中海石油天野化工20萬(wàn)噸甲醇裝置簡(jiǎn)介

1、中海石油天野化工 20萬(wàn)噸甲醇裝置簡(jiǎn)介,單位：甲醇車間 日期：2010年2月23日,2,目錄,甲醇裝置的原料及產(chǎn)品簡(jiǎn)介 甲醇生產(chǎn)的化工原理 工藝流程簡(jiǎn)介 重要設(shè)備 甲醇裝置的主要消耗指標(biāo) 甲醇生產(chǎn)中主要的催化劑,3,一、甲醇裝置的原料及產(chǎn)品簡(jiǎn)介,甲醇裝置是以天然氣為原料，天然氣與蒸汽進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，生成以氫氣、一氧化碳、二氧化碳為主要成份的轉(zhuǎn)化氣，轉(zhuǎn)化氣經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)提壓，低壓合成甲醇。本裝置設(shè)計(jì)日產(chǎn)精甲醇667噸（年產(chǎn)20萬(wàn)噸），天然氣用量包括兩種：原料天然氣19122Nm3H，燃料天然氣6232 Nm3H，共計(jì)25354Nm3H（1.824億方天然氣年）。 甲醇裝置的主要原料及產(chǎn)品包括天然氣及精

2、甲醇兩種。,4,一、甲醇裝置的原料及產(chǎn)品簡(jiǎn)介,天然氣,5,一、甲醇裝置的原料及產(chǎn)品簡(jiǎn)介,GB3381992中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)甲醇產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),6,一、甲醇裝置的原料及產(chǎn)品簡(jiǎn)介,到目前為止，產(chǎn)品質(zhì)量控制非常成功，所有出廠產(chǎn)品全部為優(yōu)級(jí)品，其中在國(guó)標(biāo)中未要求的乙醇含量也可以嚴(yán)格控制在30PPm以內(nèi)達(dá)到美國(guó)聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)“A”級(jí)。,7,二、甲醇生產(chǎn)原理,轉(zhuǎn)化工序脫硫原理 天然氣一蒸汽轉(zhuǎn)化基本原理 甲醇合成反應(yīng)原理 精餾原理,8,二、甲醇生產(chǎn)原理轉(zhuǎn)化工序脫硫原理,由于天然氣中含有微量的硫（有機(jī)硫、無(wú)機(jī)硫），硫的存在會(huì)造成轉(zhuǎn)化觸媒和合成觸媒中毒，所以天然氣在進(jìn)轉(zhuǎn)化管前必須先進(jìn)行脫硫，使總硫量降到0.1

3、PPm以下。 本裝置采用鎳鉬加氫（有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫），氧化鋅脫硫，它屬于干法脫硫中的化學(xué)吸附法。含硫天然氣中的有機(jī)硫先經(jīng)過(guò)催化加氫，轉(zhuǎn)化成硫化氫，然后進(jìn)行脫除，其反應(yīng)如下： COS+H2CO+H2S +Q 氧化鋅脫硫是通過(guò)化學(xué)吸附來(lái)脫硫的，可以脫除無(wú)機(jī)硫，其化學(xué)反應(yīng)方程如下： H2S+ZnOZnS+H2O 氧化鋅和硫化氫即使在常溫下也可以反應(yīng)生成性質(zhì)穩(wěn)定的硫化鋅。反應(yīng)生成的硫化鋅不能再生，因此氧化鋅脫硫劑在使用一段時(shí)間后，隨著氧化鋅含量的降低，硫化鋅含量的升高，脫硫效果下降，氧化鋅脫硫劑需要定期更換,9,二、甲醇生產(chǎn)原理天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化,脫硫后的天然氣利用本身的溫度，經(jīng)飽和塔使天然氣中的水蒸汽

4、達(dá)到飽和，再加入一定量的過(guò)熱蒸汽，使水蒸汽和天然氣以3.23.3的水碳比混合后，進(jìn)入混合原料氣加熱器，加熱至520左右，進(jìn)入轉(zhuǎn)化管內(nèi)在鎳催化劑的催化作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)： CH4+H2OCO+3H2 - 205.66KJ/mol CH4+2H2OCO2+4H2 -164.69kJ/mol 同時(shí)發(fā)生CO的變換反應(yīng) CO+H2OCO2+H2 +40.7KJ/mol,10,二、甲醇生產(chǎn)原理甲醇合成反應(yīng)原理,主反應(yīng)是氫氣與一氧化碳或二氧化碳反應(yīng)生成甲醇，合成反應(yīng)是一個(gè)可逆的放熱反應(yīng)，反應(yīng)方程如下： CO+2H2 CH3OH +89.35KJ/mol CO2+3H2CH3OH+H2O +46.65KJ/m

