甲醇合成结蜡寻因

2011年5月「技术词汇Th「 Vocabulary总第205期甲醇合成结蜡寻因陈程(新疆鄯善县中石油吐哈油田分公司甲醇厂838202)摘要本文通过对甲醇合成过程中引起的结蜡因素的分析找出导致某装置结蜡的直接原因是反应器内局部低温。关键词甲醇合成结蜡锅炉给水温度中图分类号TQ22312文献标识码B文章编号110407-5729Investigation on the Cause of Wax Producing in Methanol SynthesisChen Cheng(Xinjiang Shanshan County Methanol Plant of PetroChina Tuha Oilfield Branch 838202)Abstract This analysis the factors that cause the borning wax in the process of the methyl alcohol, and to find out thedirect reason to cause to equip borning wax, it is the part low temperature inside the reactorKeywords Methyl alcohol synthesize Knot wax The water to enter the boiler Temperature引言反应向生成高级烷烃的方向移动结蜡的机率也越大。因为石蜡本文提及24万吨/年甲醇装置是在原8万吨/年甲醇装置类长链烃生成反应是一个体积减小的反应,反应前后其体积收基础上扩建而成。在扩建过程中,对原有8万吨/年合成装置没做缩程度较合成甲醇反应更明显,且生成的烃类链越长反应前后改变而是另增加了一套16万吨/年的合成装置原有的8万吨/气体体积缩小优势越明显。年合成装置从建成投产到扩建停产的儿年时间运行均止常。因此提高压力有利于生成石蜡副反应的进行,反应压力越然而,装置于2009月扩建完成投运,原有的8万吨/高生成烃类的碳链越长,越有利于石蜡的生成。年合成在装置运行一段时间后,出现甲醇分离器液位控制难度3、反应气空速越来越大。液位控制阀开关幅度越来越大,但调节效果越来越甲醇合成过程中,合成气与催化剂接触时间的长短与合成差,不得不通过现场调节旁路阀开度来帮助调控,但不久又发现气在反应器中的流速有关,在设备一定的情况下,反应气量越旁路调节效果也越来越差。大,空速就越高,合成原料气与催化剂接触时间就越短,副反应2007年装置輪修对调节阀完运行过程中又出现了以前类就越少,产品纯度高;反之,反应气量越小,空速就越低,合成塔似现象,分离器液位控制难度随装置运行时间的增加而加大,且原料气与催化剂接触吋间长,转化率也越高,但副反应会增加,闪蒸气排放不及,闪蒸槽超压。2008年装置检修期间对该合成石蜡等副产物增多。装置进行检查发现液位调节阀和旁路阀基本被蜡封堵。因此提高空速有利于减少石蜡的生成。二、引起合成结蜡的因素4、合成气组成合成催化剂合成的组成对石蜡的生成有较大影响。在生产过程中如果实验表明在较低的反应温度下,如果锏基催化剂床层中含进塔气温控制得过高,合成原料气中的水蒸气就会在含带铁的有极少量铁、钻、镍等第八族元素就会使生成烃类物质的副反催化剂作用下与CO反应产生石蜡同时还会生成乙醇。入塔合应增加,则在合成反应器中生成烃类而导致结蜡成气中CO含量越高,副反应增多,生成脂肪烃类机会多,结蜡生产催化剂的过程中所使用的设备、管道有的是碳钢制成也就增多。的在沉淀的过程中也可能由所使用的蒸汽带入铁,进行沉淀物因此在催化剂使用后期,控制相对较低的CO含量有利于洗涤时,由于洗涤程度不够,很叮能将钠盐带入到催化剂中,铁、减少装置结蜡。镍、钠碱性金属是生成蜡的催化剂。5、合成反应温度催化剂在贮运、充装过程中与铁制容器接触,容器上的铁锈铜基催化剂具有活性强,选择性好,机械强度小,活性温度会粘附在催化剂表面或掺杂到催化剂中,如果在合成塔装填催范围窄等特点在低于其活性温度时,其选掸性明降低,生成化剂时未清除十净,也会进入合成塔。石蜡等副反应明显增加。因此在甲醇生产过程中合成塔反应温此外由于合成气中存在一定量的COCO容易与管道、设度控制得太低低干了催化剂的正常活性温度,在合成塔内就会备发生羰基化反应,而将铁元素带入合成系统发生生成石蜡的中国煤化工化剂正常活性温2、合成反应压力度的情况下进入CNMHG附近就会发生结合成反应气生成高级烷烃的反应是一个体积缩小的可逆反蜡反应运行过釆温度动过人,低温点低于∫催化剂正应因此从化学平衡的角度上看,合成甲醇时压力越高会使合成常活性温度,生成的粗甲醇屮就会带有大量石蜡。办公自动化杂志技术词汇2011年5月Vocabulary因此控制甲醇生产过程中反应器床层温度在其活性温度范因此在生产过程中,该反应器内一直存在局部低温,即一直围内,保证不低于催化剂活性温度有利于减少装置结蜡。有部分催化剂在活性温度以下工作,导致在该局部发生大量生三、原因分析成烃类的副反应,生成大量石蜡。