均温型甲醇塔在渭化等压甲醇装置上的应用

氮肥技术2008年第29卷第5期均温型甲醇塔在渭化等压甲醇装置上的应用张安平王学军陕西渭河煤化工集团有限责任公司双甲车间渭南714000)周传华赵金龙(杭州林达化工技术工程有限公司310012)sAoso5ovM。 so5o9905.4。 wo5055942。摘要介绍了杭州林达公司的均温型甲醇合成塔在渭化20×10a甲醇装置上两年来的运行情况和陕西省科技厅的专家鉴定意见充分显示了国产化大型甲醇合成塔良好的应用前景。关键词均温型甲醇合成塔应用总结陕西渭河煤化工集团有限责任公司的20×化剂50m,并副产10MPa、0.34MPa两个等级的10ta甲醇装置是渭河集团公司适应市场需求,迫低压蒸汽。求多元化生产经营,为企业创造经济效益最大化1甲醇合成系统工艺流程的新建装置,为陕西省重点支持的化工项目,于由德士古水煤浆加压气化技术生产的水煤2003年6月筹备建设,2006年5月建成投产,并气经耐硫变换、低温甲醇洗合格后进入甲醇合成于2007年8月14日经陕西省科技厅鉴定。整套界区,先进入脱硫剂罐(V2701),经常温氧化锌进装置以65MPa德士古水煤浆加压气化技术为龙步脱硫后,与来自循环气压缩机出口的循环气头,经耐硫变换、低温甲醇洗技术制备合格的甲混合进入中间换热器(E2701)壳程与来自E2704醇合成气,整个过程实现等压合成。其中甲醇合(二级废锅)的高温出塔气体换热换热后的气体成装置的关键设备甲醇合成塔,采用了具有(约10℃)从顶部进入甲醇合成塔(R2701),反应自主知识产权的杭州林达公司的均温型甲醇合后的气体从R2701底部排出。成塔,甲醇合成系统工作压力为52MPa合成塔出R2701的气体经一级废热锅炉(E2703)内装南京化工研究院的NC307低压甲醇合成催二级废热锅炉(E2704)换热后进入中间换热器器与冷却塔设备,不仅可以达到节能节水的目器的传热效率,还可以延长蒸发式冷却器的使用标,而且对发电厂安全经济运行有着重要意义。寿命。4实际应用过程中可能存在的问题42腐蚀问题41结垢问题蒸发式冷却器壳体、换热盘管等由于常年处蒸发式冷却器的冷却流体环路封闭而不受于水与空气的潮湿环境下需要热浸锌处理或采环境污染的影响,只是相对而言降低了系统结垢用不锈钢材质,用镀锌钢的周期性钝化来防止的可能性。当水被蒸发时,原来存在的杂质还在“白锈”产生(白锈指积聚在镀锌钢表面上的白水中,水中溶解的固体的浓度会不断升高,如果色、蜡状和破坏锌层的腐蚀物)因浸锌不均匀或这些杂质和污物不能有效控制,就会引起结垢、厚度不够若部分地方出现腐蚀将会严重影响其腐蚀和泥浆积聚从而降低传热效率。为了达到使用寿命。因此在订货技术协议中应严格热浸蒸发式冷却器应用的水质要求使用时必须根据锌或不锈钢板的质量要求。实际情况釆取相应的水处理措施。应控制循环水5结语使用周期,通过排污来控制杂质的积聚。较先进在化肥、电力等高能耗行业中,采用蒸发式的冷却器都采用了防结垢技术如电子防垢除垢冷却器代替水冷器和冷却塔不但可以达到节能装置这些除垢装置基本能控制水垢的生成。但节水中国煤化工济运行以及提即使采用了防结垢技术也必须时刻注意结垢情高经CNMHG况,随时采取除垢措施,这样不仅可以提高冷却收稿日期:2008-07-04)第5期张安平等:均温型甲醇塔在渭化等压甲醇装置上的应用(E2701)管程,与换热器壳程的入塔气体换热,后又进入水冷器(E272A/B)进一步冷却温度降到40℃以下,然后进入甲醇分离器(V2702)进行气液分离。分离出的液体粗甲醇经减压闪蒸除去溶解在其中的大部分气体后送往粗甲醇贮槽(V2712AB)。从分离器上部出来的气体作为循环气大部分返回循环气压缩机(C2701),经加压后循环使用。另有一小部分气体作为弛放气,先通过弛放气洗涤塔(T201)用密封水洗涤吸收其中的甲醇蒸气,后经C2702(弛放气压缩机)加压后送往老厂变换回收。工艺流程方块图见图1。