以煤為原料的甲醇裝置設(shè)計(jì)方案和運(yùn)行情況介紹

1、以煤為原料的甲醇裝置設(shè)計(jì)方案與運(yùn)行情況介紹劉志臣山東聯(lián)盟化工股份有限公司摘要：文章總結(jié)了山東聯(lián)盟化工股份有限公司聯(lián)醇和單醇生產(chǎn)運(yùn)行情況，重點(diǎn)介紹了10萬噸/年單醇系統(tǒng)的主要工段工藝方案的選擇和魯奇低壓甲醇合成技術(shù)特點(diǎn)，并對系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行了分析和探討。前言以無煙煤為原料的中、小氮肥企業(yè)，有許多廠實(shí)現(xiàn)了聯(lián)醇生產(chǎn)，在增加了甲醇這種產(chǎn)品的同時(shí)，對合成氨生產(chǎn)來說，明顯地改善了變換、脫碳、精煉等氣體凈化工序的工藝條件。當(dāng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)醇之后，由于變換工段可放寬變換氣CO結(jié)果（視甲醇產(chǎn)量而定）和入精煉工段COCO的降低，使合成氨生產(chǎn)電耗下降50kwh/tNH3,蒸汽用量減少100kg/tNH3以上，精煉自用氨和

2、副產(chǎn)氨水量減少，生產(chǎn)成本降低，變換、脫碳、精煉的操作更加容易。有條件的廠甚至實(shí)現(xiàn)了熱、電、醇、氨四聯(lián)產(chǎn)，使煤資源得到更充分利用。當(dāng)然，對不同的生產(chǎn)廠而言，聯(lián)醇的作用也不同，有的廠把聯(lián)醇作為一種氣體凈化手段；而有的廠靠加大醇氨比，以多產(chǎn)甲醇為目的；多數(shù)廠則根據(jù)甲醇市場價(jià)格的起浮波動(dòng)來調(diào)整醇氨比，以獲得最佳的綜合經(jīng)濟(jì)效益。近年來，隨著甲醇市場的好轉(zhuǎn)，中、小氮肥企業(yè)甲醇搞得紅紅火火，大有"星羅棋布、遍地開花”之勢頭。據(jù)悉，我國精甲醇生產(chǎn)企業(yè)有100多家，發(fā)展勢頭之猛是前所未有的。從生產(chǎn)規(guī)模來看，聯(lián)醇生產(chǎn)企業(yè)其甲醇產(chǎn)量一般較小，多數(shù)生產(chǎn)能力在5萬噸/年以下。隨著低壓甲醇生產(chǎn)技術(shù)的日臻成熟，國

3、內(nèi)不少廠正在興建10萬噸/年、20萬噸/年甚至50萬噸/年單醇裝置。根據(jù)考察和研究，我們認(rèn)為建設(shè)單醇裝置最好與合成氨裝置聯(lián)合，以便將甲醇放空氣、造氣富氮?dú)獾玫匠浞只厥蘸屠?，并且一些公用設(shè)施也可互相補(bǔ)充，使企業(yè)獲得最佳效益。山東聯(lián)盟化工股份有限公司原有合成氨生產(chǎn)能力30萬噸/年，聯(lián)醇生產(chǎn)能力5萬噸/年，又在2004年11月建成投產(chǎn)一套10萬噸/年單醇裝置，將總氨醇能力提高到45萬噸/年。在新建單醇的方案確定中，我們遵循多聯(lián)產(chǎn)發(fā)展的原則，充分考慮了與原有合成氨和聯(lián)醇裝置的配套及公用工程的合理利用，達(dá)到減少投資、合理配套、節(jié)能降耗、安全環(huán)保之目的?，F(xiàn)對我廠單、聯(lián)醇裝置建設(shè)及生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行簡單介紹，借

4、此拋磚引玉。1. 合成氨及聯(lián)醇概況1.1 合成氨系統(tǒng)原有20臺(tái)2610UGI造氣爐，2套7500吹風(fēng)氣回收裝置，副產(chǎn)3.82MPa中壓蒸汽驅(qū)動(dòng)1臺(tái)3000kw汽輪發(fā)電機(jī)組；采用榨膠加888法脫硫，4000和6000雙脫硫系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行；變換為中低低流程，共3套系統(tǒng)，中變爐分別為3800、4500、4500;精煉為兩套系統(tǒng)，每套系統(tǒng)均為1200銅洗塔；合成系統(tǒng)有三套，其中兩套為1200系統(tǒng)，另一套為1000合成系統(tǒng)。1.2 5萬噸/年聯(lián)醇系統(tǒng)聯(lián)醇為兩套1200甲醇系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行，甲醇合成塔均采用浙江衢州新前程等溫型內(nèi)件，兩套甲醇塔分別裝有溫州龍灣fxc-102型和南化催化劑廠C207型中壓甲醇催化劑

