gc型軸徑向低壓甲醇合成技術在我公司的應用南京國昌化工科技模板

資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯系改正或者刪除。GC型軸徑向低壓甲醇合成技術在我公司的應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產業(yè)開發(fā)區(qū),是具有自主知識產權的國家級高新技術企業(yè)。公司主導產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,是適合中國替代能源發(fā)展的主要產品。在中國”富煤、少油、有氣”能源結構的基本現狀下,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,對實現中國能耗多元化戰(zhàn)略,保障中國能源安全和環(huán)境,具有重要的現實意義和深遠的歷史意義。公司在5kt/a二甲醚成功運行的基礎上,著眼于中國能源結構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二甲醚項目,為二甲醚工程大型化做工程放大,同時為公司Ⅱ期工程150kt/a甲醇、60kt/a二甲醚項目及Ⅲ期工程1500kt/a甲醇、1000kt/a二甲醚項目做好前期準備工作。公司根據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,對甲醇合成工藝流程及相關技術的選擇進行重復論證,并在全國的兄弟廠家考察了魯奇管殼反應器、均溫反應器、軸徑向反應器等的基礎上,經過重復經濟技術對比,考慮到工程的經濟性及技術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計制造的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的主要原因如下:(1)GC型軸徑向甲醇合成技術成熟。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)、中壓聯醇(單醇)塔等,在許多廠家均有成功的運行經驗,技術安全可靠;(2)合成塔結構簡單、操作方便、反應器溫度易于控制;(3)項目的投資省,而且能夠實現大型化。50kt/a的甲醇生產規(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,經我公司領導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,并全權委托國昌公司對Ⅰ期工程進行設計。12月公司Ⅰ期工程50kt/a甲醇裝置投產運行,反應器觸媒層溫度分布合理,系統(tǒng)運行良好,給我公司帶來了良好地經濟效益。裝置的甲醇產量在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期工程的良好運行狀況及較好的經濟效益,公司Ⅱ期工程繼續(xù)采取國昌公司的技術,該工程于5月初開車,至今穩(wěn)定運行,各項指標均達到或超過設計值。公司Ⅰ、Ⅱ期工程的成功運行,為公司Ⅲ期工程的順利完成提供了寶貴的經驗。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)氣經油分離器分離油水后匯合,氣體分五路,其中一路主線氣進熱交換器;其余四路副線氣作為合成塔的冷激氣。主氣流經熱交換器加熱至190～210℃進合成塔進行甲醇合成反應,反應后的240～270℃熱氣體出塔進入廢熱鍋爐副產蒸汽,然后進入熱交換器加熱入塔的主線氣。經熱交換器冷卻后的氣體進入BFW預熱器加熱鍋爐給水,然后經水冷器冷卻至≤40℃去醇分離器進行氣液分離,分離后的氣體一小部分放空回收利用,主氣流進循環(huán)機提壓后進入系統(tǒng)循環(huán),分離下來的甲醇產品送儲槽(見圖1)。循環(huán)機廢熱鍋爐循環(huán)機廢熱鍋爐甲醇合成塔熱交換器蒸汽去管網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;另一路主線氣體經塔前換熱器加熱至160～180℃后進入合成塔進行反應,反應后的240℃氣體離開合成塔進入廢熱鍋爐回收余熱,副產1.0～1.3MPa的飽和蒸汽。出廢熱鍋爐的氣體并聯進塔前換熱器和軟水加熱器進一步回收熱能,然后進入水冷器冷至40℃以下去甲醇分離器分離出甲醇產品,分離后的氣體一小部分放空回收利用,大部分氣體經循環(huán)機提壓后進入系統(tǒng)循環(huán)(見圖2)。3甲醇合成塔結構及工藝流程3.150kt/a甲醇合成塔結構及工藝流程50kt/a甲醇合成塔的結構為GC型熱壁式四軸一徑低壓甲醇合成塔,催化劑床層溫度經過冷激氣和層間換熱器調節(jié),其主要技術參數見表1。表150kt/a甲醇合成塔技術參數塔型GC—R411Y型四軸一徑催化劑自卸結構塔徑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塔內電加熱器kW1500入塔氣量kNm3/h130～180蒸汽產量kg/tCH3OH≥400(蒸汽壓力1.0MPa)合成氣經熱交換器預熱至160℃左右進入合成塔層間換熱器換熱,加熱至190～210℃進入第一催化劑床層;氣體經第一軸向層進行反應,溫度升至240℃左右與冷激氣匯合,溫度降至210℃,然后進入第二軸向催化劑床層反應;反應后的氣體與冷激氣匯合后進入第三軸向層反應,第三軸向層出口的240℃氣體進入層間換熱器換熱,冷卻至210℃進入第四軸向層進行反應,反應后的氣體與冷激氣匯合全進入第一徑向層反應,反應后的240～270℃氣體離開合成塔。