为找出导致该装置结蜡的原因我们对装置扩建前后可能导2、装置低负荷运行致结蜡副反应增加的因素及相关参数进行了比较在装置正常运行过程中,由于原料气量不足,装置一直处于首先该装置所使用催化剂204年5月更换,到扩建停工仅低负荷运行该装置的实际运行负荷是900Nm3左右仅为用了17个月,远低于以前使用的4年,且从停工前的运行参数设计负荷的6428%,因此床层内空速相对偏低。看,该装置在用的催化剂还处于使用中期偏前期。在开工过程中,由于该装置的纯氧二段炉所需氧气必须在其次由于本装置扩建过程中联合压缩机没做更换,因此不一段炉投运正常产够足够蒸汽后才能开制氧装置,制氧装置要具备提高合成反应压力的可能,而实际运行中,由于生产负荷的4天时间才能产出合格氧气。因此在一段炉投运正常后,不能立提高,工艺气在管道压力降增加,合成系统反应压力不仅没升即投氧投二段炉,而是合成装置先引起开车,在5200高,反而有所降低。合成的实际反应压力比扩建前低了约5300m3h的超低负荷下运行直到4天后二段炉投运后,才能02MPa。下为扩建前后该装置合成系统压力对比表。进一步提负荷。所以从合成引气开车到投运正常要经历约5天序号的低负荷运行期,该期间的合成进气量仅为设计量的3%扩建前压力(MPa)64626453649164526466因此长时间的低负荷导致装置结蜡严重。扩建后压力(MPa)620162056.1986.1926.2133、开工阶段的间断上水由于该装置在投运二段炉前进料量低,仅为设计负荷的气体空速在扩建前后的实际运行过程中有较大变化,该装37.1%,且原料气组分差,反应气中甲烷含量接近30%,循环比置的设计满负荷进气量1400Nm3h,扩建前基本在设计负荷相对较大,反应产热量小,装置难以自热。在开工阶段一段炉投的8%以上运行,而在扩建投产后由于供气量的不足,正常运运正常到纯氧二段炉投运的这近10小时中,汽包只能采用间行时实际进气量为9000m3h左右为设计量的6428%。在断上水,且上水时间间隔长达五六小时,在此间隔期间约100℃0开工阶段进气量为52000~53000Nm3/h,约为设计的37%的上水在管线中被自然冷却接近常温,当再次上水时进入汽包下为扩建后该装置合成系统进气量表。的就有大量常温水,从而在反应器壳程局部出现远低于正常反序号应温度的低温点使该区域反应床层温度低于活性温度,导致在开工阶段进气量(Nm3)52678351964515261521698该低温区域发生结蜡副反应几率大大增加。正常生产进气量(Nm3h)90147.2890928912836898774因此开工过程中汽包间断上水是装置结蜡严重的主要原因。在该装置运行过程中,都是根据催化剂活性变化适时适度综上分析认为造成装置结蜡的直接原因是:1合成汽包上提高反应温度,因此在扩建前后该装置的催化床层表观温度并水预热温度不够导致反应器内出现局部低温;2开工阶段的较没有降低,下为扩建前后床层温度对比表。长时间的超低负荷带来的合成塔内空速低;3、开工阶段的间断上水导致的锅炉给水被冷却,引起反应器内局部低温;根本原因扩建前人口温度℃20712012022∞9825是:该套合成没有锅炉给水预热器。停工时「出口温度℃2421242524232427243扩建后入口温度℃20992106210.1211210.8五、结论投产时出口温度℃242.4243.52427243.8243.1根据以上分析得出以下结论:合成汽包锅炉给水不经过预热或预热温度不够而直接送入合成汽包,在合成塔内形成局部随后为找出结蜡原因适当提高了合成反应床层温度数据温度,由于该温度远低于催化剂活性温度使合成生成石蜡的副如下:反应增加,引起装置结蜡。因此控制适当的锅炉给水温度对减匚序号1234s少装置副反应减少装置结蜡有重要意义。人口温度℃223212821242262127参考文献出口温度℃244924562453245.52457[1宋维端肖任坚房鼎业甲醇工学M化学工业出版社029.四、结蜡原因2]邹仁鏊基本化工反应工程M]化学工业出版社,193通过以上分析,本人认为导致该装置结蜡的原因如下3]祁生鲁等.化学工程师技术全书[M]化学工业出版社1、锅炉给水温度低200L.10.在该装置扩建过程中,虽然对主工艺系统没做改变,但将锅4]谭天恩麦本熙丁惠华化工原理M化学工业出版社,炉给水系统进行了改变。扩建前该合成汽包的锅炉给水是先经1994过将脱盐水在除氧器中除氧加热到100℃,然后经独立的给水[5]蔡尔辅陈树辉化工厂系统设计M]化学工业出版社泵送到给水预热器预热到234℃后送入合成汽包;在扩建后该2004.9合成的锅炉给水没经过给水预热器,而是从除氧器出来后直接61徐述华有机化学M石油大学出版社,921经由水泵打入合成汽包。该汽包的表观压力为34-36MPa作者简介中国煤化工(G),对应的饱和温度应是240~243℃,但由于100℃的水无法陈程(CNMHG渠县人,工程师学在瞬间被加热到汽包压力对应的饱和温度,且由于其密度远大士。19989年单业仁大字(水)化字工程专业,毕业后一直于饱和水而迅速进入反应器反应区壳程,使该区温度降低。从事甲醇生产与工艺技术研究工作。万丹数据办公自动化杂志