第36卷第1期化肥工業(yè)2009年2月均溫型甲醇合成塔在大型甲醇裝置中的應(yīng)用張安平' ,王學(xué)軍' ,周傳華2 ,趙金龍”(1.陜西渭河煤化工集團(tuán)有限責(zé)任公司渭南71400; 2.杭州林達(dá)化工技術(shù)工程有限公司310012)摘要介紹了03 000 mm均溫型合成塔在200 kVa甲醇裝置上的運(yùn)行情況。兩年來(lái)的實(shí)際運(yùn)行情況表明,均溫型合成塔具有床層溫度分布均勻、操作彈性大、CO單程轉(zhuǎn)化率高( >75%)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn),應(yīng)用前景廣關(guān)鍵詞均溫型甲醇合成塔應(yīng)用總結(jié)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陜西渭河煤化工集團(tuán)有限責(zé)任公司200 k/a二級(jí)廢熱鍋爐( E2704)換熱后進(jìn)入中間換熱器甲醇裝置以6.5 MPa德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)(E2701)管程，與換熱器殼程的入塔氣體換熱后為龍頭,采用耐硫變換、低溫甲醇洗制備合格的甲進(jìn)入水冷器(E2702A/B)進(jìn)一步冷卻,溫度降至醇合成氣,整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)等壓合成。其中甲醇合40 C以下進(jìn)入甲醇分離器( V2702),分離出的液成裝置的關(guān)鍵設(shè)備甲醇合成塔采用了具有自主知體粗甲醇經(jīng)減壓閃蒸除去溶解在其中的大部分氣識(shí)產(chǎn)權(quán)的杭州林達(dá)公司的均溫型甲醇合成塔,甲.體后送粗甲醇貯槽( V2712A/B)。醇合成系統(tǒng)工作壓力為5.2 MPa,合成塔內(nèi)裝填從V2702上部出來(lái)的氣體作為循環(huán)氣大部NC307型低壓甲醇合成催化劑50 m' ,系統(tǒng)副產(chǎn)分返回循環(huán)氣壓縮機(jī)(C2701),經(jīng)加壓后循環(huán)使1.0 MPa和0.34 MPa低壓蒸汽。用。另有一小部分氣體作為弛放氣,先通過(guò)弛放氣洗滌塔(T2701)用密封水洗滌吸收其中的甲醇1工藝流程蒸氣,再經(jīng)弛放氣壓縮機(jī)( C2702)加壓后送老廠采用德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)生產(chǎn)的水煤變換工段回收。.氣經(jīng)耐硫變換、低溫甲醇洗之后進(jìn)入脫硫劑罐甲醇合成工藝流程框圖如圖1所示。(V2701) ,經(jīng)常溫氧化鋅進(jìn)一步脫硫后 ,與來(lái)自循環(huán)氣壓縮機(jī)出口的循環(huán)氣混合,然后進(jìn)人中間換合成系統(tǒng)主要設(shè)備熱器(E2701)殼程,與來(lái)自二級(jí)廢鍋( E2704)的甲醇合成系統(tǒng)主要設(shè)備見(jiàn)表1。高溫出塔氣體換熱,換熱后的氣體(約110 C)從03 000 mm均溫型合成塔頂部進(jìn)入甲醇合成塔( R2701),反應(yīng)后的氣體從R2701底部排出。03000mm均溫型合成塔結(jié)構(gòu)如圖2所示。出R2701的氣體經(jīng)一級(jí)廢熱鍋爐( E2703)、進(jìn)塔氣由上部進(jìn)入合成塔,經(jīng)多根引氣管進(jìn)人上9第36卷第1期化肥工業(yè)2009年2月新勺-V27o]- -[E2701}-R2701]昌他放勺-E2703]回1圖[E2702[270V2703- Jv201圖1 甲醇含成工藝流程框圈表1甲醇合 成系統(tǒng)主要設(shè)備設(shè)備名稱(chēng)規(guī)格、型號(hào)/mm數(shù)量/臺(tái)甲醇合成塔03 00x14000.開(kāi)工加熱器01 200 x28 x5643-級(jí)廢熱鍋爐011 488/02 400 x44/25 x 10 3991圖203 000 mm均溫型合成塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圉二級(jí)脧熱鍋妒011 488/02 400 x44/25x11 399中間換熱器81 600x40 x16008進(jìn)是成功的。