托普索甲醇合成技术的应用与实践

第11卷第4期2013年7月VOL 11 NO 4July 2013托普索甲醇合成技术的应用与实践王剑锋(陕西咸阳化学工业有限公司,陕西咸阳,71200摘要:介绍托普索甲醇合成技术在咸阳化工的应用情况。通过生产实践证明,托普索甲醇合成技术具有工艺先进、设计合理、系统能耗低,催化剂具有很高的选择性、活性和稳定性,具备良好的操作稳定性和弹性范围关键词:甲醇合成催化剂应用性能考核中图分类号:O64文献标识码:B文章编号:1674-8492(2013)04-071-03陕西咸阳化学工业有限公司(简称咸阳化工)60成装置,托普索公司工艺设计仅使用了43M3催化万ta甲醇装置以煤为原料,采用多元料气化制取合剂,其设计能力能否在实际生产中达标,当时咸阳成气粗原料气,经过低温甲醇洗净化获得合格的合化工是有些怀疑。后来的生产实际证明,这种怀疑成气,在甲醇合成装置中合成为粗甲醇。甲醇合成装是多余的。置引进了托普索甲醇合成技术,采用一台管壳式反应器,装填MK-121甲醇合成催化剂。2010年1月142甲醇合成装置简述日升温还原结束,1月21日投入生产,截止到20122.1工艺流程简述年4月30日,实际运行时间共计约7968h,累计生产来自低温甲醇洗工段的新鲜原料气,与来自氢甲醇43.03万t。运行期间,甲醇合成装置表现出良好回收的渗透气(富氢气)混合,进入合成气压缩机的操作稳定性、较高的转化率和催化剂活性,以及较段升压至合成压力,随后和喷入的一小部分高压锅好的适应性。炉给水混合,一起进入第一原料气中间换热器,被来甲醇合成技术的选择自甲醇反应器的气体加热,原料气预热后进入脱硫罐脱除COS和HS甲醇合成装置是甲醇生产关键工序之一,关系脱硫罐是一个装有ZnO脱硫剂的简单的固定床到整套生产装置经济效益的优劣。其中起核心作用反应器,采用托普索HZ-5型催化剂。的是催化剂的性能和由催化剂性能决定的合成效率、来自循环气压缩机的循环气,在第二原料气中循环倍率、合成气消耗,及由此决定的装置规模——投间换热器被预热后,与来自脱硫罐的原料气混合。资大小和动力消耗。混合后的合成气由顶部进入甲醇反应器,进行甲醇咸阳化工在2005年项目筹建时,对国内、国外合成反应甲醇合成技术和甲醇生产企业进行了广泛的调查。合成反应器出口反应气体的温度约为230~259℃当时以华东理工大为代表的绝热一管壳外冷复合型出塔气分为两部分,分别在第一和第二中间换热器甲醇合成反应器,有运行业绩的最大规模是20万t被合成新鲜气和循环气冷却,再进入循环水冷却器甲醇Aa以杭州林达公司开发的均温型甲醇合成反应中被进一步冷却至40℃。此时大部分甲醇冷凝下来,器技术,有2套20万t的运行业绩;国外商业化经典气液混合物在高压分离器中进行气液分离,粗甲酶低压气相法甲醇合成工艺技术主要有德国鲁奇、丹减压进入低压分离器进行闪蒸,除去液体甲醇中溶麦托普索、英国戴维和日本三菱瓦斯工艺等。其中以解的大部分气体后,粗甲醇被送往中间罐区的粗甲德国鲁奇、丹麦托普索和英国戴维技术较好,业绩较醇罐,再用粗甲醇泵送往精馏工段。多。经过多个回合与多家专利商的技术谈判,最终确系统排出的弛放气,进入氢回收装置回收氢气。认采用托普索公司甲醇合成技术。甲醇合中国煤化工的饱和水汽移但对于60万t甲醇a(300天)生产能力的合出。副产27YHCNMHG王剑锋:托普索甲醇合成技术的应用与实践第4期22主要设备简介3.3催化剂还原设备名称设备规格MK-121型甲醇合成催化剂,是以氧化铜为主体脱硫保护反应器d290×94×6375V=148.4m的铜锌铝系催化剂。使用前须经过还原才具有活性催化剂容积V=45.1m3工业上一般采用合成气,或纯氢气进行催化剂的还甲醇合成反应器Φ3905×69×770催化剂容积V=43.1第一中间换热器Φ1100×59×10375(立式、列管式)F=876.1m2原,单纯采用氢气的还原反应式如下二中间换热器Φ1658×79×15020(立式、列管式)F=1741m2CuO+H2→Cu+H20△H450K=-89.00kJ/mol水冷器卧式、列管式F=2375m2氧化铜的还原也可以采用CO,须注意的是,由高压分离器中2400×76×3845,V=2lm3于CO参与的还原反应热效应,是用H2作为还原剂低压分离器1600×8×5350,V=11.9的两倍,在采用含有CO的合成气进行催化剂还原合成塔汽包Φ2400×43×1000,V=49.2m3时,应当适当调节较低的CO浓度,保证催化剂安全。新鲜气压缩机2250mV=5090kW进口:52Mpa,出口:9.05Mpa010年01月09日至01月14日,在托普索公循环压缩机=453181Nm/h司专家的指导下,咸阳化工进行了甲醇合成催化剂进口:8.5Mpa,出口:905Mpa,11200mm的还原。本次还原采用了外购氢气,由钢瓶提供,以进气流量29.498tht=380℃蒸汽透平驱动机压力25MN2kW空分装置提供的氮气作为载体。催化剂床层的温度由汽包压力来控制。还原过程中,托普索专家现场指3甲醇合成装置生产情况介绍导,并用便携式在线氢分析仪,对合成塔入口及出口气体氢浓度进行分析。31MK-121甲醇合成催化剂物化性能33.1还原的条件CuO(wt%)系统压力0.5-0.7MPa(G)znO(wt%)21-25温度最高230℃AlO,(wt %)8-10空速400~600Nm3/h规格6×4mm还原气含0~4%(V%)H2的N2堆密度(kgl)332还原过程操作温度200~310℃(1)系统氮气充压至0.3MPa,启动压缩机,投人操作压力4.0-12.5Mpa开工加热器32催化剂的装填(2)合成塔出口温度达到90℃时,投入托普索公甲醇装置有1台d3905mm合成塔,列管规格为司提供的氢气在线分析仪器,对仪表进行了校验。