第32卷第6期化學工業(yè)與工程技Vol 32 No 62011年12月Journal of Chemical Industry &. EngineeringDec. 2011全收率甲醇分離技術(shù)在100kt/a甲醇裝置上的應用唐翠蘭,張俊慶(大慶油田化工集團甲醇分公司,黑龍江大慶163411)摘要:介紹了全收率甲醇分離技術(shù)的特點以及在100kt/a甲醇裝置的成功應用,實現(xiàn)了甲醇生產(chǎn)過程中合成循環(huán)氣回路中液態(tài)、霧態(tài)和氣態(tài)甲醇近100%全分離回收解決了甲醇生產(chǎn)過程中的一個瓶頸問題關(guān)鍵詞:甲醇合成循環(huán)氣全收率甲醇分離技術(shù)增產(chǎn)中圖分類號;TQ351文獻標識碼:B文章編號:1006-7906(2011)06-0054-03Methanol separation technology with full recovery andits application in 100 kt/a methanol deviceTANG Cuilan, ZHANG JungingMethanol Branch Company of Daqing Oilfield Chemical Co. Ltd, Daqing 163411. China)Abstract: The characteristics of methanol separation technology with full recovery are presented, and the technologyhas been applied in 100 kt/a methanol device successfully. The liquid, fog and gas form methanol in synthetic circulatinggas circuit in the process of production is recovered almost 100 %, and the bottleneck in the methanol production has beenKey words: Methanol; Synthetic circulating gas; Methanol separation technology with full recovery; Yield increase1項目改造背景在關(guān)注一項甲醇分離新技術(shù)—全收率甲醇分離技甲醇分公司100kt/a一甲醇裝置采用的是一段術(shù),并于2007年9月和2008年9月先后2次派技蒸汽轉(zhuǎn)化、二段純氧轉(zhuǎn)化、低壓合成、三塔精餾的工術(shù)人員到河南、山西、安徽等6家化工生產(chǎn)企業(yè)進行藝路線,甲醇合成工序的甲醇冷卻分離過程采用的了實地調(diào)研。通過調(diào)研,認為全收率屮醇分離技術(shù)是傳統(tǒng)的40℃冷卻、機械分離方式。2007年5月,是一項成熟的技術(shù),應用企業(yè)數(shù)量近幾年增加較快,分公司對一甲醇裝置合成循環(huán)氣中醇含量進行了分目前已在全國50余套單醇、聯(lián)醇裝置上應用,效果析得到的結(jié)果是循環(huán)氣中甲醇體積分數(shù)0.9%,與良好。原設(shè)計比較,甲醇分離器出口的甲醇含量比設(shè)計值2技術(shù)改造方案的確定高出0.21%。造成該問題的主要原因是現(xiàn)有的冷為了確保改造路線的科學性,在充分調(diào)研的基卻器出口溫度為40℃,以及甲醇分離器分離效率礎(chǔ)上,對目前國內(nèi)現(xiàn)有的甲醇分離技術(shù)進行了比較低,這不僅造成合成塔入塔氣中甲醇含量偏高,合成見表1表2反應轉(zhuǎn)化率下降,同時影響合成循環(huán)氣機組長期、穩(wěn)收稿日期:20中國煤化工定運行,裝置總體經(jīng)濟效益受到較大影響。