gc型軸徑向低壓甲醇合成技術(shù)在我公司的應(yīng)用南京國昌化工科技模板

資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。GC型軸徑向低壓甲醇合成技術(shù)在我公司的應(yīng)用于世法張慶海山東久泰化工科技股份有限公司郵編:2760171公司概況山東久泰化工科技股份有限公司位于山東省臨沂市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū),是具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國家級高新技術(shù)企業(yè)。公司主導(dǎo)產(chǎn)品二甲醚是一種具有戰(zhàn)略意義的新型清潔替代能源,用途非常廣泛,能夠作為民用燃料、車用燃料和工業(yè)用燃料,具有安全、環(huán)保、成本低等優(yōu)點(diǎn),是適合中國替代能源發(fā)展的主要產(chǎn)品。在中國”富煤、少油、有氣”能源結(jié)構(gòu)的基本現(xiàn)狀下,充分發(fā)揮中國煤炭資源在一定歷史條件下的優(yōu)勢,發(fā)展汽油、柴油的替代燃料二甲醚,對實(shí)現(xiàn)中國能耗多元化戰(zhàn)略,保障中國能源安全和環(huán)境,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。公司在5kt/a二甲醚成功運(yùn)行的基礎(chǔ)上,著眼于中國能源結(jié)構(gòu)的變化及二甲醚的良好市場前景,開始籌建公司I期工程50kt/a甲醇、30kt/a二甲醚項(xiàng)目,為二甲醚工程大型化做工程放大,同時(shí)為公司Ⅱ期工程150kt/a甲醇、60kt/a二甲醚項(xiàng)目及Ⅲ期工程1500kt/a甲醇、1000kt/a二甲醚項(xiàng)目做好前期準(zhǔn)備工作。公司根據(jù)I、Ⅱ期工程的主要工藝流程(造氣→脫硫→變換→脫碳→精脫硫→低壓甲醇合成)的特點(diǎn),對甲醇合成工藝流程及相關(guān)技術(shù)的選擇進(jìn)行重復(fù)論證,并在全國的兄弟廠家考察了魯奇管殼反應(yīng)器、均溫反應(yīng)器、軸徑向反應(yīng)器等的基礎(chǔ)上,經(jīng)過重復(fù)經(jīng)濟(jì)技術(shù)對比,考慮到工程的經(jīng)濟(jì)性及技術(shù)性以及工程大型化的需要,最終選擇了南京國昌化工科技有限公司設(shè)計(jì)制造的GC型軸徑向低壓甲醇合成塔。公司選擇國昌公司的低壓甲醇合成塔技術(shù)的主要原因如下:(1)GC型軸徑向甲醇合成技術(shù)成熟。國昌公司先后成功開發(fā)了φ800～φ2500NC(GC)型軸徑向高壓氨合成塔、甲醇合成塔(單醇)、中壓聯(lián)醇(單醇)塔等,在許多廠家均有成功的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),技術(shù)安全可靠;(2)合成塔結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、反應(yīng)器溫度易于控制;(3)項(xiàng)目的投資省,而且能夠?qū)崿F(xiàn)大型化。50kt/a的甲醇生產(chǎn)規(guī)模的裝置,國昌公司的合成塔投資與其它塔型相比,減少150～200萬。鑒于上述考慮,經(jīng)我公司領(lǐng)導(dǎo)集體討論決定選用南京國昌化工科技有限公司的GC型軸徑向低壓甲醇合成技術(shù),并全權(quán)委托國昌公司對Ⅰ期工程進(jìn)行設(shè)計(jì)。12月公司Ⅰ期工程50kt/a甲醇裝置投產(chǎn)運(yùn)行,反應(yīng)器觸媒層溫度分布合理,系統(tǒng)運(yùn)行良好,給我公司帶來了良好地經(jīng)濟(jì)效益。裝置的甲醇產(chǎn)量在75kt/a的情況下,系統(tǒng)壓力5.2MPa,塔阻力0.11MPa,,煤耗1100～1200kg/t醇,電耗750kWh/t醇。鑒于Ⅰ期工程的良好運(yùn)行狀況及較好的經(jīng)濟(jì)效益,公司Ⅱ期工程繼續(xù)采取國昌公司的技術(shù),該工程于5月初開車,至今穩(wěn)定運(yùn)行,各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或超過設(shè)計(jì)值。