5、，精儲(chǔ)裝置采用三塔流程，預(yù)塔、加壓塔、常壓塔分別為1200、1400、1600,三塔均裝有無錫雪浪產(chǎn)規(guī)整填料。經(jīng)過多年改造，精儲(chǔ)工段年生產(chǎn)能力達(dá)到6萬噸，蒸汽消耗從開始的1500kg/t醇下BI到950kg/t醇左右。1.3 聯(lián)醇裝置主要運(yùn)行參數(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量原有醇氨系統(tǒng)，日產(chǎn)合成氨870噸，日產(chǎn)粗甲醇207噸，日產(chǎn)精甲醇180噸，醇氨比0.24:1。甲醇系統(tǒng)補(bǔ)充氣中COCO含量分別為4.5%和1.4%,甲醇循環(huán)氣中COCG分另I為3.9%和0.9%,甲醇后氣體中COCO分別為1.0%和0.23%,甲醇系統(tǒng)入口壓力13.75MPa,甲醇塔壓差1.3MPa,精微裝置加工精醇能力7.5t/h,加壓塔操

6、作壓力0.45MPa,蒸汽消耗950kg/t醇。產(chǎn)品質(zhì)量：色度（鉗一一鉆號(hào)）5,密度：0.791g/cm3,沸程：64.6±0.5C，高鎰酸鉀試驗(yàn)65min,水分0.03%,酸度0.0003%,產(chǎn)品優(yōu)級品率97%由于產(chǎn)品質(zhì)量好，深受用戶歡迎。2. 10萬噸單醇系統(tǒng)工藝方案介紹2.1 總體思路如果以無煙煤為原料單獨(dú)上一套孤立的10萬噸/年單醇裝置，由于受無煙煤固定床間歇?dú)饣茪夤に嚨南拗?，很難做到氣化所得N2氣很低的水煤氣。對合成氨生產(chǎn)來說，N2氣是制氨的原料，而對甲醇生產(chǎn)而言，Nb氣則是惰T氣體。N2氣越高，甲醇合成氣有效成分越低，甲醇效率越低，勢必造成合成放空氣量加大。假若是孤立的

7、單醇系統(tǒng)，這部分放空氣只能放掉或燒掉，其結(jié)果必然是煤耗高、電耗高、生產(chǎn)成本高。除N2氣外，原料氣中CH和Ar氣也是惰性氣，它們在水煤氣中含量越低越好。因此，在方案的選擇上，最佳方案為甲醇系統(tǒng)和合成氨系統(tǒng)聯(lián)合，將制氣中的富氮?dú)夂图状己铣蓺庵械姆趴諝饩厥盏胶铣砂毕到y(tǒng)中產(chǎn)氨，而優(yōu)質(zhì)的水煤氣送甲醇系統(tǒng)產(chǎn)醇。根據(jù)我廠合成氨、聯(lián)醇系統(tǒng)生產(chǎn)能力的實(shí)際狀況，醇約占氨的24%醇氨比并不太高，如果回收10萬噸/年單醇中的富氮煤氣和放空氣到合成氨系統(tǒng)，會(huì)對氨合成的氫氮比產(chǎn)生一定的影響，但經(jīng)計(jì)算，影響不很大，只要對合成氨系統(tǒng)制氣回收階段的N2氣回收時(shí)間加以調(diào)整，完全可維持正常的合成氨生產(chǎn)。2.2 制氣工藝的選擇根據(jù)

8、甲醇生成的化學(xué)方程式CO+2H2=CHOH+102.5kJ/mol,理論上生產(chǎn)甲醇所耗原料氣的關(guān)系式可表示為：（H2-CQ）/（CO+CO2）=2，若忽略去CO的影響，則上式可簡化為H/CO=2,由甲醇反應(yīng)方程式和生產(chǎn)甲醇所耗原料關(guān)系式可知，甲醇合成的有效氣體成份為H2氣和CO氣，生產(chǎn)1噸甲醇，至少耗一3一一3H2氣1400N3耗COt700Nm。目前，以無煙煤為原料的合成氨廠，多數(shù)采用UGI爐制氣，合成氨生產(chǎn)所制取的半水煤氣成分應(yīng)符合（H2+CO）/N2=2.83.0的要求。如果仍采用UGI氣化爐做為甲醇生產(chǎn)的氣化設(shè)備，那么制氣工藝必須改變，不能采用制半水煤氣工藝，只能采用制水煤氣工藝，而且

