低壓甲醇生產(chǎn)工藝技術(shù)

第1期(總44期)河北能源職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報No. 1(SumNo.44)2012年3月.Jourmal 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,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;二是催化劑壽命長(cháng),由于溫度比較恒定,因此當操作條件發(fā)生變化時(shí),催化劑也沒(méi)有超溫危險,仍可安全運轉。關(guān)鍵詞:變換;脫碳;精脫硫;合成;精餾中圖分類(lèi)號:0623.411文獻標識碼:A文章編號:1671 - 3974(2012)01 -0062 -03Low - pressure Methanol Production TechnologyLIU Xu(Datong 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; thother is a long catalyst life. The temperature is relatively constant, so when operating conditions change,the catalyst does not risk over - temperature , still keeps safe operation.Key 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。從后工序設備投資增加;同時(shí),由于外加蒸汽較多,未長(cháng)遠的戰略觀(guān)點(diǎn)來(lái)看,世界煤的貯藏量遠遠超過(guò)天反應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,我國情況更是如此,將來(lái)以煤制取甲醇消耗增加,系統能耗較高。的原料路線(xiàn)終將占主導地位。甲醇生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨我廠(chǎng)采用全低溫變換工藝,人爐煤氣要求的汽/勢之- -是單系列、大型化。隨著(zhù)由汽輪機驅動(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研制成功,為合成氣壓縮機、循環(huán)機的層,有利于有機硫的轉化;系統操作溫度比中溫變換工大型化提供了條件。國內外大多數甲醇裝置都是與藝低100C左右,從而使設備、管道尺寸投資省。缺點(diǎn)其它化工產(chǎn)品實(shí)現聯(lián)合生產(chǎn)的，甲醇裝置成為大型是對原料氣總硫有一-定要求 ,會(huì )增加前脫硫工序負荷?；蕪S(chǎng)或石油化工廠(chǎng)的一一個(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變換的反應原理:C0+H20=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5MPa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)人油水分離器,分離1.變換工藝掉氣體中的油霧,煤焦油等雜質(zhì)后,進(jìn)人熱交換器,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)人中間換熱器種。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)人變換爐- -段,出來(lái)小水氣比限制,只能采用旁路大副線(xiàn)來(lái)調節。因此，后的氣體進(jìn)人增濕器提高汽氣比后進(jìn)人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化,給后序精脫硫增加負荷,由此引起熱后,進(jìn)入中溫水解爐,將大部分有機硫轉換為H2S,收稿日期:2011-12-12作者簡(jiǎn)介:劉旭(1984- ),女,大學(xué),大同煤礦集團物質(zhì)采購分公司工作.助理工程師。. 62..劉旭:低壓甲醇生產(chǎn)工藝技術(shù)達到工藝指標的變換氣經(jīng)熱交換器殼程軟水加熱種工藝的操作條件見(jiàn)表1。表1甲醇生產(chǎn)工藝方法對比器管程、變換氣冷卻器管程,溫度降至30 -35,經(jīng)塔前分離器分離掉冷凝液后送人變換氣脫硫塔底項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)壓力30 MPa左右10.0- 15.0MPa 5.0MPa 左右后,經(jīng)塔后分離器后送往脫碳崗位。