d44mm×2mm×7700m,共4405根。甲醇合成塔(3)合成塔入口温度150℃,出口约190℃,开始内装填托普索MK-121型催化剂,装填工作是在托加入氢气,H2浓度控制在0.5%,并逐步增加到1.5%普索专家的现场指导及检査确认下进行的。数量及至此还原进程持续8h装填情况见图1(4)在出口温度稳定的情况下,逐步提高H2浓度到2%。持续24h,期间床层热点温度最高升至240℃温升60℃。为了控制还原速度,压缩机防喘振回路阀MK-121,6×4mm全开(5)第32~56h,压缩机防喘振回路阀开度控制到75%,分离器收集到的水分量与理论量一致。第43h已经有少量氢气穿透床层。12”瓷球,1.2m3当入口氢气含量和出口氢气含量相同时,汽包压瓷球,356m层10×10×2丝网力缓慢增加到2.4MPa(床层温度220℃C),而氢气含量维持在2%,以确保床层顶部催化剂被全部还原。2瓷球,8.31m3(6)在出口什H中国煤化工H2浓度提图1催化剂装填示意图高到4%-6%CNMHG被还原4神举峭技73(⑦)还原结束后,系统用氮气进行置换,出口温o12年上半年累计生产甲醇325780.48,甲醇度控制在220℃合成装置运行平稳,副产物非常低,在1200pm以下3.3.3还原曲线合成塔出口温度控制在238℃,碳效率达到97.7cCO转化率最高达到83.5%,表现出良好的性能特征。装置最大负荷达到110%,见表2。表2MK-121催化剂初期和中期运行数据入塔气体组成CO粗甲(v%)新鲜循环操作操作日期T人口温度压力转化醇率产量H CO CO, NNm/hNm3/h℃Mpt/hT汽包H人口2010.1.2273.507.582.049.53628691131002254.582.129.84-202468101214161820222426283032343638404244464850525456582010.7.2774.3112,731487.621515812758002356.883,366,42011.122176.6212.203.466832036253660002357981691.74生产情况介绍2011.122675.3111983.227432018103630002358083.591.12010年1月14日甲醇合成催化剂还原结束,直0123030086867192838617923779754896到1月21日气化装置投料产出合成气,甲醇合成装012.5.970.2717.711987.621968973610002377977387.0置产出合格甲醇。试生产期间,甲醇装置一直处于低负荷运行状态,最高负荷70%,全年共生产34544h,5结束语生产甲醇10.99万t。2011年1~9月,系统消缺整通过两年来运行实践证明,托普索甲醇合成技改,2011年9月再次试生产,11月达到满负荷运行,术工艺先进,设计合理,系统中设计的脱硫保护器l1年12月对系统进行了性能考核。装置各项技术指对保护合成催化剂、延长催化剂的寿命起到了很好标基本达到设计值。表1是性能考核结果的作用。总体上实现反应器设计与催化剂性能紧密表1性能考核结果的结合,系统高效、可靠工艺技术指标设计值实际生产值MK-121催化剂的CO转化率达到或超过了设1甲醇反应器出口甲醇浓度(v%)1463计指标,催化剂具有很高的选择性、活性和稳定性,具循环倍率1.77~2.261.8-1.9备良好的操作稳定性和弹性范围。经济技术指标先粗甲醇高级醇含量(wt%)0.17-0.25<0.12%进,可实现低能耗、低消耗、低三废排放,低成本运行合成气消耗(Nm为)目标,经济效益显著。压缩机动力蒸汽消耗(25MPa533,430.6360℃,Uh)付产蒸汽量(th)作者简介:王剑锋(1971-),现供职于陕西咸阳化学工业有限合成塔压降(kPa)170~300170公司质量技术部,从事化工工艺技术管理工作。The application and practice of Topsoe methanol Synthesis TechnologyWANG Jianfeng( Shaanxi Xianyang Chemical Industry Co, Ltd, Xianyang, Shaanxi, 712000)Abstract: This paper introduces the application of Topsoe methanol synthesis technology in Xianyang Chemical Industry Co, Ltd. It is provedthrough the production practice that with advanced technology, reasonable design, low energy consumption, high selectivity, activity andability of catalyst, Topsoe methanol synthesis technology has favorable operation stability and elastic range.Key Words: Methanol Synthesis; Catalyst; Application; Performance Assessment中国煤化工CNMHG任编辑:杨静)