公司Ⅰ、Ⅱ期工程的成功運(yùn)行,為公司Ⅲ期工程的順利完成提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。2工藝流程2.1I期50kt/a甲醇合成工藝流程新鮮氣和循環(huán)氣經(jīng)油分離器分離油水后匯合,氣體分五路,其中一路主線氣進(jìn)熱交換器;其余四路副線氣作為合成塔的冷激氣。主氣流經(jīng)熱交換器加熱至190～210℃進(jìn)合成塔進(jìn)行甲醇合成反應(yīng),反應(yīng)后的240～270℃熱氣體出塔進(jìn)入廢熱鍋爐副產(chǎn)蒸汽,然后進(jìn)入熱交換器加熱入塔的主線氣。經(jīng)熱交換器冷卻后的氣體進(jìn)入BFW預(yù)熱器加熱鍋爐給水,然后經(jīng)水冷器冷卻至≤40℃去醇分離器進(jìn)行氣液分離,分離后的氣體一小部分放空回收利用,主氣流進(jìn)循環(huán)機(jī)提壓后進(jìn)入系統(tǒng)循環(huán),分離下來的甲醇產(chǎn)品送儲槽(見圖1)。循環(huán)機(jī)廢熱鍋爐循環(huán)機(jī)廢熱鍋爐甲醇合成塔熱交換器蒸汽去管網(wǎng)水冷器新鮮氣油分離器BFW去其它單元甲醇去儲槽放空氣循環(huán)氣油分離器鍋爐給水(BFW)來自界區(qū)閃蒸氣BFW預(yù)熱器新鮮氣醇分離器圖150kt/a甲醇合成工藝流程示意圖圖2150kt/a甲醇合成工藝流程示意圖2.2Ⅱ期150kt/a甲醇合成工藝流程新鮮氣油分和循環(huán)氣油分出口的氣體匯合后分為兩路,一路氣體作為合成塔的冷激氣;另一路主線氣體經(jīng)塔前換熱器加熱至160～180℃后進(jìn)入合成塔進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)后的240℃氣體離開合成塔進(jìn)入廢熱鍋爐回收余熱,副產(chǎn)1.0～1.3MPa的飽和蒸汽。出廢熱鍋爐的氣體并聯(lián)進(jìn)塔前換熱器和軟水加熱器進(jìn)一步回收熱能,然后進(jìn)入水冷器冷至40℃以下去甲醇分離器分離出甲醇產(chǎn)品,分離后的氣體一小部分放空回收利用,大部分氣體經(jīng)循環(huán)機(jī)提壓后進(jìn)入系統(tǒng)循環(huán)(見圖2)。3甲醇合成塔結(jié)構(gòu)及工藝流程3.150kt/a甲醇合成塔結(jié)構(gòu)及工藝流程50kt/a甲醇合成塔的結(jié)構(gòu)為GC型熱壁式四軸一徑低壓甲醇合成塔,催化劑床層溫度經(jīng)過冷激氣和層間換熱器調(diào)節(jié),其主要技術(shù)參數(shù)見表1。表150kt/a甲醇合成塔技術(shù)參數(shù)塔型GC—R411Y型四軸一徑催化劑自卸結(jié)構(gòu)塔徑mmφ1800塔高mm16000催化劑裝填量m325操作壓力MPa5.0合成塔阻力MPa＜0.3塔內(nèi)電加熱器kW1500入塔氣量kNm3/h130～180蒸汽產(chǎn)量kg/tCH3OH≥400(蒸汽壓力1.0MPa)合成氣經(jīng)熱交換器預(yù)熱至160℃左右進(jìn)入合成塔層間換熱器換熱,加熱至190～210℃進(jìn)入第一催化劑床層;氣體經(jīng)第一軸向?qū)舆M(jìn)行反應(yīng),溫度升至240℃左右與冷激氣匯合,溫度降至210℃,然后進(jìn)入第二軸向催化劑床層反應(yīng);反應(yīng)后的氣體與冷激氣匯合后進(jìn)入第三軸向?qū)臃磻?yīng),第三軸向?qū)映隹诘?40℃氣體進(jìn)入層間換熱器換熱,冷卻至210℃進(jìn)入第四軸向?qū)舆M(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)后的氣體與冷激氣匯合全進(jìn)入第一徑向?qū)臃磻?yīng),反應(yīng)后的240～270℃氣體離開合成塔。3.2150kt/a甲醇合成塔結(jié)構(gòu)及工藝流程150kt/a甲醇合成塔的結(jié)構(gòu)為GC型熱壁式二軸二徑低壓甲醇合成塔,催化劑床層溫度經(jīng)過冷激氣和層間換熱器調(diào)節(jié),其主要技術(shù)參數(shù)見表2。該塔與公司Ⅰ期合成塔的顯著區(qū)別是觸媒筐2、3段及3、4段使用層間換熱器代替菱形分布器移走段間反應(yīng)熱。