水冷器01 600 x56x13 653 .4催化劑的升溫還原情況甲醇分離器02 400 x12 x6520閃然解(02 400x16 x7316催化劑升溫還原過(guò)程所使用的還原氣是本公循環(huán)機(jī)4V-1S司合成氨裝置液氮洗分子篩后的凈化氣,其壓力集氣環(huán),然后均勻分布至多排下行管與催化劑層為5.2 MPa,其組成(體積分?jǐn)?shù))為:CO 2.6% ,H2換熱,再并人下集氣環(huán),均勻分布至多排上行管與96. 5%。系統(tǒng)采用氮?dú)庋h(huán),催化劑還原壓力根催化劑層再次換熱,達(dá)到反應(yīng)溫度后出上行管進(jìn)據(jù)循環(huán)機(jī)的最大打氣量控制在0.7 ~0.8 MPa。人催化劑層進(jìn)行合成反應(yīng)并與管內(nèi)冷氣換熱,反2006年5月5日13 :00起開(kāi)始升溫，至5月應(yīng)氣由下部出塔。合成塔內(nèi)裝有4根測(cè)溫?zé)犭?日17:00,共耗時(shí)52h,出物理水2508.72kg。偶,共設(shè)28個(gè)測(cè)溫點(diǎn),同平面4個(gè)測(cè)溫點(diǎn),按不同5月7日17:00開(kāi)始加氫還原,截止5月11日插人深度均勻分布于7個(gè)平面,從而有利于操作15:30還原結(jié)束,共耗時(shí)94.5h,還原階段累計(jì)人員更好地掌握催化劑層的反應(yīng)情況和溫度分出水11 264. 65 kg。初次加氫人塔氣含氫體積分布,以便進(jìn)行相關(guān)操作。數(shù)為0.52% ,還原結(jié)束前小時(shí)出水量小于8 kg達(dá)該均溫型合成塔是林達(dá)公司由02 000 mm7h,還原結(jié)束時(shí)合成塔進(jìn)、出口氣含氫體積分?jǐn)?shù)型合成塔直接放大至03 000 mm型,雖然存在一-分別為21.22%和21.00%。NC307 型甲醇合成定的風(fēng)險(xiǎn),但經(jīng)過(guò)近兩年的實(shí)際應(yīng)用,表明放大改催化劑升溫還原情況見(jiàn)表2。表2 NC307 型甲醇合成催化劑升溫還原情況階段時(shí)間/h塔出口升溫速率/進(jìn)塔氣含H2入塔壓力/人塔氣流量/ 出水速事/出水量/階段累計(jì)溫度/C (C .h-")體積分?jǐn)?shù)/%MPa(m'/.h-1)_ (kg.h-') .7室溫-70-7.0157.403870~ 170-3.040~ 14020 120. 801452170 .0.07-40230.5210170 ~ 1800.20.2-0.5.790 00070 -25090031. 12還110 180 - 1901.59.0- 19.00863.97146190 -210-0.720.01-2010 369. 5620166 210 - 225i:1)升溫階段出水總址2 508.72 kg,還原階段出水總it 11 264.65 kg.升溫還晾總出水針13 73.37 kge1第36卷第1期化肥工業(yè)2009年2月.在整個(gè)升溫還原過(guò)程中，出水均勻,溫度易于使系統(tǒng)壓力不斷下降,導(dǎo)致前、后系統(tǒng)壓差增大，控制且分布均勻,催化劑還原較徹底,且做到了低無(wú)形中增大了新鮮氣量,反應(yīng)隨之更加劇烈,如此溫下多出水。升溫還原結(jié)束后的床層溫度分布見(jiàn)形成惡性循環(huán)。表3。均溫型反應(yīng)器在出現(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題時(shí),處理起來(lái)表3升溫還原 結(jié)束后的床層溫度分布就體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì):由于本身床層溫差小,就允T-778.14TI5-211228許快速降低反應(yīng)器人口溫度,增大循環(huán)量,從而有218.216. 7214.3217.2效降低床層溫度,以穩(wěn)定系統(tǒng)反應(yīng),而又不會(huì)因人220.4219.0217.5220.1口溫度降得過(guò)低而導(dǎo)致床層局部垮溫或整體垮218. 1218.5220.6溫，這對(duì)穩(wěn)定生產(chǎn)是非常有利的。220.2220.0220.9221.0220.8221.4在裝置運(yùn)行初期,由于操作人員缺乏操作經(jīng)219.2222.8驗(yàn),在前系統(tǒng)工況大幅度波動(dòng)時(shí),為了控制床層不219.3222. 0超溫,大幅降低反應(yīng)器入口溫度,又為了防止床層溫度~下降過(guò)快而減小循環(huán)量,造成人塔氣體溫度5甲醇合成系統(tǒng)運(yùn)行情況總結(jié)過(guò)低且分布不均勻,使整個(gè)床層換熱不均勻,最終(1)系統(tǒng)導(dǎo)氣及輕負(fù)荷生產(chǎn)出現(xiàn)局部溫度下降而另外一部分溫度上升的偏溫甲醇裝置于2006年5月11日23 :00導(dǎo)氣進(jìn)現(xiàn)象。