低压甲醇生产工艺技术

第1期(总44期)河北能源职业技术学院学报No. 1(SumNo 44)2012年3月Journal of Hebei Energy Institute of Vocation and TechnologyMar.2012低压甲醇生产工艺技术刘旭(大同煤矿集团,山西大同037003)摘要:本文介绍了5万吨甲醇低压法的生产工艺流程及各工艺的目的。低压法甲醇合成塔的主要特点是采用管束式合成塔。这种合成塔温度几乎是恒定的,温度恒定的好处一是有效地抑制了副反应;二是催化剂寿命长,由于温度比较恒定,因此当操作条件发生变化时,催化剂也没有超温危险,仍可安全运转。关键词:变换;脱碳;精脱硫;合成;精馏中图分类号:0623.41文献标识码:A文章编号:1671-3974(2012)01-0062-03Low-pressure Methanol Production TechnologyLIU XuDatong Coal Mine Group, Datong 037003, China)Abstract: This article describes the low-pressure production process of 50, 000 tons methanol. The mainfeature of Low pressure methanol synthesis reactor is the use of tube bundle reactor. This reactor is almostconstant temperature. One benefit of constant temperature is in inhibiting effectively the side effects; theother is a long catalyst life The temperature is relatively constant, so when operating conditions changethe catalyst does not risk over-temperature, still keeps safe operationKey words: transform; decarbonization; fine desulfurization; synthesis; rectification甲醇生产的原料大致有煤、石油、天然气等。从后工序设备投资增加;同时,由于外加蒸汽较多,未长远的战略观点来看,世界煤的贮藏量远远超过天反应的蒸汽必须被水冷却,使水蒸汽和循环冷却水然气和石油,我国情况更是如此,将来以煤制取甲醇消耗增加,系统能耗较高。的原料路线终将占主导地位。甲醇生产技术发展趋我厂采用全低温变换工艺,人炉煤气要求的汽势之一是单系列、大型化。随着由汽轮机驱动的大气比低,蒸汽消耗低,所以煤气能全量通过催化剂床型离心压缩机研制成功,为合成气压缩机、循环机的层,有利于有机硫的转化;系统操作温度比中温变换工大型化提供了条件。国内外大多数甲醇装置都是与艺低100℃左右,从而使设备、管道尺寸投资省。缺点其它化工产品实现联合生产的,甲醇装置成为大型是对原料气总硫有一定要求,会增加前脱硫工序负荷。化肥厂或石油化工厂的一个组成部分,其中具有代1.1变换的目的和任务表性的是合成氨联产甲醇与城市煤气联产甲醇。将造气来的煤气中的CO在变换催化剂的作用生产甲醇的方法有多种,早期用木材或木质素下转化成CO2,同时获得H2,为后工段提供合格的原干馏法制甲醇的方法,今天在工业上已经被淘汰了。料气。目前工业上几乎都是采用一氧化碳、二氧化碳加压CO变换的反应原理:CO+H2O=CO2+H2+催化氢化法合成甲醇。5万吨甲醇采用铜基催化剂,41KJ/mol合成压力为SMPa的煤气化方法。通过变换、脱碳、1.2变换气体流程精脱硫、合成工艺合成甲醇。由压缩二段来煤气首先进入油水分离器,分离1.变换工艺掉气体中的油雾,煤焦油等杂质后,进入热交换器常用的变换工艺有中温变换和耐硫低温变换两与中温水解炉出来的变换气换热后进入中间换热器种。中温变换优点是投资较少。缺点是催化剂受最管程,与壳程的变换气换热后进入变换炉一段,出来小水气比限制,只能采用旁路大副线来调节。