表2150kt/a甲醇合成塔技術(shù)參數(shù)塔型GC—R222Y型二軸二徑催化劑自卸結(jié)構(gòu)塔徑mmφ2200塔高mm2催化劑裝填量m345操作壓力MPa5.3合成塔阻力MPa＜0.3塔外電加熱器kW入塔氣量kNm3/h280蒸汽產(chǎn)量kg/tCH3OH≥400(蒸汽壓力1.0MPa)來自塔前換熱器的工藝氣進(jìn)入合成塔上、下層間換熱器管程加熱至210℃左右進(jìn)入第一軸向催化劑床層進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)后的氣體(溫度240℃)與冷激氣混合溫度降至210℃左右進(jìn)入第二軸向催化劑床層進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)后的氣體(溫度240℃)進(jìn)入上層間換熱器殼程換熱,溫度降至210℃左右進(jìn)入第一徑向催化劑床層進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)后的氣體(溫度240℃)進(jìn)入下層間換熱器殼程換熱,溫度降至210℃左右進(jìn)入第二徑向催化劑床層進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)后的出塔氣(溫度240℃)進(jìn)入廢熱鍋爐回收余熱,副產(chǎn)1.0～1.3MPa的飽和蒸汽。4設(shè)備的技術(shù)規(guī)格表350kt/a甲醇合成系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)規(guī)格序號名稱規(guī)格臺數(shù)備注1甲醇合成塔Ф1800*160001GC型內(nèi)件2塔內(nèi)電加熱器1500kW13廢熱鍋爐Ф1400/Ф220014換交換器Ф90015BFW預(yù)熱器Ф100016水冷器Ф100027醇分離器φ140018循環(huán)機(jī)油分離器φ140019新鮮氣油分離器φ1000110循環(huán)機(jī)38m3/min2往復(fù)式表4150kt/a甲醇合成系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)規(guī)格序號名稱規(guī)格臺數(shù)備注1甲醇合成塔φ2200*21GC型內(nèi)件2塔外電加熱器kW13廢熱鍋爐φ1400/φ180014塔前換熱器φ12001GC型內(nèi)件5軟水加熱器φ120016水冷器φ140037甲醇分離器φ1GC型內(nèi)件8循環(huán)氣油分φ18001GC型內(nèi)件9新鮮氣油分φ10001GC型內(nèi)件10循環(huán)機(jī)38m3/min3往復(fù)式5催化劑的升溫還原及系統(tǒng)運(yùn)行5.150kt/a甲醇合成系統(tǒng)催化劑的升溫還原及系統(tǒng)運(yùn)行公司I期工程的φ1800甲醇合成塔裝填C306型低壓甲醇催化劑約40噸,四層軸向床層全部裝填大顆粒催化劑φ9×7約30噸,徑向床層裝填小顆粒催化劑φ5×5約10噸。12月3日甲醇催化劑開始升溫還原,升溫還原采用分段低氫還原法。升溫還原過程中,溫度控制平穩(wěn),水汽濃度及出水速率均控制在指標(biāo)范圍內(nèi),實(shí)際出水量達(dá)到理論出水量的98%,催化劑床層各點(diǎn)溫度均提高至240℃左右,各點(diǎn)溫差均在0～1℃。升溫還原過程中,由于前工段波動,恒溫約14小時(shí),總共歷時(shí)約110小時(shí)。催化劑升溫還原結(jié)束后系統(tǒng)轉(zhuǎn)入輕負(fù)荷生產(chǎn),至今運(yùn)行良好,其運(yùn)行情況見表5、表6。5.2150kt/a甲醇合成系統(tǒng)催化劑的升溫還原及系統(tǒng)運(yùn)行公司Ⅱ期工程150kt/a低壓甲醇系統(tǒng)φ2200甲醇合成塔裝填催化劑約67噸,全部為小顆粒催化劑φ5×5。4月27日甲醇催化劑開始升溫還原,升溫還原采用分段低氫還原法。升溫還原過程中,溫度控制平穩(wěn),水汽濃度及出水速率均控制在指標(biāo)范圍內(nèi),實(shí)際出水量達(dá)到理論出水量的98%,催化劑床層各點(diǎn)溫度均提高至240℃左右,各點(diǎn)溫差均在0～1℃。催化劑升溫還原總共歷時(shí)約119小時(shí),升溫還原結(jié)束后系統(tǒng)轉(zhuǎn)入輕負(fù)荷生產(chǎn),至今運(yùn)行良好,其運(yùn)行情況見表7、表8。