5、ol,11,二、甲醇生產(chǎn)原理精餾原理,甲醇精餾的基本原理是利用粗甲醇中各組分在一定壓力下，沸點(diǎn)的不同，在精餾塔填料中進(jìn)行多次的傳熱傳質(zhì)過(guò)程，除去粗甲醇中的雜質(zhì)，獲得產(chǎn)品甲醇。我廠甲醇精餾采用三塔加壓流程，它的特點(diǎn)是更合理地利用了熱量，除預(yù)精餾塔外，它還采用了兩個(gè)主精餾塔，第一主精餾塔為加壓精餾，操作壓力為0.57 MPa，第二主精餾塔為常壓操作，三塔流程較兩塔流程節(jié)約了熱能，節(jié)省了冷卻用水，有效地利用了能量。 在三塔加壓流程中，二甲醚及輕質(zhì)餾分是在預(yù)精餾塔內(nèi)脫除的，加壓精餾塔和常壓精餾內(nèi)主要脫除乙醇、水等重組分，最終獲得產(chǎn)品甲醇。常壓精餾塔底部殘留的4.72%的甲醇，在回收塔中得到進(jìn)一步回收利

6、用，避免了浪費(fèi)，最終從回收塔底部排出的廢水中甲醇含量小于36PPm，排入生化池繼續(xù)處理。,12,三、工藝流程簡(jiǎn)介,配氣站,氫回收,CO2 回收,CO2 壓縮,天然氣 壓縮,天然氣 轉(zhuǎn)化,甲醇 精餾,甲醇 合成,K 01301,中間 罐區(qū),原料 天然氣,3.9MPa 工藝蒸汽,燃料 天然氣,煙 道 氣,CO2,酸性氣 來(lái)自合成氨,燃料 膜分離尾氣,氫回收,H2,馳 放 氣,循環(huán)氣,粗醇,粗醇,粗 醇,精 醇,精甲醇 去成品罐區(qū),13,三、工藝流程圖簡(jiǎn)介,來(lái)自西部公司的天然氣經(jīng)過(guò)減壓后壓力1.4MP進(jìn)入配氣站，流量為19122 Nm3/h的原料天然氣進(jìn)入天然氣壓縮機(jī)K01101進(jìn)行壓縮，壓縮后的天

7、然氣溫度103、壓力2.85MPa送往天然氣轉(zhuǎn)化工序。 壓縮后的原料天然氣經(jīng)過(guò)預(yù)熱、脫硫后，配入3.9MPa的工藝蒸汽，工藝蒸汽按水碳比3.2配比，經(jīng)混合器預(yù)熱器加熱到520、壓力2.53MPa后進(jìn)入一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)。反應(yīng)后的氣體855、2.19MPa、117680 Nm3/h，經(jīng)過(guò)一系列的降溫、分離水分，最終以流量75900NM3/H、溫度40、壓力2.00MPa進(jìn)入合成氣壓縮機(jī)。 經(jīng)過(guò)合成氣壓縮機(jī)前5級(jí)壓縮后，進(jìn)入6級(jí)循環(huán)段壓縮的氣體溫度53、壓力7.9MPa、流量487798 Nm3/h被送往甲醇合成工序。 來(lái)自壓縮工序的合成氣，進(jìn)入甲醇合成塔R01401進(jìn)行合成反應(yīng)。出塔氣體

8、溫度259，壓力7.58MPa經(jīng)過(guò)一系列的換熱和最終分離，生產(chǎn)出的粗甲醇35.35T/H被送往甲醇精餾工序。 在甲醇分離器后分離出的循環(huán)氣一部分去壓縮工序循環(huán)段進(jìn)行壓縮，再參加合成反應(yīng)；另一部分弛放氣去氫回收，回收的氫氣去合成氣壓縮機(jī)壓縮參加合成反應(yīng),尾氣去轉(zhuǎn)化作燃料。 來(lái)自合成的粗甲醇，經(jīng)過(guò)預(yù)精餾塔脫除輕組分、加壓精餾塔和常壓精餾塔脫除重組分后，在加壓精餾塔取出13.22 t/h精甲醇并在常壓精餾塔取出14.29 t/h精甲醇，兩股精甲醇匯合后，送到甲醇中間罐區(qū)，準(zhǔn)備外送。甲醇中間罐區(qū)共設(shè)有四個(gè)貯槽，作為粗甲醇和精甲醇的臨時(shí)儲(chǔ)存。 本裝置為提高合成甲醇?xì)赓|(zhì)，利用來(lái)自轉(zhuǎn)化的煙道氣，以及合成氨D

9、A402的氣提氣，回收再利用其中的CO2。采用MEA溶液在吸收塔內(nèi)對(duì)CO2氣體進(jìn)行吸收，然后在再生塔內(nèi)進(jìn)行CO2解吸，一部分：2242 Nm3/h的CO2氣體送往尿素裝置。另一部分：4535Nm3/h的CO2氣體混同合成氨DA203的酸性氣共6162Nm3/h，送往CO2壓縮機(jī)K01901進(jìn)行壓縮，溫度114，壓力2.9MPa被送往轉(zhuǎn)化工段參加轉(zhuǎn)化反應(yīng)。 轉(zhuǎn)化爐的燃料氣共有兩部分，一部分是來(lái)自配氣站的燃料天然氣（小燒）6232Nm3H，另一部分是來(lái)自氫回收工序的膜分離尾氣（大燒）7183 Nm3H。,14,四、重要設(shè)備,轉(zhuǎn)化爐 合成塔 壓縮機(jī) 中間罐區(qū),15,四、重要設(shè)備轉(zhuǎn)化爐,轉(zhuǎn)化爐的總體結(jié)

