±以節(jié)省投資。1℃進(jìn)人主塔冷卻器,主塔冷凝器頂少量的不凝汽直5.1精餾的目的和任務(wù)接放空,冷卻后的甲醇液進(jìn)入主塔回流槽,經(jīng)主塔回本工段采用雙塔精餾工藝流程,塔型為導(dǎo)向浮流泵從塔頂加入部分甲醇液進(jìn)行回流,另外部分甲閥塔,年處理量為5.5萬(wàn)噸粗甲醇產(chǎn)品量為5萬(wàn)噸醇可以從回流泵出口并經(jīng)精甲醇冷卻器冷卻后采精甲醇。出,還可從77層、81層側(cè)線(xiàn)采出一部分精甲醇經(jīng)主用物理精餾的方法,在預(yù)塔、主塔中將粗醇反復(fù)塔冷凝器再進(jìn)入精甲醇冷卻器,冷卻至35℃進(jìn)入精氣化與反復(fù)冷凝,使其中的水份、有機(jī)雜質(zhì)及其它無(wú)甲醇貯槽經(jīng)精甲醇泵送到罐區(qū)。機(jī)雜質(zhì)除去,從而制取合格精甲醇。主塔液相至塔底以105℃含1%甲醇的殘液產(chǎn)出5.2生產(chǎn)原理和工藝流程后,經(jīng)殘液冷卻器冷卻后再經(jīng)殘液泵送到煤氣廠凈生產(chǎn)原理化車(chē)間生化工段處理。以粗甲醇中各組分揮發(fā)度的不同(甲醇64.7℃蒸汽流程二甲醚-23.6℃、甲酸甲酯20.8℃、甲酸乙酯來(lái)自蒸汽管網(wǎng)經(jīng)調(diào)節(jié)閥穩(wěn)定壓力后進(jìn)人精餾蒸54℃),以萃取的原理,首先在預(yù)塔中加入萃取水脫汽管網(wǎng),由精餾管網(wǎng)來(lái)的蒸汽經(jīng)閥門(mén)調(diào)節(jié)進(jìn)入預(yù)塔、除出輕餾分,使各種難溶于水的輕餾分有效的分離主塔再沸器、預(yù)塔預(yù)熱器,從預(yù)、主塔再沸器,預(yù)塔預(yù)出來(lái);然后利用甲醇與水及其它有機(jī)組分揮發(fā)度的熱器換熱后的冷凝液經(jīng)自動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)進(jìn)入蒸汽冷不同,在主塔中進(jìn)行蒸餾。根據(jù)甲醇產(chǎn)品質(zhì)量的要凝液管網(wǎng)送往20噸鍋爐房求,在主塔頂部產(chǎn)出合格精甲醇。在主塔11層、13甲醇生產(chǎn)總流程長(zhǎng),工藝復(fù)雜,根據(jù)不同原料與層、15層、17層、19層其中一層產(chǎn)出雜醇油,在主塔不同的凈化方法可演變?yōu)槎喾N生產(chǎn)流程。5萬(wàn)噸甲塔底排出殘液。醇是采用煤碳?xì)饣姆椒?原料氣經(jīng)過(guò)壓縮、變換、工藝流程脫碳、精脫硫、甲醇合成與精餾精制后制得甲醇。由粗甲醇罐區(qū)或由合成過(guò)來(lái)的粗甲醇進(jìn)入粗甲中國(guó)煤化工CNMHG66