9、制得的水煤氣成分經(jīng)CO變換，CO脫碳和脫硫之后，應(yīng)滿足（H2-CQ）/（CO+CO2）=22.15的要求，這就給制氣工藝提出了不同于合成氨生產(chǎn)制氣的新課題，關(guān)于原料氣的制備和如何降低惰性組份在后面詳敘。根據(jù)選定的原料路線，結(jié)合合成氨生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)擬采用以煤為原料的UGI氣化工藝。2.3 CO變換工藝的選擇一旦制氣工藝確定，那么水煤氣的成份基本上就可以確定，以煤為原料，利用UGI爐氣化所得水煤氣基本成份見后面表1。從水煤氣的組成和甲醇生產(chǎn)所需要的H/CO=2的要求不難看出，甲醇生產(chǎn)要求的CO變換為淺度變換，換言之，CO只需變換掉10%左右即可。由此可見，甲醇生產(chǎn)的CO變換系統(tǒng)與合成氨生產(chǎn)的CO變換系

10、統(tǒng)相比，不僅可簡化流程，而且蒸汽消耗是很低的，或者說CO變換要求的汽/氣比很小。以煤為原料的中、小氮肥廠采用的CO變換工藝大致有三種：a、中串低變換工藝；b、中低低變換工藝；c、全低變變換工藝。僅對CO淺變換而言，三種工藝均能完成任務(wù)，但考慮到低汽/氣比的特殊情況下，F(xiàn)e-Cr系中變催化劑易發(fā)生費(fèi)一一托反應(yīng)，使CO和H2反應(yīng)生成燒類，主要機(jī)理是：a、析碳反應(yīng)COfCG+C;b、費(fèi)一一托反應(yīng)CO+HCH、C2H2、C2H6、GH8。若采用中串低或中低低流程（即有中變Fe-Cr系中變催化劑）時(shí)，在低汽/氣比條件下難免發(fā)生不希望的費(fèi)一一托反應(yīng)。若用Fe-Cr系中變催化劑，在這樣的工藝條件下，不僅會(huì)破

11、壞中變催化劑的晶間結(jié)構(gòu)，使其強(qiáng)度降低，活性下降，而且因燒類物質(zhì)的生成會(huì)影響到精煉、合成等后工序的生產(chǎn)。所以，在單醇所需的生產(chǎn)條件下采用全低變工藝為宜，因?yàn)榧瓤杀ＷC不發(fā)生費(fèi)一一托反應(yīng)，又能降低CO變換的蒸汽消耗（全低變的CO變換率很高）。但采用全低變工藝也有它的的缺點(diǎn)，那就是為防止低變催化劑反硫化，全低變工藝要求進(jìn)變換工段總硫要適當(dāng)高些（一般情況下硫化氫要A50mg/m3）,再加上經(jīng)變換后有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無機(jī)硫（鉆鋁低變催化劑轉(zhuǎn)化率約98%,變換后的HS含量在100-170mg/m3,使變換氣脫硫的負(fù)荷略重些。據(jù)此，筆者認(rèn)為單醇變換工藝采用全低變是非常合適的，無論是防止費(fèi)一一托反應(yīng)方面，還是降低蒸汽

12、消耗方面都是有利的。因此，我們確定選用全低變工藝，而且綜合考慮選擇變換壓力為2.10MPa。變換壓力的選定是充分考慮了后面脫碳工段而確定的。提高壓力對脫碳有利，變換和脫碳在相同壓力時(shí)不僅能簡化壓縮工段流程，而且節(jié)省壓縮功耗。從CO變換反應(yīng)式CO+bO=C（2+h2+Q來看，變換反應(yīng)是等體積反應(yīng)，也就是說，2分子反應(yīng)物生成2分子生成物，壓力對CO變換反應(yīng)的化學(xué)平衡無作用，但壓力的升高，會(huì)使反應(yīng)物和生產(chǎn)物體積減少，這樣可以減小設(shè)備體積，節(jié)省設(shè)備投資，同時(shí)要增大設(shè)備耐壓能力，而且還會(huì)帶來因壓力升高使設(shè)備腐蝕加劇的問題。此問題如何解決？實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)告訴我們，腐蝕對變換造成最大危害的設(shè)備是飽和熱水塔。因?yàn)榇?/p>