新鲜气脱硫剂罐R270中间换热器甲醇合成「E273V27E2702级废锅溶解气甲醇分离图2甲醇合成塔结构简图V2712甲醇贮槽测温热电偶,共设28个测温点,同平面4个测温图1甲醇合成工艺方框流程图点,按不同插入深度均匀分布于7个平面,从而2甲醇合成系统主要设备(见表1)有利于操作工更好的掌握催化剂层的反应情况豪1甲醇合成系统主要设备和温度分布,以便进行相关操作序号设备名称规格型号数量(台)渭化3000低压均温型合成塔是杭州林达1甲醇合成塔Φ3000×14000公司由Φ2000型合成塔直接放大为Φ3000型开工加热器◆1200x28×5643的,虽然理论上工业装置的放大存在一定的风级废锅Φ11488/2400×44/25x103991险,但经过在我厂甲醇装置上近两年的应用表明级废锅11488/2400×425×113991这次放大改进是成功的5中间换热器1600×40x160084催化剂的升温还原情况6水冷器Φ1600×56x13653催化剂升温还原使用的还原气是我公司合7甲醇分离器◆2400×12x6520成氨装置液氮洗分子筛后的净化气,压力为8闪蒸罐Φ2400x16x731652MPa,其组成(体积分数)为CO26%、H29循环机965%。系统采用氮气循环催化剂还原压力根据3Φ3000均温型甲醇合成塔循环机的最大打气量控制在07~08MPa合成装置的关键设备合成塔结构简图如图22006年5月5日13时合成系统开始升温,升所示。进塔气由上部进入合成塔,经多根引气管温过程共52h,出物理水250872kg。然后开始加进入上集气环,再均匀分布到多排下行管与催化氢还原至还原结束共945h,还原阶段累计出水剂层换热后又并入下集气环均匀分布到多排1126465k初次加氢人塔气氢浓度为052%,还上行管与催化剂层再次换热,达到反应温度后出原中国煤化工达,还原结束时上行管进入催化剂层进行合成反应并与管内冷合CNMHG22%和21%气换热,反应气由下部出塔。合成塔内装有4根升温还原情况见表2。氮肥技术2008年第29卷寝2渭化Nc307型甲醇合成催化剂升温还原情况◆守出升温速进气人塔压力八塔流量出人速率出水量阶段累计(℃)(℃h)B浓度温度(%) (MPa) (mh) (kg/h) (kg)升室温201574040-1402120.8007-4023052还170~180020.2-0.507-90000702509031.126110180-19086397Ⅲ36146190-210-071~20136956原Ⅳ2016621022注:升温阶段出入总量250872kg,还原阶段出水总量1126465kg,升温还原总出水量13773.37kg在整个升温还原过程中出水均匀温度易于况的继续进行。均温型反应器在出现此类问题时,控制且分布均匀,催化剂还原比较彻底,做到了处理起来就表现出明显的优势,由于床层温差小,低温下多出水。升温还原结束后的床层温度分布就允许快速降低反应器人口温度,增大循环量,从见表3。而有效地降低床层温度,以稳定系统反应,而又不3催化剂床层温度(℃)怕人口温度降的过低而导致床层局部垮温或整体T1-721892204220422022210221.42208垮温,这对稳定生产是非常有利的。T-14216.72190218.1220.0220.8220.6220.6在装置运行初期,由于前系统工况大幅度波T-21214327521852190218521922193动加之操作工缺乏操作经验曾导致催化剂床层T22282172201206209221.42228220出现了几次偏温情况。操作工为了控制床层不超5甲醇合成系统的运行情况总结温,大幅度降低反应器入口温度,又为了防止床层(1)系统导气及轻负荷生产温度下降过快而减小循环量造成入塔气体温度我厂甲醇装置于2006年5月11日23:00过低且分布不均匀使整个床层换热不均匀而最导气进行生产。导气前催化剂床层温度已升至终出现局部温度下降,另外一部分温度上涨的偏220℃左右,分布均匀,系统压力为06MPa,随着温现象。我们在处理这类问题时充分考虑了均温新鲜气量的增加系统压力不断上涨,当系统压力型反应器的特点不断提高入塔气温度,同时加大上涨至大约10MPa时,催化剂层温度开始出现循环量以利于气体人塔后的均匀分布,使入塔气上涨趋势,表明反应已开始进行,随后采取不同与整个床层均匀换热,从而将低温部分的温度慢手段对床层温度进行调整控制,以优化系统反慢提起来,而又能减缓高温部分的上涨趋势最终应,在12日13:00时甲醇分离器出现液位,表明将整个催化剂床层温度调整趋于均匀。总的来说已产出粗甲醇产品,随后系统即进入低负荷生均温型反应器在温度控制上是比较容易的操作弹性大,同样适用于优质合成气。