Lurgi和ICI低压甲醇合成工艺比较

第4期(总第97期)煤化INo.4(Total No. 97)2001年11月Coal Chemical IndustryNov. 2001Lurgi和ICI低压甲醇合成工艺比较刘宏建河南省义 马煤气化分公司472300盛于蓝哈尔滨气化厂154800摘要通过对L.urgi低压甲醇合成工艺和ICI低压甲醇合成工艺的流程情况、床层温度分布状况.催化剂的使用效果及动力消耗进行分析比较,认为;Lurgi低压甲醇合成工艺比ICI低压甲醇合成工艺具有更优的技术经济性.更有利于发挥催化剂的作用和降低甲醉的生产成本。关键词Lurgi 低压甲醇合成工艺ICI 低压甲醉合成工艺比较文章编号:1005. 98004-0018.0202中圈分 类号:TQ346文献标识码;A随着这两种工艺在我国近几十年的推广应用，言它们在技术方面的差异也日渐显露出来,从前认为化学合成法生产甲醇始于20世纪20年代.此ICI反应器可实现单台大规模生产,Lurgi反应器由于后,随着甲醇作为重要化工原料用途的日益拓宽和.制造困难而难于放大。现在由于机械制造技术的不断替代日趋紧张的汽油而用作洁净燃料，甲醉在许多改进,国内Lurgi反应器单台能力已达20万1/a。本国家得以开发.推广和应用,工业合成甲醇的工艺技文将着重从这两种工艺的流程情况、床层温度分布术得到了迅猛发展,并日趋成熟,特别是20世纪60状况、催化剂的使用效果及动力消耗等方面进行分年代中期以后,为了降低甲醇生产的投资、降低生产析比较和初步探讨。过程中的动力消耗、实现较温和的生产操作条件、改1两种工艺的比较善粗甲醉的质量和降低生产成本,人们成功研制了低压合成甲醇的铜基催化剂,实现了高压合成法向1.1 流程的比较低压合成法的转变,并使低压合成工艺得到迅速发1CI低压甲醇合成工艺和Lurgi低压甲醇合成展。低压法合成甲醇生产工艺始于1966年，由英国工艺在流程上的不同点主要在于两种工艺所采用的帝国化学工业(ICI)公司开发,简称ICI低压甲醇合反应器不同.床层温控方式也不-样,从而导致合成成工艺;随后当时的西德鲁奇(Lurgi)公司于1971塔床层温度分布有很大差别，具体示于图1。年开发了另-种低压法合成甲醇工艺,简称Lurgi低压甲醇合成工艺。这两种低压法合成甲醇工艺便成了以后低压合成甲醇的主要工艺。我国从20世纪第-层70年代以来所建的甲醇装置主要采用这两种工艺，第二层第三层如四川维尼纶厂和哈尔滨气化厂建的IC1低压甲醇第四层合成装置;在齐鲁二化、濮阳和安阳等地相继建成了Lurgi低压甲醇合成装置。220C 260T收稿日期:2001-06-28作者简介:刘宏建,男.1968年4月出生.工程师.1991年毕圈1 ICI 工艺合成塔部分的流程示意圈及业于齐齐哈尔轻工学院.现主要从事化工生产工作。合成塔内温度分布圉2001年11月刘宏建等:Lurgi和ICI低压甲醇合成工艺比较●19.1.1.1ICI低压甲醇合成工艺合成塔部分的流程示1.3 两种工艺中催化剂使用效果的比较于图1.经过换热后的入塔气与-部分未经换热的冷在低压法合成甲醇工艺中,合成塔床层温度及激气混合后温度在220 C左右，从合成塔上部进入其分布是影响催化剂使用效果的重要外因之一,温第一反应床层,在催化剂作用下合成甲醇,反应放出度过高易使催化剂晶粒粗化，活性降低而过早老化，的热量使气体升温到260 C左右,离开第一段催化温度过低则会使催化剂的活性得不到有效的发挥。