13、設(shè)備正處于酸性氣體條件下水的飽和狀態(tài)，也即最易出現(xiàn)酸性腐蝕的狀態(tài)，而且隨壓力的增加而加劇。怎么辦？a、飽和熱水塔用不銹鋼材質(zhì)，這樣會(huì)使設(shè)備投資加大；b、去掉飽和熱水塔。因?yàn)轱柡蜔崴淖饔檬腔厥兆儞Q氣余熱，提高飽和塔煤氣出口溫度和汽/氣比，而單醇生產(chǎn)并不需要CO深度變換，要求的汽/氣比較低，何必因增設(shè)飽和熱水塔而增加腐蝕帶來麻煩呢？所以，我們選用了無飽和熱水塔全低變流程。2.4 CO2的脫除方案從甲醇的反應(yīng)CO+2味CHOH+QF口CO+3hb=CHOH+HO+Q可知，不僅CO與H2反應(yīng)生產(chǎn)甲醇，CO也會(huì)參與和H2的反應(yīng)生產(chǎn)甲醇，同時(shí)生成水。水的生成對甲醇生產(chǎn)來說，既消耗了有效氣體H2,又會(huì)使

14、產(chǎn)生的H2O在粗醇中，粗醇在精儲(chǔ)時(shí)要除去這部分水需消耗一定量的蒸汽。因此，僅對生產(chǎn)甲醇而言，應(yīng)盡量促使CO和H反應(yīng)而減少CO和H2反應(yīng)，但實(shí)際生產(chǎn)中不可能做到進(jìn)甲醇系統(tǒng)的CO含量為零，而且CO含量過低也對甲醇生產(chǎn)不利，所以，進(jìn)甲醇系統(tǒng)CO一般控制在0.50.8%范圍內(nèi)。單從控制脫碳后CO結(jié)果來說，是容易做到的。從目前的脫碳方法可知，PC法、PSA法以及NHD法等都可以滿足工藝要求。但各種方法均有優(yōu)缺點(diǎn)：a、NHDfe：脫碳效率高，可做到脫碳后COW0.2%,這樣低的CO對合成氨生產(chǎn)系統(tǒng)來說當(dāng)然求之不得，但對生產(chǎn)甲醇來說，脫碳后CO含量要求并不是那樣苛刻，況且NHDt電耗在這三種方法中是最高的。

15、b、PSA法：PSA法近年來其技術(shù)發(fā)展很快，主要優(yōu)點(diǎn)是電耗特別低，據(jù)稱，在甲醇生產(chǎn)系統(tǒng)的脫碳電耗可做到30kwh/t醇以下，從這一點(diǎn)來看十分誘人，現(xiàn)在所商討的：一是該法投資相對較大，二是CO和H2損失較大（當(dāng)然現(xiàn)在正在改進(jìn)，相信今后會(huì)有很大改觀）。總之，PSA脫碳不失為目前的CO脫碳之良法。c、碳酸丙烯酯法（PC法）：此法很成熟，而且被多數(shù)廠所采用。碳丙脫碳法效率較高（尤其是山東省化工規(guī)劃設(shè)計(jì)院的方案）、電耗相對較低（對合成氨配尿素系統(tǒng)，脫碳可做到COW0.3%;對單醇生產(chǎn)中CO要求控制0.5%0.8%時(shí)，電耗可做到w50kwh/t醇），因此，此法電耗相對較低，投資小，運(yùn)行較穩(wěn)定，也是理想的選

16、擇。所以，我們?nèi)赃x擇了碳丙脫碳法，系統(tǒng)壓力為2.10MPa。2.5 原料氣脫硫方案脫硫問題對小氮肥廠來說應(yīng)算為老問題，但是，有些廠在這個(gè)問題上重視不足。由于過去小氮肥企業(yè)對脫硫把關(guān)不嚴(yán)，因而造成了惡劣的后果：設(shè)備腐蝕、碳鏤發(fā)黑、脫碳填料因析硫而堵塞、銅洗發(fā)生CuS沉淀、銅洗帶液、合成催化劑使用周期短等一系列問題，可以說是飽經(jīng)風(fēng)霜。隨著小氮肥企業(yè)生產(chǎn)能力的擴(kuò)大，管理水平的提高，特別是采用聯(lián)醇工藝以及精脫硫技術(shù)的出現(xiàn)，小氮肥廠的脫硫水平有了質(zhì)的變化。脫硫的任務(wù)，主要是脫除原料氣中的無機(jī)硫和有機(jī)硫，一般要經(jīng)過半脫（即水煤氣脫硫）、變換和水解（使有機(jī)硫轉(zhuǎn)化）、變脫（即變換氣脫硫）和精脫（主要是對變脫后