(2)对于反应器温度的控制(3)系统结蜡情况由于我厂采用德士古水煤浆制气,从气化装对于均温型反应器,由于催化剂床层温度分置来的水煤气中c0含量高达30%左右其他惰布均匀,且易于控制减少了副反应地进行,从而性组分含量<1%,催化剂又处于初期高活性阶大大减少了石蜡的生成,2007年5月装置大检修段所以对有效组分的变化非常敏感,稍不注意时共清理出石蜡约30kg,对比使用同样催化剂而就有可能出现温度快速上涨。在生产初期就频繁使用不同甲醇合成反应器的装置,石蜡的生成量出现此类现象前系统CO上涨0.2%床层温度就少,对生产没有影响。开始上涨,由于反应加剧系统压力就不断下降4)装置性能考核导致前后系统压差增大,无形中新鲜气量就增大中国煤化工来由于种种原了,随之反应就更加剧烈如此形成恶性循环这因的CNMHG行状态,为了尽就要求必须尽快将系统反应控制住,遏制这种情早实现达标达产,在2007年对甲醇合成装置进行第5期张安平等:均温型甲醇塔在渭化等压甲醇装置上的应用了72h性能考核新鲜气量加至6300Nm}h,三天6压力和温度(8月14日现场数据甲醇总产量为19028t,平均日产量为6343t,平均负荷率为97.6%,C0单程转换率达到75%以项目循环机合成塔催化剂层温度上,且催化剂床层温度分布均匀,热点温度基本进口出口进口出口进床层热点底部稳定在252℃左右,平面温差<15℃,轴向温差压力(MPa)4484.804.76457<19℃,基本达到设计值。只是由于前系统和弛温度(℃)3384061092440242626002483放气压缩机的原因,甲醇合成系统没有加至满负表7气体成分荷,但从性能考核数据来看,待影响问题解决后Hy甲醇装置达到设计能力是毋庸质疑的。进塔气(%)9041.5284.87性能考核数据(2007年4月15日10:00)如出塔气(%)1.16下。新鲜气62800Nm沿h温度252℃压力508MPa鉴定意见认为“该项目开发研究的气冷均循环气27400Nmh温度363℃压力488MPa温大型甲醇合成塔及甲醇合成技术成功应用于入塔气温度984℃压力485MPa水煤浆加压气化为原料气的等压合成工艺。在强入塔气组成(%)H28467c07.32CO2068放热条件下,具有固定床甲醇合成床层径向和轴出塔气温度22.7℃压力465MPa向的温度均匀、温差小操作稳定、控制方便、催出塔气组成(%)H28813c01,25C02043化剂生产强度大C0转化率高等优良性能。”;温度们-7(℃)231,2235.6242.9243.8“本项目研制开发出年产20万吨甲醇的大型均241.5245.7233.8温型甲醇合成塔,在结构上通过上下行冷管的优温度T8-14(℃)2343235.1240.1223化设计,达到了缩小轴向和平面温差提升热点226.72265221.2温度位置的目的;催化剂装填在管间,装填系数温度T15-21(℃)24.2250.1253.82497达70%以上,反应器体积小壳体和内件自由伸24642413243.5缩,避免了热应力;壳体结构设计合理,简单可温度T228(℃m293233424642421靠,催化剂装卸方便制造安装维修容易;用低合235.82344222.6金钢和国产不锈钢替代进口双相不锈钢,大大降(5)陕西省科技厅科技成果鉴定低了投资。”;“工厂运行表明该合成塔完全满足200年8月14日陕西省科技厅组织并主水煤浆加压气化和等压合成工艺各项运行及经持对列陕西省重大科技项目的陕西渭河煤化济指标良好,为煤制甲醇装置大型化提供了成功工集团有限责任公司和杭州林达化工技术工程示范。”;“其整体技术达到国内同行业领先水平有限公司共同完成的“均温型甲醇合成塔的大型属于甲醇合成塔的重大技术创新。”;“建议进一化研究开发”项目进行了科技成果鉴定。科技鉴定几天的甲醇合成运行数据见表4、步加大推广应用并完善系统工艺及装置的配套表5表6、表7。性能。”。6结语日期班(t)二班()三班()日产()渭化甲醇装置,2007年曾创下了连续运行8月11日20862174227.82653.84100天的骄人成绩,进出塔CO差值高于6%,8月12日204521262128562995cO单程转换率达到75%以上;装置负荷率一8月13日21769223.30659.82直保持在80%以上,现在平均日产精甲醇550三日平均值64786以上。表5气量(8月14日现场数据原料气量(收稿日期:2008-07-17)循环气量放空气量(10Nm/h)(10/ h)(Nm h)中国煤化工63226.666134CNMHG