因此,后的气体进入增湿器提高汽气比后进入变换炉二原料气不能全气量通过变换炉,原料气中的有机硫段然后变换气经中间换热器壳程与管程的煤气换不利于全部转化,给后序精脱硫增加负荷,由此引起热后,进入中中国煤化工航转换为H2SCNMHG收稿日期:2011-12-12作者简介:刘旭(1984-),女,大学,大同煤矿集团物质采购分公司工作,助理工程师刘旭:低压甲醇生产工艺技术达到工艺指标的变换气经热交换器壳程、软水加热种工艺的操作条件见表1。器管程、变换气冷却器管程,温度降至30-35℃,经表1甲醇生产工艺方法对比塔前分离器分离掉冷凝液后送人变换气脱硫塔底项目高压法中压法低压法部,与塔顶部来的脱硫液逆流接触,气体从塔顶出来后,经塔后分离器后送往脱碳岗位。压力30MPa左右10.0-15.0MPa5.0MPa左右2.脱碳工艺流程温度40-380℃270℃210-260℃目前的脱碳方法很多。根据所用吸收剂的性质催化剂Cu-Zn-Cr Cu-Zn-Al不同,可分为物理吸收法化学吸收法和物理化学吸显然,中、低压法在综合技术经济指标方面比高收法三类。根据所用吸收剂的状态不同,又可分为压法具有显著优势我厂甲醇生产规模为5万a,选湿法脱碳和干法脱碳。我厂工艺生产甲醇用的脱碳用低压法工艺较为合理,可节约电耗减少设备投气,对CO2净化程度要求不高控制在7%以下即可,资。我厂甲醇生产采用德国Lug技术。所以从节能角度考虑,宜选用物理吸收法,其同时还4.1合成的任务能脱除硫化氢、微量有机硫、氯化物、水、氨、部分甲合成的主要任务有两个,一个是合成粗甲醇,二烷,减轻后续精脱硫的负荷是回收反应热副产蒸汽。我厂脱碳装置是由八台吸附塔、三台真空泵净化工序送来的新鲜气,经压缩机压缩后,和循台鼓风机和一系列程控阀组成。采用PA分离气体环机出口的循环气混合,进入合成系统在适当的压工艺技术从气体中脱除CO2等杂质的原理是利用吸力,温度条件下,通过催化剂的作用使一定量的C附剂对不同吸附质的选择性和吸附剂对吸附质的吸co2和H合成粗甲醇,分离醇后的气再循环使用附容量随压力变化而有差异的特性,在高压下吸附反应器管间的锅炉给水被反应热加热产生蒸汽送入原料中的杂质组分、低压下脱附这些杂质而使吸附汽包,通过压力调节后送入蒸汽管网。剂获得再生。整个操作过程均在环境温度下进行。4.2生产原理本装置主程序采用八塔吸附四次均压真空解析主反应:CO(气)+2H2(气)=CH3OH(气)+Q逆放气置换回收的变压吸附过程,每个吸附塔在CO2(气)+3H2(气)=CH3OH(气)+次循环中均需经历:吸附、一均降压、二均降压、三均H20+Q降压、四均降压、置换、逆向放压、抽空、升压、四均升压、三均升压、三均升压、二均升压、一均升压、终充付反应:2c0+4H2-- CH, OCH3+H2O+QCO+3H2--CH4 +H,0+Q等十四个步骤。八个吸附塔在执行程序的安排上相4C0+8H2--C4H9OH +3H,0+Q互错开,构成一个闭路循环,以保证原料连续输人和CO2+H2--CO+H,0-Q产品不断输出。3.精脱硫生产工艺甲醇主反应是可逆放热反应,反应时体积缩小,并且只能在催化剂作用下,才能较快反应,所以反应3.1精脱硫的目的和任务在较高压力和适当的反应温度下,CO、CO2才能获得煤气经过脱硫、变换及脱碳后还含有不同数量较高转化率。的硫化物,由于甲醇催化剂系CU-zN催化剂,对硫4.3工艺流程化物特别敏感。少量的硫化物便会使其中毒而丧失压缩机四出送来新鲜气与循环机增压的循环气活性。精脱硫将原料气中总硫脱除至<0.1ppm,以混合进入甲醇滤油器,经中间换热器预热至200保证催化剂有较长的使用寿命。3.2精脱硫工艺流程230℃,进入合成塔管内进行反应。反应后气体温度由脱碳系统来的原料气进入系统后首先进入第约为230-260℃,然后进入中间换热器管程与入塔-脱硫塔,在该塔内脱除气体中的H2S,使出塔气体气进行换热,温度降至约87℃左右,再经水冷器冷中H2S含量<0.03ppm,而后进入加热器,加热至却,气液混合物进入甲醇分离器进行分离,气体从上60℃进入精脱硫塔,精脱硫塔内装有水解催化剂,在部排出,微量甲醇被冷凝分离下来,进人水洗塔,水水解催化剂作用下,COS+H2S—H2S+CO2生成洗塔为浮阀塔,气体由塔底进人与塔顶喷淋的脱盐的H2S气体再进人精脱硫塔下部将气体中H2S脱至水逆流接触未分离的粗醇被脱盐水吸收由塔底经减<0.03ppm。