17、殘余的HS和有機(jī)硫的脫除）O2.5.1 半脫變換之前，對HS的脫除要求較低，尤其是采用全低變工藝，其總硫不能過低（其中HS一般控制在50-100mg/m3）,否則，將導(dǎo)致低變催化劑反硫化。因此，變換采用全低變工藝時(shí)，半脫可采用常規(guī)的榨膠法，也可在榨膠脫硫液中加入酬:菁鉆脫硫劑以便脫除30說右的有機(jī)硫，我廠選定榜膠加888法。2.5.2 變脫幾乎全部轉(zhuǎn)化為無機(jī)硫，因此，變換后氣體中更高一些（因水煤氣中有機(jī)硫含量高低而異）不合算的，因此，目前多采用濕法脫硫，如水煤氣經(jīng)變換之后大約有98%右有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無機(jī)硫（即HS）,再經(jīng)有機(jī)硫水解后，有機(jī)硫H2S會(huì)升高，一般變換后H2S含量在100170mg/m

18、3或。這樣高的H2S單靠干法脫硫（活性炭或氧化鐵法）是PDS法、榜膠法、DDSt等。我廠采用了榨膠加TS-911法。2.5.3 有機(jī)硫轉(zhuǎn)換和精脫前已述及，經(jīng)鉆鋁催化劑CO變換之后約有98%|機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無機(jī)硫，但少量的有機(jī)硫（主要是COS其次是CS）的存在仍對銅系列甲醇催化劑構(gòu)成很大威脅。因此，氣體進(jìn)甲醇催化劑之前，必須將總硫徹底清除，而且越低越好。所以，要對變換之后未轉(zhuǎn)化為HzS的有機(jī)硫進(jìn)行轉(zhuǎn)化，即：應(yīng)在變換工段設(shè)置水解爐，將有機(jī)硫進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為H2So水解爐設(shè)在變換爐后，置于變換流程內(nèi)，其目的是把變換熱交后溫度為160c170C的變換氣直接進(jìn)水解爐而不需另外加熱，節(jié)省能源消耗。原料氣在進(jìn)甲醇塔

19、之前，要設(shè)置精脫硫裝置，使精脫后原料氣的總硫w0.1ppm,保護(hù)甲醇催化劑免遭毒害。由此可見，脫硫效果好壞，在很大程度上決定了甲醇催化劑的使用壽命。2.6 甲醇的合成方案選擇我們廠10萬噸/年單醇工藝的選擇原則是：工藝先進(jìn)、成熟可靠、節(jié)約能源。首先要確定甲醇合成的壓力等級，粗甲醇合成壓力等級有三個(gè)選擇方案：a、高壓法甲醇，合成壓力30.0MPa左右。早期甲醇生產(chǎn)，由于催化劑活性較差，為提高甲醇轉(zhuǎn)化率，不得不選擇高壓法。但此法電耗較高，故現(xiàn)在較少采用，個(gè)別廠為了利用閑置的氨合成設(shè)備而選用了高壓工藝。b、中壓法甲醇，甲醇合成壓力在13.0MPa左右，此法由低壓法發(fā)展來的。因?yàn)榈蛪悍ù笮突b置的設(shè)備

20、龐大，投資很大，所以，大型化甲醇生產(chǎn)裝置采用中壓法較好，而小氮肥廠多采用中壓法聯(lián)醇生產(chǎn)。c、低壓法甲醇，一般甲醇合成的操作壓力為5.08.0MPa。自從開發(fā)出低壓甲醇合成催化劑后，低壓合成技術(shù)得到了快速發(fā)展。由于低壓下合成甲醇工藝其電耗明顯低，在國外早已應(yīng)用，如ICI合成塔、Lurgi列管等溫合成塔、Casale軸徑向合成塔、Linde合成塔、Topse徑向合成塔以及MRF成塔等，在國內(nèi)低壓甲醇技術(shù)也已成熟。通過比較，我們認(rèn)為選擇Lurgi低壓合成粗甲醇技術(shù)比較好，其操作壓力為5.0MPa,Lurgi工藝的優(yōu)點(diǎn)是電耗低、工藝穩(wěn)定、操作方便。在Lurgi列管等溫合成塔的催化劑選擇上，目前國內(nèi)較好

21、的生產(chǎn)廠家有兩個(gè)：南化研究院的NC307和西南化工研究院的XNC-98,應(yīng)該說這兩家生產(chǎn)的催化劑都很好，都有很多用戶。我們選擇了Lurgi工藝和南化研究院的NC307催化劑。2.7 .甲醇精微的方案選擇甲醇精儲(chǔ)有兩個(gè)方案可供選擇，各有利弊。a、雙塔精微工藝；b、三塔精微工藝。雙塔精儲(chǔ)工藝，即一個(gè)預(yù)蒸福塔和一個(gè)主蒸儲(chǔ)塔。它的優(yōu)點(diǎn)是流程簡單，投資少，操作容易。缺點(diǎn)是節(jié)能效果較差，蒸汽消耗一般大于1500kg/t醇，設(shè)計(jì)能力在5萬噸/年以下的廠可選用雙塔精福。三塔流程與雙塔流程主要區(qū)別是三塔流程采用雙主蒸儲(chǔ)塔，另外加一個(gè)常壓塔。雙主蒸儲(chǔ)塔又分為預(yù)塔和主塔（操作壓力0.45MPa）。它的缺點(diǎn)是流程復(fù)雜

