Lurgi和ICI低壓甲醇合成工藝比較

第4期(總第97期)煤化INo.4(Total No. 97)2001年11月Coal Chemical IndustryNov. 2001Lurgi和ICI低壓甲醇合成工藝比較劉宏建河南省義 馬煤氣化分公司472300盛于藍哈爾濱氣化廠(chǎng)154800摘要通過(guò)對L.urgi低壓甲醇合成工藝和ICI低壓甲醇合成工藝的流程情況、床層溫度分布狀況.催化劑的使用效果及動(dòng)力消耗進(jìn)行分析比較,認為;Lurgi低壓甲醇合成工藝比ICI低壓甲醇合成工藝具有更優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟性.更有利于發(fā)揮催化劑的作用和降低甲醉的生產(chǎn)成本。關(guān)鍵詞Lurgi 低壓甲醇合成工藝ICI 低壓甲醉合成工藝比較文章編號:1005. 98004-0018.0202中圈分 類(lèi)號:TQ346文獻標識碼;A隨著(zhù)這兩種工藝在我國近幾十年的推廣應用，言它們在技術(shù)方面的差異也日漸顯露出來(lái),從前認為化學(xué)合成法生產(chǎn)甲醇始于20世紀20年代.此ICI反應器可實(shí)現單臺大規模生產(chǎn),Lurgi反應器由于后,隨著(zhù)甲醇作為重要化工原料用途的日益拓寬和.制造困難而難于放大?，F在由于機械制造技術(shù)的不斷替代日趨緊張的汽油而用作潔凈燃料，甲醉在許多改進(jìn),國內Lurgi反應器單臺能力已達20萬(wàn)1/a。本國家得以開(kāi)發(fā).推廣和應用,工業(yè)合成甲醇的工藝技文將著(zhù)重從這兩種工藝的流程情況、床層溫度分布術(shù)得到了迅猛發(fā)展,并日趨成熟,特別是20世紀60狀況、催化劑的使用效果及動(dòng)力消耗等方面進(jìn)行分年代中期以后,為了降低甲醇生產(chǎn)的投資、降低生產(chǎn)析比較和初步探討。過(guò)程中的動(dòng)力消耗、實(shí)現較溫和的生產(chǎn)操作條件、改1兩種工藝的比較善粗甲醉的質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本,人們成功研制了低壓合成甲醇的銅基催化劑,實(shí)現了高壓合成法向1.1 流程的比較低壓合成法的轉變,并使低壓合成工藝得到迅速發(fā)1CI低壓甲醇合成工藝和Lurgi低壓甲醇合成展。低壓法合成甲醇生產(chǎn)工藝始于1966年，由英國工藝在流程上的不同點(diǎn)主要在于兩種工藝所采用的帝國化學(xué)工業(yè)(ICI)公司開(kāi)發(fā),簡(jiǎn)稱(chēng)ICI低壓甲醇合反應器不同.床層溫控方式也不-樣,從而導致合成成工藝;隨后當時(shí)的西德魯奇(Lurgi)公司于1971塔床層溫度分布有很大差別，具體示于圖1。年開(kāi)發(fā)了另-種低壓法合成甲醇工藝,簡(jiǎn)稱(chēng)Lurgi低壓甲醇合成工藝。這兩種低壓法合成甲醇工藝便成了以后低壓合成甲醇的主要工藝。我國從20世紀第-層70年代以來(lái)所建的甲醇裝置主要采用這兩種工藝，第二層第三層如四川維尼綸廠(chǎng)和哈爾濱氣化廠(chǎng)建的IC1低壓甲醇第四層合成裝置;在齊魯二化、濮陽(yáng)和安陽(yáng)等地相繼建成了Lurgi低壓甲醇合成裝置。220C 260T收稿日期:2001-06-28作者簡(jiǎn)介:劉宏建,男.1968年4月出生.工程師.1991年畢圈1 ICI 工藝合成塔部分的流程示意圈及業(yè)于齊齊哈爾輕工學(xué)院.現主要從事化工生產(chǎn)工作。合成塔內溫度分布圉2001年11月劉宏建等:Lurgi和ICI低壓甲醇合成工藝比較●19.1.1.1ICI低壓甲醇合成工藝合成塔部分的流程示1.3 兩種工藝中催化劑使用效果的比較于圖1.經(jīng)過(guò)換熱后的入塔氣與-部分未經(jīng)換熱的冷在低壓法合成甲醇工藝中,合成塔床層溫度及激氣混合后溫度在220 C左右，從合成塔上部進(jìn)入其分布是影響催化劑使用效果的重要外因之一,溫第一反應床層,在催化劑作用下合成甲醇,反應放出度過(guò)高易使催化劑晶粒粗化，活性降低而過(guò)早老化，的熱量使氣體升溫到260 C左右,離開(kāi)第一段催化溫度過(guò)低則會(huì )使催化劑的活性得不到有效的發(fā)揮。