作者簡介:唐CNMHG專,工程師,現(xiàn)從事鑒于以上情況,分公司從2007年初開始,一直技術(shù)分析工作唐翠蘭等全收率甲醇分離技術(shù)在100kt/a甲醇裝置上的應用55表1各種甲醇分離器性能、原理、效果比較名稱結(jié)構(gòu)原理分離范圍分離精度分離效率醇分出口氣醇(液+霧+氣),%體積分數(shù),%機械式醇分攔截導分、旋分、絲網(wǎng)慣性分離液態(tài)甲醇和較大顆≥0.1m>0.8超濾式醇分導分、旋分、絲網(wǎng)攔慣性分離液態(tài)甲醇和較小顆截、濾芯過濾濾芯過濾粒霧狀甲醇0.01m<850.6冷凍分離旋分、絲網(wǎng)攔截深冷分離液態(tài)甲醇+霧狀甲醇+氣態(tài)甲醇0.12~0.18全收率醇分號分分絲網(wǎng)攔慣性分離液態(tài)甲醇十霧狀甲近10%<0.07表2一甲醇合成系統(tǒng)分離技術(shù)改造技術(shù)方案比較序號比較項目冷凍分離系統(tǒng)常規(guī)的水洗分離系統(tǒng)收率甲醇分離系統(tǒng)1設(shè)備數(shù)量果:2臺換熱器、臺漠化1臺分離器,2臺注水,1合分離器,2臺注水梨,1臺鋰制冷機2占地面積,m23土建工程量少少4公用工程需求量需增加循環(huán)水、蒸汽、電耗少量除鹽水和電,循環(huán)水儀表風等消耗消耗少量除鹽水和電耗量因水冷溫度放寬而有所降低5操作控制點數(shù)量/個66操作難度較大較小較小7出口液相甲醇體積分數(shù),%878出口氣相甲醇體積分數(shù),%0.120,49精餾過程蒸汽消耗不增加粗甲醇含量低,增加了蒸不增加,且節(jié)約萃取水用量汽消耗10氣相出口帶液情況無時有發(fā)生無11建設(shè)周期/年12總投資/萬元130020013運行成本/萬元40014年甲醇增產(chǎn)/t5000150015年效益/萬元30081316投資回收期/年增產(chǎn)量少,投資少,建設(shè)17綜合評價增產(chǎn)明顯,效益較好,但周期短,效益不明顯,回增產(chǎn)明顯,效益好,建設(shè)周期建設(shè)周期長,投資大,運收的粗甲醇含量過低,對短,投資少,運行費用低,投資行費用高,投資回收期長精餾的影響較大,適合于回收期短煤制甲醇的生產(chǎn)工藝注:效益及投資回收期按甲醇售價平均2500元/t計算通過比對,得出了如下結(jié)論周期短,投資少,運行費用低,投資回收期短,建議a)常規(guī)的水洗分離技術(shù)投資小,建設(shè)周期短,但應用。增產(chǎn)少,效益不明顯,尤其是回收的粗甲醇含量過通過以上分析,認為本次一甲醇裝置合成系統(tǒng)低,對精餾生產(chǎn)有一定影響,適用于煤制甲醇,故建分離技術(shù)改造采用全收率甲醇分離技術(shù)方案可行。議不應用3全收率甲醇分離技術(shù)b)冷凍分離技術(shù)增產(chǎn)明顯,效益較好,但建設(shè)3.1原理周期長,投資大,運行費用高,投資回收期長,雖然在全收率甲醇分離技術(shù)是將甲醇裝置合成循環(huán)氣二甲醇裝置應用取得良好效果,但本次一甲醇裝置中的甲醇成分不推薦應用T凵中國煤化工液態(tài)含量)近于100%的CNMHG一項專利技c)全收率甲醇分離技術(shù)增產(chǎn)明顯,效益好建設(shè)術(shù)。它根據(jù)甲相小句任屈比例互俗的機理,以全·56·化學工業(yè)與工程技術(shù)2011年第32卷第6期收率甲醇分離器為主體設(shè)備,使用極少量水作吸收f)設(shè)備具有抗蠟功能,不會堵塞。劑,將水與冷卻后的合成循環(huán)氣進行逆向充分接觸,g)設(shè)備服役期20年不檢修。在塔內(nèi)通過液相無級提濃,氣相無級凈化方式使循h(huán))應用領(lǐng)域廣泛,無論是大中小型、高中低壓環(huán)氣中夾帶的甲醇氣體大部分被水吸收、液化,并進的甲醇裝置的循環(huán)氣、弛放氣、聯(lián)醇尾氣及任何氣相行重力分離,從而達到降低合成氣中甲醇含量并增中飽和的甲醇都近乎全部得到分離。加甲醇收率的目的i)清除Fe(CO)及醚、酸、醛,減少醇合成的副該項技術(shù)在甲醇生產(chǎn)過程早有應用,但因早期反應。