22、，操作較難，投資高出雙塔流程30%左右。但三塔流程最大的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)能，蒸汽消耗可降到10001200kg/t醇，經(jīng)優(yōu)化后的三塔工藝可做到900kg/t醇。我們在聯(lián)醇的精儲(chǔ)上采用了三塔精儲(chǔ)工藝，有成功的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。所以在10萬噸/年單醇裝置上我們?nèi)赃x擇三塔精微工藝。造氣、脫硫、變換、脫碳、甲醇合成及粗甲醇精儲(chǔ)工藝確定后，剩余的壓縮、水、電、汽供應(yīng)都屬常規(guī)設(shè)計(jì)，不再詳述。從整體上看，我廠的10萬噸/年單醇和原合成氨聯(lián)醇系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)既聯(lián)醇又聯(lián)氨的大的系統(tǒng)，聯(lián)醇對氨合成系統(tǒng)來說是一個(gè)串聯(lián)在氨系統(tǒng)內(nèi)的小工段，而單醇對氨合成系統(tǒng)來說又可看作一個(gè)并聯(lián)在氨系統(tǒng)之內(nèi)的大工段，因?yàn)榧状枷到y(tǒng)兩頭的氣，即造氣富氮?dú)夂?/p>

23、合成放空氣都去氨合成系統(tǒng)了，如同并聯(lián)在合成氨系統(tǒng)一樣。全系統(tǒng)氨醇的工藝流程方框圖見圖1.精儲(chǔ)CH3OH脫硫一變換變脫脫碳一聯(lián)醇-銅洗.氨合成NH3合成放空氣脫硫.變換水解變脫-脫碳一甲g成.精儲(chǔ)-CH30H圖13. 10萬噸/年單醇裝置的主要設(shè)備3.1 制氣工段UGI固定床間歇制氣工藝，其中：造氣爐261015臺(tái)；廢熱鍋爐F=500m215臺(tái)，旋風(fēng)除塵器120015臺(tái)，洗氣塔32005臺(tái)；C500風(fēng)機(jī)6臺(tái)。3.2 吹風(fēng)氣回收工段采用上燃式燃燒爐，3.82MPa水管鍋爐。其中：燃燒爐75001臺(tái)，水管鍋爐30t/h1臺(tái),3000kw背壓式汽輪發(fā)電機(jī)組1套。3.3 半脫采用榨膠加888法，其中：5

24、000脫硫塔1臺(tái)。3.4 變換采用全低變工藝，不設(shè)飽和熱水塔，設(shè)水解爐，系統(tǒng)壓力2.10MPa。其中：變換爐32001臺(tái),水解爐26001臺(tái)。3.5 變脫采用榨膠加888工藝，其中：變脫塔32001臺(tái)，操作壓力2.10MPa。3.6 脫碳采用2.1MpaPC法脫碳。其中：脫碳塔30001臺(tái)，常解再生塔40001臺(tái)，脫碳泵Q=600m3/h3臺(tái)，其中1臺(tái)帶渦輪機(jī)。3.7 壓縮配備4M32型壓縮機(jī)4臺(tái)，每臺(tái)打氣量180m3/min。3.8 合成采用5.0MPa低壓甲醇合成工藝。其中：3000Lurgi爐1臺(tái)，F(xiàn)=1660m2換熱器1臺(tái)，甲醇循環(huán)機(jī)Q=46m/min3臺(tái)。3.9 精微采用三塔精儲(chǔ)工藝

25、。其中：預(yù)塔14001臺(tái)，加壓塔18001臺(tái)，常壓塔20001臺(tái)。3.10 氣制備及降低惰性組份的措施從制氣工藝流程上看，配甲醇的造氣裝置與配合成氨的基本一樣，所不同的是多設(shè)一個(gè)煤總閥，兩個(gè)煤總其中一個(gè)控制氣體去甲醇系統(tǒng)，另一個(gè)控制去合成氨系統(tǒng)。為保證氣體質(zhì)量，在管線及閥門的安裝上有一定的講究：吹風(fēng)閥盡量靠近上、下行煤氣管線，上行煤氣閥最好設(shè)在造氣爐上面除塵器之前，除塵器的容積在保證除塵效果的前提下，不要做的過大，以免各階段交換時(shí)在此設(shè)備內(nèi)積聚過多的富氮煤氣到甲醇系統(tǒng)中。甲醇制氣工藝和合成氨制氣工藝在操作上是不一樣的，合成氨生產(chǎn)是用半水煤氣，而甲醇生產(chǎn)用的是水煤氣。為了盡量降低去甲醇系統(tǒng)的水煤