床层后.与第二层的冷激气混合,混合气的温度在ICI低压甲醇合成工艺中合成塔床层温度随床220 C左右并进入第二层催化床继续反应，如此循层高 度的变化而不同,催化剂床层温度波动较大,这环,进入第三、第四反应床层。从合成塔出来的气体-特点也就决定了:(1)不同床层高度的催化剂活性进人换热器加热人塔气后,经甲醇冷凝器、分离器分不同,催化剂的整体活性不能有效发挥、催化剂的时离甲醇后.大部分循环使用.小部分作为驰放气。空产率低,经济效益低;(2)不同床层高度的催化剂1.1.2Iurgi低压甲醇合成工艺合成塔部分的流程老化失活的程度与速度不同,不利于保护和延长催示于图2.化剂的使用寿命,催化剂的有效利用率低。而在Lurgi低压甲醇合成工艺中,由于合成塔整个催化剂床层温度平稳均匀,并由合成塔壳程的水所产中压蒸汽来调节控制,因而具有如下优点:(1)便于整炉催化剂催化作用最大限度的发挥,时空产率高,经济效益好;(2)当催化剂使用到中期和后期时,其活性有所降低,这时可通过提高合成塔壳程所产中乐蒸汽压力来适当提高反应床层温度.从而225T 255提高催化剂的活性,延长催化剂使用寿命。1.4 出塔气中甲醇含量和粗甲醇质量的比较.在ICI低压甲醇合成工艺中,由于催化剂的催.化作用受床层温度波动的影响和冷微气分层加人所圈2 Lurgi 工艺合成塔部分的流程示意图及产生的稀释效应,原料气的单程转化率低，出塔气中合成塔内温度分布图的甲醇含量只有3 %~4 %,而且温度的波动使得经换热后的人塔气,温度为225 C,直接从上部副反应增加,粗甲醇质量下降。进入合成塔的反应管内,在催化剂作用下发生反应在Lurgi低压甲醇合成工艺中,由于反应温度平生成甲醇,反应过程中放出的反应热被合成塔壳程稳，催化剂的作用得到很好发挥,原料气的单程转化中的水汽化产生中压蒸汽带走,反应后的气体进入率得以提高,出塔气甲醇含量一般达到5 %~7 %，换热器加热人塔气后,经甲醇冷凝器.分离器分离甲而且副反应少,粗甲醇质量较好。醇后,大部分循环使用,小部分作为驰放气。1.5 两种工艺动力消耗的比较1.2两种工艺合成塔中温度分布及工况比较IC1低压甲醇合成工艺中,由于原料气的单程转.1.2.1 在ICI低压甲醇合成工艺中,由于冷激气的化率低,为了有效地利用原料气及减少驰放气排放分层加入,在整个反应床层中的温度呈现较大范围波量,这就要求生产中必须有很大的循环气量;而Lur-动的特点触媒初期,床层温度210 C~240 C,后期gi 低压甲醇合成工艺中,单程转化率较高.要求的循控制在240 C~270 C.具体如图1所示。而且由于环气量就比IC1低压甲醇合成工艺少得多，具体比用四股冷激气来控制床层温度,实际难于操作,易出较如下:现超温或垮塔现象。ICI低压甲醇合成工艺中循环气 :新鲜气=1.2.2 L.urgi 低压甲醇合成工艺中,合成塔为管壳10: 1式，管程为反应催化床层,反应热被壳程中的水汽化Lurgi低压甲醇合成工艺中循环气: 新鲜气产生中压蒸汽带走,生产过程中可通过控制所产中=5: 1压蒸汽压力来调节催化床层温度,反应温度易控制，由于ICI低压甲醇合成工艺要求的循环量比径向温差5 C左右,轴向(除反应器人口外)几乎设Lurgi低压甲醇合成工艺多,这就决定了其生产过程有温差。