由于水解催化剂对cos水解率很高,压阀排出,气体由水洗塔顶部排出,分两路:一路送经过两次脱硫之后气体中总硫化物含量≤0.1pm,入下一个循回循环机进VT凵中国煤化工咩气混合后进满足甲醇催化剂对气体中硫化物的要求。CNMHG后送往煤气系4.合成生产工艺统。从分离器、水洗塔下部经减压阀减压后的液体甲醇合成工艺分为高压法、中压法和低压法,三一并进入粗甲醇贮罐,高压下溶解的少(下转66页)63刘鹏:完善耙式浓缩机电气保护、减少电气事故发可控硅导通去驱动跳闸机构动作,在没有形成接在改装后,经过2年多的运行,在两次因其它原因造地短路前就切断了电源,从而达到超前保护的作用。成的滑环处短路事故中,只有DZ47开关掉闸,其它4.结论设备正常运转,电气元件没有损坏,缩小了故障范通过故障的原因、故障的过程、故障的分析结围解决了耙式浓缩机电气事故频发问题,避免了事果,下一步的工作就是如何选用保护元件,使耙式浓故导致全厂长时间停产,确保洗煤生产的正常进行,缩机的短路保护达到合理的要求。经査阅资料,选每年增加生产效益上百万元用带漏电保护的DZ47型20A高分断小型断路器。(上接63页)量气体在此闪蒸,闪蒸气经减压阀减压醇贮槽A,B,在粗甲醇A、B泵前管道加人适量的碱后送往煤气系统见图1。液,使进入系统的粗甲醇PH值保持在8-9,然后经粗甲醇入料泵加入预塔预热器,预热至50℃,从32层、36层40层其中一层塔板进入预塔,进入预塔的粗甲醇与从预塔塔底再沸器上来的82℃的甲醇蒸汽甲醇滤油器水冷器逆流传质传热,气相以65℃出预塔顶,经预塔冷凝器闪蒸槽冷却一部分的甲醇液,未能冷却的甲醇蒸汽再次进入排汽汽冷凝器,不凝气体经预塔液封槽后,脱除不凝气中少量的甲醇后进放空总管排空。预塔冷却器冷凝下来甲醇液体进预塔回流槽,以进料量20合成塔中间换热器甲醉分离器水洗塔甲醇槽25%加萃取水入预塔回流槽汇合后经预塔回流泵从48层塔板进入预塔进行全回流,预塔塔底的液相图1合成工艺流程经主塔进料泵从22层、26层、30层、34层其中一层5.精馏生产工艺塔板进入主精馏塔,与从主塔再沸器蒸发上来的由于我厂规模较小,因此采用双塔精馏工艺,可105℃的甲醇蒸汽传质传热气相从主塔塔顶以62±以节省投资。1℃进人主塔冷却器,主塔冷凝器顶少量的不凝汽直5.1精馏的目的和任务接放空,冷却后的甲醇液进入主塔回流槽,经主塔回本工段采用双塔精馏工艺流程,塔型为导向浮流泵从塔顶加入部分甲醇液进行回流,另外部分甲阀塔,年处理量为5.5万吨粗甲醇产品量为5万吨醇可以从回流泵出口并经精甲醇冷却器冷却后采精甲醇。出,还可从77层、81层侧线采出一部分精甲醇经主用物理精馏的方法,在预塔、主塔中将粗醇反复塔冷凝器再进入精甲醇冷却器,冷却至35℃进入精气化与反复冷凝,使其中的水份、有机杂质及其它无甲醇贮槽经精甲醇泵送到罐区。机杂质除去,从而制取合格精甲醇。主塔液相至塔底以105℃含1%甲醇的残液产出5.2生产原理和工艺流程后,经残液冷却器冷却后再经残液泵送到煤气厂净生产原理化车间生化工段处理。以粗甲醇中各组分挥发度的不同(甲醇64.7℃蒸汽流程二甲醚-23.6℃、甲酸甲酯20.8℃、甲酸乙酯来自蒸汽管网经调节阀稳定压力后进人精馏蒸54℃),以萃取的原理,首先在预塔中加入萃取水脱汽管网,由精馏管网来的蒸汽经阀门调节进入预塔、除出轻馏分,使各种难溶于水的轻馏分有效的分离主塔再沸器、预塔预热器,从预、主塔再沸器,预塔预出来;然后利用甲醇与水及其它有机组分挥发度的热器换热后的冷凝液经自动调节阀调节进入蒸汽冷不同,在主塔中进行蒸馏。根据甲醇产品质量的要凝液管网送往20吨锅炉房求,在主塔顶部产出合格精甲醇。在主塔11层、13甲醇生产总流程长,工艺复杂,根据不同原料与层、15层、17层、19层其中一层产出杂醇油,在主塔不同的净化方法可演变为多种生产流程。5万吨甲塔底排出残液。醇是采用煤碳气化的方法,原料气经过压缩、变换、工艺流程脱碳、精脱硫、甲醇合成与精馏精制后制得甲醇。由粗甲醇罐区或由合成过来的粗甲醇进入粗甲中国煤化工CNMHG66