3.2150kt/a甲醇合成塔結構及工藝流程150kt/a甲醇合成塔的結構為GC型熱壁式二軸二徑低壓甲醇合成塔,催化劑床層溫度經過冷激氣和層間換熱器調節(jié),其主要技術參數見表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熱。表2150kt/a甲醇合成塔技術參數塔型GC—R222Y型二軸二徑催化劑自卸結構塔徑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蒸汽產量kg/tCH3OH≥400(蒸汽壓力1.0MPa)來自塔前換熱器的工藝氣進入合成塔上、下層間換熱器管程加熱至210℃左右進入第一軸向催化劑床層進行反應,反應后的氣體(溫度240℃)與冷激氣混合溫度降至210℃左右進入第二軸向催化劑床層進行反應,反應后的氣體(溫度240℃)進入上層間換熱器殼程換熱,溫度降至210℃左右進入第一徑向催化劑床層進行反應,反應后的氣體(溫度240℃)進入下層間換熱器殼程換熱,溫度降至210℃左右進入第二徑向催化劑床層進行反應,反應后的出塔氣(溫度240℃)進入廢熱鍋爐回收余熱,副產1.0～1.3MPa的飽和蒸汽。4設備的技術規(guī)格表350kt/a甲醇合成系統(tǒng)設備技術規(guī)格序號名稱規(guī)格臺數備注1甲醇合成塔Ф1800*160001GC型內件2塔內電加熱器1500kW13廢熱鍋爐Ф1400/Ф220014換交換器Ф90015BFW預熱器Ф100016水冷器Ф100027醇分離器φ140018循環(huán)機油分離器φ140019新鮮氣油分離器φ1000110循環(huán)機38m3/min2往復式表4150kt/a甲醇合成系統(tǒng)設備技術規(guī)格序號名稱規(guī)格臺數備注1甲醇合成塔φ2200*21GC型內件2塔外電加熱器kW13廢熱鍋爐φ1400/φ180014塔前換熱器φ12001GC型內件5軟水加熱器φ120016水冷器φ140037甲醇分離器φ1GC型內件8循環(huán)氣油分φ18001GC型內件9新鮮氣油分φ10001GC型內件10循環(huán)機38m3/min3往復式5催化劑的升溫還原及系統(tǒng)運行5.150kt/a甲醇合成系統(tǒng)催化劑的升溫還原及系統(tǒng)運行公司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范圍內,實際出水量達到理論出水量的98%,催化劑床層各點溫度均提高至240℃左右,各點溫差均在0～1℃。升溫還原過程中,由于前工段波動,恒溫約14小時,總共歷時約110小時。催化劑升溫還原結束后系統(tǒng)轉入輕負荷生產,至今運行良好,其運行情況見表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范圍內,實際出水量達到理論出水量的98%,催化劑床層各點溫度均提高至240℃左右,各點溫差均在0～1℃。催化劑升溫還原總共歷時約119小時,升溫還原結束后系統(tǒng)轉入輕負荷生產,至今運行良好,其運行情況見表7、表8。表550kt/a甲醇合成系統(tǒng)運行參數一、工藝參數參數名稱設計值實測值備注系統(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預熱器出口溫度℃～8889.3水冷器出口溫度℃～40～51.5水溫38℃,大于設計指標。床層溫度第一軸向床層進/出℃195/245193/240第二軸向床層進/出℃210/245215/245第三軸向床層進/出℃215/240213/233第四軸向床層進/出℃220/240219/238第一徑向床層進/出℃225/240227/234二、產量及消耗甲醇產量t/d170～276開二臺壓縮機及二臺循環(huán)機副產蒸汽量kg/tCH3OH≥400除滿足變換工段使用外,還向蒸汽管網送汽。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)運行參數一、工藝參數參數名稱設計值實測值備注系統(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)水水質差氣體循環(huán)比4.84.7床層溫度第一軸向床層進/出℃215/253205/238同平面溫差小于2℃第二軸向床層進/出℃216/253210/245同平面溫差小于5℃第一徑向床層進/出℃215/253218/249同平面溫差小于5℃第二徑向床層進/出℃215/253222/248同平面溫差小于5℃二、產量及消耗甲醇產量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副產蒸汽量kg/tCH3OH≥400除滿足變換工段使用外,還向蒸汽管網送汽。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。6結論(1)從上述運行參數可知:公司I、Ⅱ期工程實際運行非常良好,主要性能參數均已達到或超過設計值。I、Ⅱ期低壓甲醇裝置的生產能力達到70～80kt/a、150～160kt/a,實際生產能力超過設計值。(2)副產蒸汽品質相對較高,噸醇產汽量大。合成副產1.0～1.1MPa的蒸汽除滿足變換工段使用外,還向管網輸送蒸汽。(3)反應器為熱壁式甲醇塔,塔內僅有菱形分布器及層間換熱器,因此,該反應器結構簡單、安裝方便,且催化劑裝填容易、均勻,不易發(fā)生偏流現象。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計合理、技術成熟可靠。(4)系統(tǒng)采用軸徑向低壓甲醇合成技術,合成塔阻力低。系統(tǒng)負荷在設計負荷的120%時,塔阻力只有設計值的85%,節(jié)能效果明顯。當前I、Ⅱ期工程的噸醇耗電量低于750kWh、450kWh。