均温型甲醇合成塔在大型甲醇装置中的应用 均温型甲醇合成塔在大型甲醇装置中的应用

均温型甲醇合成塔在大型甲醇装置中的应用

  • 期刊名字:化肥工业
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  • 论文作者:张安平,王学军,周传华,赵金龙
  • 作者单位:陕西渭河煤化工集团有限责任公司,杭州林达化工技术工程有限公司
  • 更新时间:2020-03-17
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论文简介

第36卷第1期化肥工业2009年2月均温型甲醇合成塔在大型甲醇装置中的应用张安平' ,王学军' ,周传华2 ,赵金龙”(1.陕西渭河煤化工集团有限责任公司渭南71400; 2.杭州林达化工技术工程有限公司310012)摘要介绍了03 000 mm均温型合成塔在200 kVa甲醇装置上的运行情况。两年来的实际运行情况表明,均温型合成塔具有床层温度分布均匀、操作弹性大、CO单程转化率高( >75%)、结构简单等特点,应用前景广关键词均温型甲醇合成塔应用总结Use of Uniform-Temperature Methanol Reactor in Large Methanol UnitZhang Anping' , Wang Xuejun' , Zhou Chuanhua2 , Zhao Jinlong2(1. Weihe Coal Chemical Group Co, Ltd. of Shaanxi Province Weinan 714000;2. Hangzhou Linda Chemical Technology Engineering Co., Ltd. 310012)Abstract A description is given of the operation of a 03 000 mm uniform-temperature reactor ina 200 kt/a methanol unit. The actual operation for two years shows that the reactor has the features ofuniformn distribution of temperature in the bed, high flexibility in operation, high single-pass Co con-version ( > 75%), and simple structure, so it has broad prospects for use.Keywords uniform-temperature type methanol reactor use sum-up陕西渭河煤化工集团有限责任公司200 k/a二级废热锅炉( E2704)换热后进入中间换热器甲醇装置以6.5 MPa德士古水煤浆加压气化技术(E2701)管程,与换热器壳程的入塔气体换热后为龙头,采用耐硫变换、低温甲醇洗制备合格的甲进入水冷器(E2702A/B)进一步冷却,温度降至醇合成气,整个过程实现等压合成。其中甲醇合40 C以下进入甲醇分离器( V2702),分离出的液成装置的关键设备甲醇合成塔采用了具有自主知体粗甲醇经减压闪蒸除去溶解在其中的大部分气识产权的杭州林达公司的均温型甲醇合成塔,甲.体后送粗甲醇贮槽( V2712A/B)。醇合成系统工作压力为5.2 MPa,合成塔内装填从V2702上部出来的气体作为循环气大部NC307型低压甲醇合成催化剂50 m' ,系统副产分返回循环气压缩机(C2701),经加压后循环使1.0 MPa和0.34 MPa低压蒸汽。用。另有一小部分气体作为弛放气,先通过弛放气洗涤塔(T2701)用密封水洗涤吸收其中的甲醇1工艺流程蒸气,再经弛放气压缩机( C2702)加压后送老厂采用德士古水煤浆加压气化技术生产的水煤变换工段回收。.气经耐硫变换、低温甲醇洗之后进入脱硫剂罐甲醇合成工艺流程框图如图1所示。(V2701) ,经常温氧化锌进一步脱硫后 ,与来自循环气压缩机出口的循环气混合,然后进人中间换合成系统主要设备热器(E2701)壳程,与来自二级废锅( E2704)的甲醇合成系统主要设备见表1。高温出塔气体换热,换热后的气体(约110 C)从03 000 mm均温型合成塔顶部进入甲醇合成塔( R2701),反应后的气体从R2701底部排出。03000mm均温型合成塔结构如图2所示。出R2701的气体经一级废热锅炉( E2703)、进塔气由上部进入合成塔,经多根引气管进人上9第36卷第1期化肥工业2009年2月新勺-V27o]- -[E2701}-R2701]昌他放勺-E2703]回1图[E2702[270V2703- Jv201图1 甲醇含成工艺流程框圈表1甲醇合 成系统主要设备设备名称规格、型号/mm数量/台甲醇合成塔03 00x14000.开工加热器01 200 x28 x5643-级废热锅炉011 488/02 400 x44/25 x 10 3991图203 000 mm均温型合成塔结构简圉二级睃热锅妒011 488/02 400 x44/25x11 399中间换热器81 600x40 x16008进是成功的。水冷器01 600 x56x13 653 .4催化剂的升温还原情况甲醇分离器02 400 x12 x6520闪然解(02 400x16 x7316催化剂升温还原过程所使用的还原气是本公循环机4V-1S司合成氨装置液氮洗分子筛后的净化气,其压力集气环,然后均匀分布至多排下行管与催化剂层为5.2 MPa,其组成(体积分数)为:CO 2.6% ,H2换热,再并人下集气环,均匀分布至多排上行管与96. 5%。系统采用氮气循环,催化剂还原压力根催化剂层再次换热,达到反应温度后出上行管进据循环机的最大打气量控制在0.7 ~0.8 MPa。人催化剂层进行合成反应并与管内冷气换热,反2006年5月5日13 :00起开始升温,至5月应气由下部出塔。合成塔内装有4根测温热电7日17:00,共耗时52h,出物理水2508.72kg。