10、構(gòu)為方箱型、頂燒管式爐，由輻射室、過(guò)渡室、對(duì)流段組成。轉(zhuǎn)化爐的爐頂設(shè)有強(qiáng)制通風(fēng)型燃燒器，轉(zhuǎn)化管垂直安放，爐管內(nèi)工藝氣和管外煙氣并流，方向垂直向下。轉(zhuǎn)化管在橫向布置為八排,每排三十六根，共288根。煙道布置與燃燒方式相適應(yīng)，采用下煙道結(jié)構(gòu)，使轉(zhuǎn)化管獲得理想的軸向溫度分布，對(duì)流段采用水平線性布置，在對(duì)流段內(nèi)依次置放混合預(yù)熱器等設(shè)備以回收煙氣余熱。燃料天然氣、弛放氣燃燒所需的氧量由鼓風(fēng)機(jī)送入爐頂環(huán)形風(fēng)道，分配后進(jìn)入每一個(gè)頂燒風(fēng)箱，由風(fēng)門控制風(fēng)量進(jìn)入爐膛助燃，燃燒后的煙氣通過(guò)爐膛輻射室、過(guò)渡室，經(jīng)對(duì)流室各換熱器換熱后用引風(fēng)機(jī)和高煙囪抽走，在爐內(nèi)形成一定的負(fù)壓，一部分煙氣送入CO2回收工序。 轉(zhuǎn)化管設(shè)計(jì)

11、壓力為2.9MPa,爐管鑄造體的設(shè)計(jì)溫度為975，轉(zhuǎn)化管的鑄造工藝采用離心鑄造，要求內(nèi)表面有一定光潔度要求，內(nèi)部組織致密以及無(wú)裂紋，無(wú)氣孔等鑄造缺陷。鑄造完成后爐管表面需進(jìn)行噴沙清理，在保證爐管使用壁厚的條件下，需對(duì)爐管的內(nèi)壁進(jìn)行鏜孔，以去掉在離心鑄造時(shí)內(nèi)壁的疏松層，最大限度的保證爐管的使用安全和壽命。爐管的規(guī)格為126x12x12619,材質(zhì)為ZG45Ni35Cr25NbM。,16,四、重要設(shè)備合成塔,甲醇合成塔采用杭州林達(dá)化工技術(shù)工程有限公司研發(fā)的JW型低壓立式合成塔，塔徑3000mm，觸媒裝填高度7860mm，塔內(nèi)觸媒裝填總重量為74.05t，合成塔總高約14000m。冷氣通過(guò)塔頂部小封

12、頭的18根進(jìn)氣管均勻地將氣引入6個(gè)環(huán)型上集氣管內(nèi)，冷氣再經(jīng)過(guò)上集氣管內(nèi)側(cè)兩根管進(jìn)入下集氣管后從下集氣管外側(cè)兩根管返回觸媒上層，預(yù)熱后的合成氣進(jìn)入觸媒層進(jìn)行反應(yīng)。,17,四、重要設(shè)備合成塔,18,四、重要設(shè)備壓縮機(jī),本裝置采用2臺(tái)德國(guó)阿特拉斯生產(chǎn)的多軸式離心壓縮機(jī)組.離心式壓縮機(jī)的顯著特點(diǎn)是單機(jī)打氣量大，節(jié)省投資，減少占地面積。還有兩往復(fù)式二氧化碳?jí)嚎s機(jī)。 天然氣壓縮采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的離心壓縮機(jī)組；合成氣壓縮機(jī)采用的是蒸汽透平驅(qū)動(dòng)的離心壓縮機(jī)組，另有一臺(tái)為合成氨裝置提供原料天然氣的壓縮機(jī)K02101，也是透驅(qū)動(dòng)。,19,四、重要設(shè)備中間罐區(qū),中間罐區(qū)屬公司一級(jí)重大危險(xiǎn)源，共有四個(gè)貯罐，包括兩個(gè)精醇罐和兩個(gè)粗醇缸，單個(gè)精醇罐容積為402立方米，單個(gè)粗醇罐容積為866立方米。其作用有兩個(gè)，一是臨時(shí)儲(chǔ)存甲醇合成生產(chǎn)的粗甲醇；接受、儲(chǔ)存、計(jì)量甲醇精餾工序生產(chǎn)的精甲醇，經(jīng)檢驗(yàn)合格后用泵送往成品罐區(qū)中儲(chǔ)存。,20,五、甲醇裝置的主要消耗