(下转第22页)●22●煤化工2001年第4期经过多组数据的试验和分析6,最后确定配合参考文献:煤的最大平均反射率Rum:在1. 05~1. 15之间,标准差在0.28~0.32之间时,可使我厂焦炭质量M4o稳LJ薛峰.主要炼焦煤对焦炭质量的影响及要求[J].煤定在75 %~79 %;M:o稳定在6.5 %~8.0 %。化工,000,(4051~53. .[2]乔宏芳.白雪峰.用.R.配煤之实践[]懋料与化工.2000,(2):69.3结语[3]线葵娟,贾建成.路维民煤岩分析在焦化生产中的应用[J].燃料与化工,200. (2):79~80.配煤理论决定配煤参数;配煤参数决定焦炭质量。(上接第19页)2.2 Lurgi 低压甲醇合成工艺比ICI低压甲醇合成中的动力消耗比Lurgi 低压甲醇合成工艺要大;且工 艺可更有效地提高产品质量和原料气的单程转化有关设备管道的尺寸也要比I.urgi低压甲醇合成工率。艺的大,其一次性投资也要比Lurgi低压甲醇合成2.3 L.urgi 低压甲醇合成工艺比ICl低压甲醇合成工艺多。工艺动力消耗低,生产成本也较低。2.4Iurgi低压甲醇合成工艺还能利用反应热副.2结论产中压蒸汽，能量的利用比ICI低压甲陈合成工艺更为有效。2.1 L.urgi 低压甲醇合成工艺反应床层的温度比2.5 ICI 法最大的特点是合成塔结构简单,材料没ICI低压甲醇合成工艺的床层温度更易于控制和调有特殊要求,设备易制造;而Lurgi甲醇合成塔管材节,并且反应床层温度的分布也更合理,因而催化剂采用双相不锈钢,加工较复杂。活性高,时空产率比ICI法高一倍左右。全国大型合成氨装置第十五届技术年会在山西天脊集团隆重召开全国大型合成氨装置第十五届技术年会于2001年10月26日至28日在山西天脊煤化工集团公司隆重召开.出席本届技术年会的140多名代表来自全国22个大化肥企业、14个设计研究院和公司以及中石化、中石油机关,中国化工信息中心等单位.此次会议介绍了当前国内外化肥生产和市场形势，重点分析研讨了我国加人WTO.中国放开化肥市场后大氮肥行业面临的新悄况、新问题和应对策略,是当前我国化肥领城中一次具有深远意义的重要会议.这是新世纪大氮肥行业的第一次盛会。与会代表就原料和产品结构调整思路、改造方案以及如何深化改革、转机建制、提高企业在市场经济中的竞争能力,以求在全球经济-体化进程中继续生存与发展等同题进行了交流与讨论。交流了近两年各企业的生产经营情况;重大技改技措项目的实施情况和运行实效:主要动静设备、DCS系统和常规仪表的运行、维护和更新改造情况。各企业的代表们还认真剖析了近两年发生的奥型重大事故.挖掘了事故发生的根源.提出了具体防范措施。代表们认为.在目前化肥市场不旺、企业实施全面改革、人员精减、职工思想波动的实际情况下,更要高度重视安全生产,严格管理，加强教育,认真落实各项规章制度和操作规程,确保装置安全稳定运行。与会代表在天脊煤化工集团公司现场生产装置区域实地考察过程中,对该公司以煤为原料从德国鲁奇公司、林德、托普索、法国液空公司等国家引进专利技术和先进生产设备、年产30万吨大型合成氨装置产生了浓厚兴趣,他们与该公司专业技术人员对尚属世界上首例鲁奇大型加压气化炉用于大型合成氨装置的加压气化系统、低温甲醇洗系统、液氮洗系统等方面的技术问题进行了深人探讨.从中借鉴该公司对这套达产达标合成氦装置的技术创新举措和管理先进经验。王爱军