偶,共设28个测温点,同平面4个测温点,按不同5月7日17:00开始加氢还原,截止5月11日插人深度均匀分布于7个平面,从而有利于操作15:30还原结束,共耗时94.5h,还原阶段累计人员更好地掌握催化剂层的反应情况和温度分出水11 264. 65 kg。初次加氢人塔气含氢体积分布,以便进行相关操作。数为0.52% ,还原结束前小时出水量小于8 kg达该均温型合成塔是林达公司由02 000 mm7h,还原结束时合成塔进、出口气含氢体积分数型合成塔直接放大至03 000 mm型,虽然存在一-分别为21.22%和21.00%。NC307 型甲醇合成定的风险,但经过近两年的实际应用,表明放大改催化剂升温还原情况见表2。表2 NC307 型甲醇合成催化剂升温还原情况阶段时间/h塔出口升温速率/进塔气含H2入塔压力/人塔气流量/ 出水速事/出水量/阶段累计温度/C (C .h-")体积分数/%MPa(m'/.h-1)_ (kg.h-') .7室温-70-7.0157.403870~ 170-3.040~ 14020 120. 801452170 .0.07-40230.5210170 ~ 1800.20.2-0.5.790 00070 -25090031. 12还110 180 - 1901.59.0- 19.00863.97146190 -210-0.720.01-2010 369. 5620166 210 - 225i:1)升温阶段出水总址2 508.72 kg,还原阶段出水总it 11 264.65 kg.升温还晾总出水针13 73.37 kge1第36卷第1期化肥工业2009年2月.在整个升温还原过程中,出水均匀,温度易于使系统压力不断下降,导致前、后系统压差增大,控制且分布均匀,催化剂还原较彻底,且做到了低无形中增大了新鲜气量,反应随之更加剧烈,如此温下多出水。升温还原结束后的床层温度分布见形成恶性循环。表3。均温型反应器在出现此类问题时,处理起来表3升温还原 结束后的床层温度分布就体现出明显的优势:由于本身床层温差小,就允T-778.14TI5-211228许快速降低反应器人口温度,增大循环量,从而有218.216. 7214.3217.2效降低床层温度,以稳定系统反应,而又不会因人220.4219.0217.5220.1口温度降得过低而导致床层局部垮温或整体垮218. 1218.5220.6温,这对稳定生产是非常有利的。220.2220.0220.9221.0220.8221.4在装置运行初期,由于操作人员缺乏操作经219.2222.8验,在前系统工况大幅度波动时,为了控制床层不219.3222. 0超温,大幅降低反应器入口温度,又为了防止床层温度~下降过快而减小循环量,造成人塔气体温度5甲醇合成系统运行情况总结过低且分布不均匀,使整个床层换热不均匀,最终(1)系统导气及轻负荷生产出现局部温度下降而另外一部分温度上升的偏温甲醇装置于2006年5月11日23 :00导气进现象。在处理这类问题时,充分考虑了均温型反行生产。导气前催化剂床层温度已升至220 C左应器的特点,通过不断提高人塔气温度,同时加大右,温度分布均匀,系统压力0.6 MPac随着新鲜循环量以利于气体入塔后的均匀分布,使入塔气气量的增加,系统压力不断上升,当系统压力达到与整个床层均匀换热,从而将低温部分的温度慢约1.0MPa时,催化剂床层温度开始出现上升趋慢提起来,而又能减缓高温部分温度的上升趋势,势,表明反应已开始进行,随即采取不同手段调整最终将整个催化剂床层温度调整至趋于均匀。床层温度,以优化系统反应。12日13 :00甲醇分总的来说,均温型反应器在温度控制上是比离器出现液位,表明已产出粗甲醇产品,随后系统较容易的,操作弹性大,对合成气的质量有很强的进入低负荷生产。低负荷下的生产情况见表4。适应性。表4低负荷下的生产情况(3)系统结蜡情况项目生产情况对于均温型反应器,由于催化剂床层温度分新鲜气21 400 m'/h(标态) ,24.1 C,5.17 MPa布均匀且利于控制,减少了副反应的发生,从而大循环气143 000 m2/h(标态) ,30.2 C ,3.23 MPa大减少了石蜡的生成。2007年5月装置大检修人塔气139.6 C,3.22 MPa时,共清理出石蜡约30 kg。据了解,使用同样催224.6 C ,3. 16 MPa,q(H2) =87. 49%化剂而使用不同甲醇合成反应器的装置,石蜡的中(C0) =1.00% ,中(CO2) =0.38%T1-7/C 234.8.242. 5,235.4 ,236.4,232.7 228.6.226.6 5生成量明显多于本套装置。78-14/C 232.3,239. 1 ,234.6 ,25.2,226.3 224.9.221.4(4)装置性能考核T15-21/心234.0.243.2,241.2,236.8 ,33.0.230.8.232.3甲醇装置建成投产以来,由于种种原因,系统T22-28/C 29.3.239.5,241.9.236. 320.22.7.223.6一直处于低负荷运行状态。为了尽早实现达标达(2)反应器温度的控制产,并在2007年大检修前将所有问题暴露出来,由于采用德士古水煤浆气化工艺制气,来自对甲醇合成装置进行了72 h性能考核,性能考核气化装置的水煤气含CO体积分数高达30%左数据见表5。本次性能考核时间是2007年4月右其它惰性组分体积分数< 1% .且催化剂又处.10日至4月16日,其中4月13日下午甲醇合成于初期高活性阶段,所以对有效组分的变化非常工段新鲜气量增至630 000 m'/h(标态),72 h甲敏感,稍不注意就有可能出现温度快速上升。生醇总产量为1 902.81,平均日产量为634.3t,平产初期曾频繁出现此现象,前系统CO体积分数均负荷率为97.6% ,CO单程转化率达到75%以上涨0.2%,床层温度就开始上升,由于反应加剧上.并且催化剂床层温度分布均匀,热点温度基本11

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