在處理這類(lèi)問(wèn)題時(shí),充分考慮了均溫型反行生產(chǎn)。導(dǎo)氣前催化劑床層溫度已升至220 C左應(yīng)器的特點(diǎn),通過(guò)不斷提高人塔氣溫度,同時(shí)加大右,溫度分布均勻,系統(tǒng)壓力0.6 MPac隨著新鮮循環(huán)量以利于氣體入塔后的均勻分布，使入塔氣氣量的增加,系統(tǒng)壓力不斷上升,當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到與整個(gè)床層均勻換熱,從而將低溫部分的溫度慢約1.0MPa時(shí),催化劑床層溫度開(kāi)始出現(xiàn)上升趨慢提起來(lái),而又能減緩高溫部分溫度的上升趨勢(shì),勢(shì),表明反應(yīng)已開(kāi)始進(jìn)行,隨即采取不同手段調(diào)整最終將整個(gè)催化劑床層溫度調(diào)整至趨于均勻。床層溫度,以優(yōu)化系統(tǒng)反應(yīng)。12日13 :00甲醇分總的來(lái)說(shuō),均溫型反應(yīng)器在溫度控制上是比離器出現(xiàn)液位,表明已產(chǎn)出粗甲醇產(chǎn)品,隨后系統(tǒng)較容易的,操作彈性大,對(duì)合成氣的質(zhì)量有很強(qiáng)的進(jìn)入低負(fù)荷生產(chǎn)。低負(fù)荷下的生產(chǎn)情況見(jiàn)表4。適應(yīng)性。表4低負(fù)荷下的生產(chǎn)情況(3)系統(tǒng)結(jié)蠟情況項(xiàng)目生產(chǎn)情況對(duì)于均溫型反應(yīng)器,由于催化劑床層溫度分新鮮氣21 400 m'/h(標(biāo)態(tài)) ,24.1 C,5.17 MPa布均勻且利于控制,減少了副反應(yīng)的發(fā)生,從而大循環(huán)氣143 000 m2/h(標(biāo)態(tài)) ,30.2 C ,3.23 MPa大減少了石蠟的生成。2007年5月裝置大檢修人塔氣139.6 C,3.22 MPa時(shí),共清理出石蠟約30 kg。據(jù)了解,使用同樣催224.6 C ,3. 16 MPa,q(H2) =87. 49%化劑而使用不同甲醇合成反應(yīng)器的裝置,石蠟的中(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生成量明顯多于本套裝置。78-14/C 232.3,239. 1 ,234.6 ,25.2,226.3 224.9.221.4(4)裝置性能考核T15-21/心234.0.243.2,241.2,236.8 ,33.0.230.8.232.3甲醇裝置建成投產(chǎn)以來(lái),由于種種原因,系統(tǒng)T22-28/C 29.3.239.5,241.9.236. 320.22.7.223.6一直處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。為了盡早實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)達(dá)(2)反應(yīng)器溫度的控制產(chǎn),并在2007年大檢修前將所有問(wèn)題暴露出來(lái)，由于采用德士古水煤漿氣化工藝制氣,來(lái)自對(duì)甲醇合成裝置進(jìn)行了72 h性能考核,性能考核氣化裝置的水煤氣含CO體積分?jǐn)?shù)高達(dá)30%左數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。本次性能考核時(shí)間是2007年4月右其它惰性組分體積分?jǐn)?shù)< 1% .且催化劑又處.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階段,所以對(duì)有效組分的變化非常工段新鮮氣量增至630 000 m'/h(標(biāo)態(tài)),72 h甲敏感,稍不注意就有可能出現(xiàn)溫度快速上升。生醇總產(chǎn)量為1 902.81,平均日產(chǎn)量為634.3t,平產(chǎn)初期曾頻繁出現(xiàn)此現(xiàn)象,前系統(tǒng)CO體積分?jǐn)?shù)均負(fù)荷率為97.6% ,CO單程轉(zhuǎn)化率達(dá)到75%以上漲0.2%,床層溫度就開(kāi)始上升,由于反應(yīng)加劇上.并且催化劑床層溫度分布均勻,熱點(diǎn)溫度基本11