溫度340 -3809C270C210 - 260C2.脫碳工藝流程目前的脫碳方法很多。根據所用吸收劑的性質(zhì)催化劑Zn-CrCu-Zn-Cr Cu-Zn-A]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)濟指標方面比高收法三類(lèi)。根據所用吸收劑的狀態(tài)不同,又可分為壓法具有顯著(zhù)優(yōu)勢,我廠(chǎng)甲醇生產(chǎn)規模為5萬(wàn)Va,選濕法脫碳和干法脫碳。我廠(chǎng)工藝生產(chǎn)甲醇用的脫碳用低壓法工藝較為合理,可節約電耗,減少設備投氣,對CO2凈化程度要求不高,控制在7%以下即可，資。我廠(chǎng)甲醇生產(chǎn)采用德國Lurgi技術(shù)。所以從節能角度考慮,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,減輕后續精脫硫的負荷。是回收反應熱副產(chǎn)蒸汽。我廠(chǎng)脫碳裝置是由八臺吸附塔、三臺真空泵、一凈化工序送來(lái)的新鮮氣,經(jīng)壓縮機壓縮后,和循臺鼓風(fēng)機和一系列程控閥組成。采用PSA分離氣體環(huán)機出口的循環(huán)氣混合,進(jìn)入合成系統,在適當的壓工藝技術(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CO、附劑對不同吸附質(zhì)的選擇性和吸附劑對吸附質(zhì)的吸CO2和H2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,在高壓下吸附反應器管間的鍋爐給水被反應熱加熱產(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)壓力調節后送人蒸汽管網(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:CO(氣) +2H2(氣) = CH20H(氣) +Q逆放氣置換回收的變壓吸附過(guò)程,每個(gè)吸附塔在一CO,(氣) +3H2(氣) =CH2OH(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、四均升付反應:2C0 +4H2- - CH,OCH, +H20+Q .壓、三均升壓、三均升壓、二均升壓、一均升壓終充CO+3H2- -CH4 +H2O+Q等十四個(gè)步驟。八個(gè)吸附塔在執行程序的安排上相4CO +8H2- -C.H,OH +3H20 +Q互錯開(kāi),構成- -個(gè)閉路循環(huán),以保證原料連續輸人和CO2 +H2- -CO +H2O-Q產(chǎn)品不斷輸出。甲醇主反應是可逆放熱反應,反應時(shí)體積縮小，3.精脫硫生產(chǎn)工藝并且，只能在催化劑作用下,才能較快反應,所以反應3.1精脫硫的目的和任務(wù)在較高壓力和適當的反應溫度下,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量較高轉化率。的硫化物，由于甲醇催化劑系CU - ZN催化劑,對硫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四出送來(lái)新鮮氣與循環(huán)機增壓的循環(huán)氣活性。精脫硫將原料氣中總硫脫除至<0. Ippm,以混合進(jìn)入甲醇濾油器,經(jīng)中間換熱器預熱至200-保證催化劑有較長(cháng)的使用壽命。230C ,進(jìn)入合成塔管內進(jìn)行反應。反應后氣體溫度3.2精脫硫工藝流程約為230 - 260C ,然后進(jìn)人中間換熱器管程與人塔由脫碳系統來(lái)的原料氣進(jìn)入系統后首先進(jìn)入第氣進(jìn)行換熱，溫度降至約87C左右,再經(jīng)水冷器冷一脫硫塔,在該塔內脫除氣體中的H2S,使出塔氣體卻,氣液混合物進(jìn)人甲醇分離器進(jìn)行分離,氣體從上中H2S含量<0.03ppm,而后進(jìn)入加熱器，加熱至部排出，微量甲醇被冷凝分離下來(lái),進(jìn)人水洗塔,水60C進(jìn)人精脫硫塔,精脫硫塔內裝有水解催化劑,在洗塔為浮閥塔,氣體由塔底進(jìn)人與塔頂噴淋的脫鹽水解催化劑作用下,COS+H2S- HS+CO2 生成水逆流接觸未分離的粗醇被脫鹽水吸收由塔底經(jīng)減的H2S氣體再進(jìn)入精脫硫塔下部將氣體中H2S脫至壓閥排出,氣體由水洗塔頂部排出,分兩路:一路送<0.03ppm。由于水解催化劑對CoS水解率很高，回循環(huán)機進(jìn)口,經(jīng)循環(huán)機加壓后與新鮮氣混合后,進(jìn)經(jīng)過(guò)兩次脫硫之后氣體中總硫化物含量≤0.1ppm,人下一個(gè)循環(huán)。另一路經(jīng)減壓閥減壓后送往煤氣系滿(mǎn)足甲醇催化劑對氣體中硫化物的要求。