床層后.與第二層的冷激氣混合,混合氣的溫度在ICI低壓甲醇合成工藝中合成塔床層溫度隨床220 C左右并進(jìn)入第二層催化床繼續反應，如此循層高 度的變化而不同,催化劑床層溫度波動(dòng)較大,這環(huán),進(jìn)入第三、第四反應床層。從合成塔出來(lái)的氣體-特點(diǎn)也就決定了:(1)不同床層高度的催化劑活性進(jìn)人換熱器加熱人塔氣后,經(jīng)甲醇冷凝器、分離器分不同,催化劑的整體活性不能有效發(fā)揮、催化劑的時(shí)離甲醇后.大部分循環(huán)使用.小部分作為馳放氣?？债a(chǎn)率低,經(jīng)濟效益低;(2)不同床層高度的催化劑1.1.2Iurgi低壓甲醇合成工藝合成塔部分的流程老化失活的程度與速度不同,不利于保護和延長(cháng)催示于圖2.化劑的使用壽命,催化劑的有效利用率低。而在Lurgi低壓甲醇合成工藝中,由于合成塔整個(gè)催化劑床層溫度平穩均勻,并由合成塔殼程的水所產(chǎn)中壓蒸汽來(lái)調節控制,因而具有如下優(yōu)點(diǎn):(1)便于整爐催化劑催化作用最大限度的發(fā)揮,時(shí)空產(chǎn)率高,經(jīng)濟效益好;(2)當催化劑使用到中期和后期時(shí),其活性有所降低,這時(shí)可通過(guò)提高合成塔殼程所產(chǎn)中樂(lè )蒸汽壓力來(lái)適當提高反應床層溫度.從而225T 255提高催化劑的活性,延長(cháng)催化劑使用壽命。1.4 出塔氣中甲醇含量和粗甲醇質(zhì)量的比較.在ICI低壓甲醇合成工藝中,由于催化劑的催.化作用受床層溫度波動(dòng)的影響和冷微氣分層加人所圈2 Lurgi 工藝合成塔部分的流程示意圖及產(chǎn)生的稀釋效應,原料氣的單程轉化率低，出塔氣中合成塔內溫度分布圖的甲醇含量只有3 %~4 %,而且溫度的波動(dòng)使得經(jīng)換熱后的人塔氣,溫度為225 C,直接從上部副反應增加,粗甲醇質(zhì)量下降。進(jìn)入合成塔的反應管內,在催化劑作用下發(fā)生反應在Lurgi低壓甲醇合成工藝中,由于反應溫度平生成甲醇,反應過(guò)程中放出的反應熱被合成塔殼程穩，催化劑的作用得到很好發(fā)揮,原料氣的單程轉化中的水汽化產(chǎn)生中壓蒸汽帶走,反應后的氣體進(jìn)入率得以提高,出塔氣甲醇含量一般達到5 %~7 %，換熱器加熱人塔氣后,經(jīng)甲醇冷凝器.分離器分離甲而且副反應少,粗甲醇質(zhì)量較好。醇后,大部分循環(huán)使用,小部分作為馳放氣。1.5 兩種工藝動(dòng)力消耗的比較1.2兩種工藝合成塔中溫度分布及工況比較IC1低壓甲醇合成工藝中,由于原料氣的單程轉.1.2.1 在ICI低壓甲醇合成工藝中,由于冷激氣的化率低,為了有效地利用原料氣及減少馳放氣排放分層加入,在整個(gè)反應床層中的溫度呈現較大范圍波量,這就要求生產(chǎn)中必須有很大的循環(huán)氣量;而Lur-動(dòng)的特點(diǎn)觸媒初期,床層溫度210 C~240 C,后期gi 低壓甲醇合成工藝中,單程轉化率較高.要求的循控制在240 C~270 C.具體如圖1所示。而且由于環(huán)氣量就比IC1低壓甲醇合成工藝少得多，具體比用四股冷激氣來(lái)控制床層溫度,實(shí)際難于操作,易出較如下:現超溫或垮塔現象。ICI低壓甲醇合成工藝中循環(huán)氣 :新鮮氣=1.2.2 L.urgi 低壓甲醇合成工藝中,合成塔為管殼10: 1式，管程為反應催化床層,反應熱被殼程中的水汽化Lurgi低壓甲醇合成工藝中循環(huán)氣: 新鮮氣產(chǎn)生中壓蒸汽帶走,生產(chǎn)過(guò)程中可通過(guò)控制所產(chǎn)中=5: 1壓蒸汽壓力來(lái)調節催化床層溫度,反應溫度易控制，由于ICI低壓甲醇合成工藝要求的循環(huán)量比徑向溫差5 C左右,軸向(除反應器人口外)幾乎設Lurgi低壓甲醇合成工藝多,這就決定了其生產(chǎn)過(guò)程有溫差。(下轉第22頁(yè))●22●煤化工2001年第4期經(jīng)過(guò)多組數據的試驗和分析6,最后確定配合參考文獻:煤的最大平均反射率Rum:在1. 05~1. 15之間,標準差在0.28~0.32之間時(shí),可使我廠(chǎng)焦炭質(zhì)量M4o穩LJ薛峰.主要煉焦煤對焦炭質(zhì)量的影響及要求[J].