表550kt/a甲醇合成系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)一、工藝參數(shù)參數(shù)名稱設(shè)計(jì)值實(shí)測值備注系統(tǒng)壓力MPa5.34.2～4.6合成塔阻力MPa＜0.3＜0.11系統(tǒng)阻力MPa＜0.5＜0.47蒸汽壓力MPa1.01.0～1.1合成塔出口溫度℃240～270～245SOR階段,溫度控制在低限。熱交換器出口溫度℃～125136.4BFW預(yù)熱器出口溫度℃～8889.3水冷器出口溫度℃～40～51.5水溫38℃,大于設(shè)計(jì)指標(biāo)。床層溫度第一軸向床層進(jìn)/出℃195/245193/240第二軸向床層進(jìn)/出℃210/245215/245第三軸向床層進(jìn)/出℃215/240213/233第四軸向床層進(jìn)/出℃220/240219/238第一徑向床層進(jìn)/出℃225/240227/234二、產(chǎn)量及消耗甲醇產(chǎn)量t/d170～276開二臺壓縮機(jī)及二臺循環(huán)機(jī)副產(chǎn)蒸汽量kg/tCH3OH≥400除滿足變換工段使用外,還向蒸汽管網(wǎng)送汽。工藝電耗kWh/tCH3OH≤750原料煤耗t/tCH3OH1.3～1.4燃料煤耗t/tCH3OH≤0.55(”三廢混燃爐”正常使用時(shí)需按一定比例兌入煙煤)表650kt/a甲醇合成系統(tǒng)氣體組成位置組分H2COCO2N2+ArCH4H2OCH3OH新鮮氣63.523.84.0～3★入塔氣～665～83.5～19～6.0★0.5～1出塔氣★★★★★★6.5～7.2注:★表示該組分未做分析表7150kt/a甲醇合成系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)一、工藝參數(shù)參數(shù)名稱設(shè)計(jì)值實(shí)測值備注系統(tǒng)壓力MPa5.5～5.3合成塔阻力MPa＜0.3～0.28系統(tǒng)阻力MPa＜0.6＜0.53蒸汽壓力MPa1.01.0～1.1合成塔出口溫度℃～253.3～248水冷器出口溫度℃～40～51循環(huán)水水質(zhì)差氣體循環(huán)比4.84.7床層溫度第一軸向床層進(jìn)/出℃215/253205/238同平面溫差小于2℃第二軸向床層進(jìn)/出℃216/253210/245同平面溫差小于5℃第一徑向床層進(jìn)/出℃215/253218/249同平面溫差小于5℃第二徑向床層進(jìn)/出℃215/253222/248同平面溫差小于5℃二、產(chǎn)量及消耗甲醇產(chǎn)量t/d483.87～530未包括吹除氣中甲醇量冷卻水消耗上m3/tCH3OH3937.6新鮮氣消耗m3/tCH3OH26572529副產(chǎn)蒸汽量kg/tCH3OH≥400除滿足變換工段使用外,還向蒸汽管網(wǎng)送汽。工藝電耗kWh/tCH3OH≤450表8150kt/a甲醇合成系統(tǒng)氣體組成位置組分v%H2COCO2N2+ArCH4H2OCH3OH新鮮氣64.523.84.2～3★--入塔氣～66～93.8～16.2～4.0★★表示該組分未做分析,出塔氣組分分析不準(zhǔn)。6結(jié)論(1)從上述運(yùn)行參數(shù)可知:公司I、Ⅱ期工程實(shí)際運(yùn)行非常良好,主要性能參數(shù)均已達(dá)到或超過設(shè)計(jì)值。I、Ⅱ期低壓甲醇裝置的生產(chǎn)能力達(dá)到70～80kt/a、150～160kt/a,實(shí)際生產(chǎn)能力超過設(shè)計(jì)值。(2)副產(chǎn)蒸汽品質(zhì)相對較高,噸醇產(chǎn)汽量大。合成副產(chǎn)1.0～1.1MPa的蒸汽除滿足變換工段使用外,還向管網(wǎng)輸送蒸汽。(3)反應(yīng)器為熱壁式甲醇塔,塔內(nèi)僅有菱形分布器及層間換熱器,因此,該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便,且催化劑裝填容易、均勻,不易發(fā)生偏流現(xiàn)象。催化劑床層同平面溫差一般均低于5℃,菱形分布器及徑向分布器設(shè)計(jì)合理、技術(shù)成熟可靠。(4)系統(tǒng)采用軸徑向低壓甲醇合成技術(shù),合成塔阻力低。系統(tǒng)負(fù)荷在設(shè)計(jì)負(fù)荷的120%時(shí),塔阻力只有設(shè)計(jì)值的85%,節(jié)能效果明顯。當(dāng)前I、Ⅱ期工程的噸醇耗電量低于750kWh、450kWh。