統。從分離器、水洗塔下部經(jīng)減壓閥減壓后的液體4.合成生產(chǎn)工藝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66頁(yè)).劉鵬:完善耙式濃縮機電氣保護、減少電氣事故發(fā)可控硅導通去驅動(dòng)跳閘機構動(dòng)作,在沒(méi)有形成接在改裝后,經(jīng)過(guò)2年多的運行,在兩次因其它原因造地短路前就切斷了電源.從而達到超前保護的作用。成的滑環(huán)處短路事故中，只有DZ47開(kāi)關(guān)掉閘,其它4.結論設備正常運轉,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、故障的分析結圍,解決了耙式濃縮機電氣事故頻發(fā)問(wèn)題,避免了事果,下一步的工作就是如何選用保護元件,使耙式濃故導致全廠(chǎng)長(cháng)時(shí)間停產(chǎn),確保洗煤生產(chǎn)的正常進(jìn)行,縮機的短路保護達到合理的要求。經(jīng)查閱資料,選每年增加生產(chǎn)效益上百萬(wàn)元。用帶漏電保護的DZ47型20A高分斷小型斷路器。(.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見(jiàn)圖1。液,使進(jìn)人系統的粗甲醇PH值保持在8-9,然后經(jīng)粗甲醇人料泵加人預塔預熱器,預熱至50C,從32勉放氣回氣柜層、36層、40層其中-層塔板進(jìn)入預塔,進(jìn)人預塔的卓粗甲醇與從預塔塔底再沸器上來(lái)的82C的甲醇蒸汽甲醇濾油器J術(shù)冷器逆流傳質(zhì)傳熱,氣相以65C出預塔頂,經(jīng)預塔冷凝器閃蒸槽冷卻--部分的甲醇液,未能冷卻的甲醇蒸汽再次進(jìn)人排汽汽冷凝器,不凝氣體經(jīng)預塔液封槽后,脫除不凝氣中少量的甲醇后進(jìn)放空總管排空。預塔冷卻器冷凝下來(lái)甲醇液體進(jìn)預塔回流槽,以進(jìn)料量20 -合成塔中間換熱器甲醇分離器 水洗塔粗甲醇貯槽25%加萃取水人預塔回流槽,匯合后經(jīng)預塔回流泵，從48層塔板進(jìn)入預塔進(jìn)行全回流,預塔塔底的液相圖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)人主精餾塔,與從主塔再沸器蒸發(fā)上來(lái)的由于我廠(chǎng)規模較小，因此采用雙塔精餾工藝,可1059C的甲醇蒸汽傳質(zhì)傳熱,氣相從主塔塔頂以62土以節省投資。1C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)人主塔回流槽,經(jīng)主塔回本工段采用雙塔精餾工藝流程,塔型為導向浮流泵從塔頂加人部分甲醇液進(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層側線(xiàn)采出一部分精甲醇經(jīng)主用物理精餾的方法,在預塔、主塔中將粗醇反復.塔冷凝器再進(jìn)人精甲醇冷卻器,冷卻至35C進(jìn)人精氣化與反復冷凝,使其中的水份、有機雜質(zhì)及其它無(wú)甲醇貯槽經(jīng)精甲醇泵送到罐區。機雜質(zhì)除去,從而制取合格精甲醇。主塔液相至塔底以105C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(chǎng)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64.79C、蒸汽流程二甲醚-23.6C、甲酸甲酯20.8C、甲酸乙酯來(lái)自蒸汽管網(wǎng)經(jīng)調節閥穩定壓力后進(jìn)人精餾蒸54C),以萃取的原理,首先在預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)調節進(jìn)人預塔、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、預塔預熱器,從預、主塔再沸器,預塔預出來(lái);然后利用甲醇與水及其它有機組分揮發(fā)度的熱器換熱后的冷凝液經(jīng)自動(dòng)調節閥調節進(jìn)入蒸汽冷不同,在主塔中進(jìn)行蒸餾。根據甲醇產(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(cháng),工藝復雜,根據不同原料與層、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。醇是采用煤碳氣化的方法,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。由粗甲醇罐區或由合成過(guò)來(lái)的粗甲醇進(jìn)入粗甲.●66●