26、氣中的氣，操作上主要措施是：a、制氣過程中不要回收階段，比制取半水煤氣少一個(gè)階段。b、上吹的前12秒富氮?dú)馊ズ铣砂毕到y(tǒng)，不去甲醇系統(tǒng)。c、二次上吹的前10秒所制的富氮?dú)馊ズ铣砂毕到y(tǒng)，不去甲醇系統(tǒng)。d、吹凈過程產(chǎn)的煤氣也去合成氨系統(tǒng)。我廠10萬噸/年甲醇系統(tǒng)造氣所產(chǎn)的煤氣成份如下：表1CO%CO%H2%Nb%Q%(CHk+Ar)%富氮?dú)?9.17.535.725.90.51.3水煤氣36.25.655.80.70.31.43.11 合成及精儲(chǔ)工藝對于三塔精儲(chǔ)工藝，筆者以前曾發(fā)表過論文，見氮肥技改2005年第6期和小氮肥2004年第1期，這里就不多占筆墨了?？赡艽蠹冶容^關(guān)心的是粗甲醇的合成。下面對

27、合成系統(tǒng)作較為詳細(xì)的介紹：5.1 粗甲醇合成工藝流程甲醇合成的工藝流程見圖2。該流程是聯(lián)邦德國魯奇（Lurgi）公司開發(fā)的低壓甲醇合成工藝。來自壓縮機(jī)四段（壓力4.87MPa）的新鮮補(bǔ)充氣和循環(huán)機(jī)來的循環(huán)氣混合后進(jìn)入中間換熱器，溫度從43c加熱到202c后進(jìn)入Lurgi爐。Lurgi爐為管殼式反應(yīng)器，催化劑裝在管內(nèi)，反應(yīng)熱由管間的沸騰水帶走，在汽包內(nèi)副產(chǎn)2.65MPa飽和蒸汽。反應(yīng)后的出塔氣溫度235C,經(jīng)中間換熱器降到79C,然后進(jìn)冷卻器冷卻至29c到醇分分離掉甲醇，分離所得的粗甲醇去粗醇槽。出醇分的氣體分兩路，一路去循環(huán)機(jī)加壓后進(jìn)中間換熱器進(jìn)行下一循環(huán)反應(yīng)，另一路經(jīng)洗滌塔洗滌后去合成氨系統(tǒng)

28、副產(chǎn)氨。洗滌塔的稀醇水去精儲(chǔ)作為萃取水。低壓甲醇工藝流程圖見圖2。5.2Lurgi低壓合成塔介紹放空氣去合成氨系統(tǒng)軟水洗滌塔稀醇水去精儲(chǔ)Lurgi合成塔既是反應(yīng)器又是廢熱鍋爐，結(jié)構(gòu)簡圖見圖3。升溫還原時(shí)人孔氣體入口蒸汽.蒸汽蒸汽口-氣體出口工工卸料口圖3合成塔內(nèi)部類似于一般的列管換熱器，管內(nèi)裝催化劑，管外為沸騰水。甲醇合成反應(yīng)放出的熱很快被沸騰水移走。合成塔殼程的鍋爐給水是自然循環(huán)的，這樣通過控制沸騰水上的蒸汽壓力，可保持恒定的反應(yīng)溫度，變化0.1MPa,相當(dāng)于1.5C,溫度控制十分方便。該塔的主要特點(diǎn)是采用了管束式，這種合成塔溫度幾乎是恒定的，溫度恒定的好處一是有效地抑制了副反應(yīng)；二是催化劑

29、壽命長。由于溫度的穩(wěn)定，使得操作條件變換時(shí)仍能安全運(yùn)行，不會(huì)損害催化劑。6 .10萬噸/年單醇主要操作數(shù)據(jù)、消耗、成本情況6.1 甲醇合成崗位運(yùn)行數(shù)據(jù)6.1.1 補(bǔ)充新鮮氣、合成入塔氣及馳放氣成份見表2。表2V%名於、COQCOH2N2CH+ArH/C補(bǔ)充氣3.40.226.065.83.11.52.12入塔氣3.19.665.214.47.74.89馳放氣2.97.166.514.59.06.1.2操作壓力及溫度及氣體流量補(bǔ)充新鮮氣壓力4.89MPa循環(huán)機(jī)入口壓力4.48MPa循環(huán)機(jī)出口壓力4.85MPa合成塔入口壓力4.75MPa合成塔出口壓力4.64MPa汽包壓力2.65MPa馳放氣壓力