煤定在75 %~79 %;M:o穩定在6.5 %~8.0 %?；?000,(4051~53. .[2]喬宏芳.白雪峰.用.R.配煤之實(shí)踐[]懋料與化工.2000,(2):69.3結語(yǔ)[3]線(xiàn)葵娟,賈建成.路維民煤巖分析在焦化生產(chǎn)中的應用[J].燃料與化工,200. (2):79~80.配煤理論決定配煤參數;配煤參數決定焦炭質(zhì)量。(上接第19頁(yè))2.2 Lurgi 低壓甲醇合成工藝比ICI低壓甲醇合成中的動(dòng)力消耗比Lurgi 低壓甲醇合成工藝要大;且工 藝可更有效地提高產(chǎn)品質(zhì)量和原料氣的單程轉化有關(guān)設備管道的尺寸也要比I.urgi低壓甲醇合成工率。藝的大,其一次性投資也要比Lurgi低壓甲醇合成2.3 L.urgi 低壓甲醇合成工藝比ICl低壓甲醇合成工藝多。工藝動(dòng)力消耗低,生產(chǎn)成本也較低。2.4Iurgi低壓甲醇合成工藝還能利用反應熱副.2結論產(chǎn)中壓蒸汽，能量的利用比ICI低壓甲陳合成工藝更為有效。2.1 L.urgi 低壓甲醇合成工藝反應床層的溫度比2.5 ICI 法最大的特點(diǎn)是合成塔結構簡(jiǎn)單,材料沒(méi)ICI低壓甲醇合成工藝的床層溫度更易于控制和調有特殊要求,設備易制造;而Lurgi甲醇合成塔管材節,并且反應床層溫度的分布也更合理,因而催化劑采用雙相不銹鋼,加工較復雜?；钚愿?時(shí)空產(chǎn)率比ICI法高一倍左右。全國大型合成氨裝置第十五屆技術(shù)年會(huì )在山西天脊集團隆重召開(kāi)全國大型合成氨裝置第十五屆技術(shù)年會(huì )于2001年10月26日至28日在山西天脊煤化工集團公司隆重召開(kāi).出席本屆技術(shù)年會(huì )的140多名代表來(lái)自全國22個(gè)大化肥企業(yè)、14個(gè)設計研究院和公司以及中石化、中石油機關(guān),中國化工信息中心等單位.此次會(huì )議介紹了當前國內外化肥生產(chǎn)和市場(chǎng)形勢，重點(diǎn)分析研討了我國加人WTO.中國放開(kāi)化肥市場(chǎng)后大氮肥行業(yè)面臨的新悄況、新問(wèn)題和應對策略,是當前我國化肥領(lǐng)城中一次具有深遠意義的重要會(huì )議.這是新世紀大氮肥行業(yè)的第一次盛會(huì )。與會(huì )代表就原料和產(chǎn)品結構調整思路、改造方案以及如何深化改革、轉機建制、提高企業(yè)在市場(chǎng)經(jīng)濟中的競爭能力,以求在全球經(jīng)濟-體化進(jìn)程中繼續生存與發(fā)展等同題進(jìn)行了交流與討論。交流了近兩年各企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)情況;重大技改技措項目的實(shí)施情況和運行實(shí)效:主要動(dòng)靜設備、DCS系統和常規儀表的運行、維護和更新改造情況。各企業(yè)的代表們還認真剖析了近兩年發(fā)生的奧型重大事故.挖掘了事故發(fā)生的根源.提出了具體防范措施。代表們認為.在目前化肥市場(chǎng)不旺、企業(yè)實(shí)施全面改革、人員精減、職工思想波動(dòng)的實(shí)際情況下,更要高度重視安全生產(chǎn),嚴格管理，加強教育,認真落實(shí)各項規章制度和操作規程,確保裝置安全穩定運行。與會(huì )代表在天脊煤化工集團公司現場(chǎng)生產(chǎn)裝置區域實(shí)地考察過(guò)程中,對該公司以煤為原料從德國魯奇公司、林德、托普索、法國液空公司等國家引進(jìn)專(zhuān)利技術(shù)和先進(jìn)生產(chǎn)設備、年產(chǎn)30萬(wàn)噸大型合成氨裝置產(chǎn)生了濃厚興趣,他們與該公司專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員對尚屬世界上首例魯奇大型加壓氣化爐用于大型合成氨裝置的加壓氣化系統、低溫甲醇洗系統、液氮洗系統等方面的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了深人探討.從中借鑒該公司對這套達產(chǎn)達標合成氦裝置的技術(shù)創(chuàng )新舉措和管理先進(jìn)經(jīng)驗。王愛(ài)軍