的洗滌分離設(shè)備在使用過程中存在帶水現(xiàn)象、塔底j)飽和含量的氣態(tài)水可抑制甲醇脫水生成甲醚部排出液中甲醇含量偏低等問題,未得到推廣的副反應,保持催化劑活性中心。全收率甲醇分離技術(shù)是在傳統(tǒng)的洗滌分離技術(shù)4具體改造方案基礎(chǔ)上,通過改進洗滌分離器內(nèi)部結(jié)構(gòu),從而達到以此次一甲醇裝置合成系統(tǒng)全收率甲醇分離技術(shù)往傳統(tǒng)洗滌分離技術(shù)不能達到的技術(shù)指標。改進后改造以改善合成系統(tǒng)工藝性能、提高甲醇產(chǎn)量為出的洗滌分離技術(shù)解決了氣相甲醇含量和液相甲醇含發(fā)點,具體方案是拆除合成系統(tǒng)原有的甲醇分離器,量不能兼顧的矛盾,使塔底部回收液中甲醇濃度達并在其基礎(chǔ)上重新安裝1臺二合一的全收率甲醇分到65%~70%以上。該技術(shù)的關(guān)鍵點在于需要保離器。改造過程中新增的儀表控制系統(tǒng)依托原裝置證氣液兩相逆流接觸過程中的霧狀高比表面積傳的DCS系統(tǒng),以方便現(xiàn)場和中控操作,確保系統(tǒng)安質(zhì),對洗滌分離器內(nèi)件的傳質(zhì)效率提出了很高的要全運行。求,需要既可保證氣液兩相的充分接觸,又同時盡可4.1改造后的工藝流程能地避免霧沫夾帶。從原甲醇冷卻器出來的合成循環(huán)氣,全部進入新3.2特點增的全收率甲醇分離器中下部氣體自下而上流經(jīng)分全收率甲醇分離技術(shù)具有以下特點離器的分離層和復合填料層,與經(jīng)過注水泵加壓的自a)塔頂氣相中甲醇體積分數(shù)小于0.05%上而下均勻噴淋在填料層的霧狀除鹽水進行充分接b)塔底液相中甲醇質(zhì)量分數(shù)大于70%。觸,循環(huán)氣中剩余的大部分甲醇溶解在水中,形成質(zhì)c)全塔總阻力小于0.04MPa。量分數(shù)約70%的粗甲醇,在新增分離器底部暫時儲存d)強制分離 Porting值飽和含量的相平衡狀態(tài)后與全收率甲醇分離器分離層出口質(zhì)量分數(shù)約88%下的氣態(tài)甲醇粗甲醇一起送閃蒸槽,閃蒸后送槽區(qū)儲存。e)對水冷后氣相溫度要求不苛刻,可由通常354.2改造過程中所需設(shè)備℃以下放寬到55℃左右。見表3表3改造過程中所需設(shè)備序號名稱5數(shù)量/臺規(guī)格備注1全收率甲醇分離器142200m×21800mm×44mm外殼:16MnR+不銹鋼復合板,內(nèi)件:不銹鋼2注水泵3DP60-1/16,8.0MP配套功率為13kW的變頻電機5現(xiàn)場投用情況及效果情況下,年可增產(chǎn)精甲醇產(chǎn)量4000t,年增加收入一甲醇裝置合成系統(tǒng)全收率甲醇分離技術(shù)改造810萬元,扣除新增系統(tǒng)在運行過程需增加一些除項目于2009年5~6月在一甲醇裝置檢修期間實施鹽水和電的消耗及固定資產(chǎn)折舊費用,實際年效益完成,現(xiàn)已投入使用,目前設(shè)備運行穩(wěn)定。經(jīng)分析測約700萬元試,全收率甲醇分離器頂部氣相甲醇體積分數(shù)由原7結(jié)語來的0.9%下降至0.051%,分離器中部采出的稀甲全收率甲醇分離技術(shù)在100kt/a一甲裝置的成醇質(zhì)量分數(shù)保持在1%~74%,在裝置原料投料量功應用,實現(xiàn)了甲醇生產(chǎn)過程中合成循環(huán)氣回路中保持不變的情況下,粗甲醇班產(chǎn)量最高可達146t,液態(tài)、霧態(tài)和氣態(tài)甲醇的近100%全分離回收,解決日產(chǎn)量最高達到424t,每天可多產(chǎn)粗甲醇近20t,折了甲醇生產(chǎn)過程中的一個重要瓶頸問題。隨著我國精醇12t,全年增加甲醇約4000t節(jié)能減排中國煤化工的“擴大裝置規(guī)模6經(jīng)濟效益分析增產(chǎn)”模HCNMHG的創(chuàng)新成果在甲采用全收率甲醇分離技術(shù)后,在負荷不增加的醇行業(yè)將具有極大的推廣空間