30、1.67MPa混合器出口溫度合成塔入口溫度合成塔出口溫度水冷器入口溫度水冷器出口溫度補(bǔ)充新鮮氣流量43C202c235.6C80C27C3.83X104Nnn循環(huán)氣流量22.8X104Nn3馳放氣流量0.57X104Nn3中壓蒸汽流量13.0t/h6.2 產(chǎn)量、消耗及成本日均生產(chǎn)精甲醇338噸噸醇耗原料煤（入爐實(shí)物）1409kg噸醇耗電1029kw噸精醇蒸汽消耗1200kg噸醇成本1652元（未含稅）7 .存在的問題探討及體會(huì)7.1 存在的問題探討我廠10萬噸/年單醇系統(tǒng)于2004年11月底竣工投產(chǎn)，項(xiàng)目總投資1.8億元，從投運(yùn)至今運(yùn)行穩(wěn)定，2005年累計(jì)生產(chǎn)精甲醇11.15萬噸，達(dá)到了設(shè)計(jì)能

31、力，裝置運(yùn)行1年多來主要存在以下問題：7.1.1 富氮?dú)獾幕厥諏铣砂毕到y(tǒng)產(chǎn)生影響回收富氮?dú)饪山档秃铣砂毕到y(tǒng)的原料煤消耗，這無疑是一項(xiàng)好的節(jié)能措施，但從富氮?dú)獬煞菘煽闯?，其Nb氣含量很高，約26%,富氮?dú)饣厥盏胶铣砂毕到y(tǒng)中后，會(huì)影響到氫氮比，要維持正常的氫氮比，則必須減少合成氨系統(tǒng)造氣回收階段的回收時(shí)間，好在富氮?dú)饬坎⒉淮螅詥未纪哆\(yùn)以來，造氣系統(tǒng)回收時(shí)間減少12s。7.1.2 變換氣脫硫塔易帶液本項(xiàng)目采用了2.1MPa榜膠加888變換氣脫硫。應(yīng)該說脫硫效果尚可：變脫入口HS在150mg/n?左右，脫硫后HaSW4mg/mt但脫硫塔容易向后面帶液，開始以為上段填料裝的太多，頂部出口分離器分離效

32、果不佳，但后來發(fā)現(xiàn)是沫狀帶液，如同剛開瓶倒入杯中的啤酒起沫一般，具體什么原因，目前還不清楚。7.1.3 甲醇精儲(chǔ)蒸汽消耗偏高在都是三塔精微的條件下，同樣是將粗醇加工成1噸精醇，我廠單醇系統(tǒng)比聯(lián)醇系統(tǒng)蒸汽消耗高約250kgo分析原因主要是兩種工藝所產(chǎn)的粗醇成份有差異，經(jīng)化驗(yàn)分析單醇裝置所產(chǎn)粗醇的雜質(zhì)相對多一些，尤其是乙醇含量比聯(lián)醇產(chǎn)的粗甲醇中的乙醇高3倍?，F(xiàn)在許多甲醇用戶對精醇中的乙醇含量有特殊要求（乙醇含量100ppm）,因?yàn)橐掖己图状嫉膿]發(fā)度很接近，所以要把粗甲醇中的乙醇通過精儲(chǔ)除去，達(dá)到w100Ppm確實(shí)困難。因此，在單醇精儲(chǔ)過程中，其回流比高達(dá)4以上，而聯(lián)醇精儲(chǔ)的回流比一般在2左右即可?；亓鞅鹊脑黾?，意味著回流量的增大，必然導(dǎo)致精微蒸汽用量的增加。若不考慮降低產(chǎn)品中乙醇含量的因素，兩者蒸汽消耗接近，單醇系統(tǒng)的精儲(chǔ)耗蒸汽量也能降到1000kg/t醇左右。7.2 幾點(diǎn)體會(huì)通過幾年來甲醇生產(chǎn)實(shí)踐，由聯(lián)醇到單醇和聯(lián)醇同時(shí)運(yùn)行，對甲醇生產(chǎn)的認(rèn)識(shí)也逐步深入，總體感受有以下幾點(diǎn)，供大家參考。7.2.1 關(guān)于聯(lián)醇雙塔的運(yùn)行模式兩甲醇合成塔運(yùn)行模式可分為并聯(lián)運(yùn)行和串聯(lián)運(yùn)行，安淳公司搞的方案是可串可并。雙系統(tǒng)串聯(lián)，系統(tǒng)阻力大，動(dòng)力消耗大；優(yōu)點(diǎn)是操作容易，可調(diào)性強(qiáng)，把活性差的催化劑或已使用到中后期的催化劑置于前面，活性好的催化劑放