摘  要：本文簡(jiǎn)要介紹了具有我國自主知識產(chǎn)權、第一套大型化的均溫型甲醇塔在內蒙天野開(kāi)車(chē)及初步運行情況，充分顯示其催化劑床層測溫點(diǎn)多、溫度分布均勻、運行穩定等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 ： 均溫型  甲醇合成  甲醇生產(chǎn)  甲醇催化劑  催化劑升溫還原 

 

1項目背景

    由于近幾年原油價(jià)格持續上漲，內蒙天野化工有限責任公司決定將氨合成原料由油改為天然氣，同時(shí)聯(lián)產(chǎn)200kt/a甲醇，項目由五環(huán)工程公司設計。在甲醇合成技術(shù)選擇上，公司通過(guò)對國內外現有幾種技術(shù)的考察和比較分析，最終選定杭州林達公司這一具有國內自主知識產(chǎn)權、且性?xún)r(jià)比高的均溫型低壓甲醇合成技術(shù)。甲醇合成塔直徑3米，觸媒裝填量47m³，合成壓力7.8MPa。

2甲醇合成流程

    轉化氣與甲醇循環(huán)氣經(jīng)聯(lián)合壓縮機提壓至7.9MPa，經(jīng)入塔氣預熱器提溫至150℃左右，進(jìn)入甲醇合成塔冷管內與管外反應氣進(jìn)一步換熱升溫至240℃左右，然后出冷管進(jìn)入管外觸媒層反應，出合成塔氣體溫度 250℃左右，進(jìn)入廢熱鍋爐副產(chǎn)蒸汽后，經(jīng)入塔氣預熱器管程加熱入塔氣并使自身進(jìn)一步降溫，然后依次進(jìn)入脫鹽水預熱器、甲醇水冷器使反應氣溫度降至40℃，進(jìn)入甲醇分離器。分離后的粗甲醇經(jīng)閃蒸槽減壓閃蒸后送甲醇精餾工段，分離后的氣體大部分經(jīng)循環(huán)機提壓后重新進(jìn)入甲醇合成塔反應，一小部分作為弛放氣去氫回收。流程框圖見(jiàn)圖1。

圖1  低壓甲醇合成流程框圖

3 甲醇合成主要設備（表1）

表1 甲醇合成主要設備

 

4 均溫型甲醇合成塔結構

    均溫型甲醇塔結構簡(jiǎn)圖如圖2，入塔氣由進(jìn)氣口1進(jìn)入合成塔，通過(guò)引氣管6使氣體均勻分配到各環(huán)管8，此結構可保證塔內氣體徑向均勻分布。然后氣體進(jìn)入下行冷管10與觸媒層反應氣體并流換熱升溫，再進(jìn)入上行冷管9進(jìn)一步與觸媒層反應氣體逆流換熱升溫，氣體溫度達到催化劑活性溫度后進(jìn)入觸媒層17進(jìn)行甲醇合成反應，反應后氣體由出氣口16出甲醇合成塔。

 

圖2 甲醇反應器簡(jiǎn)圖

1－進(jìn)氣口，2—分布器，3—小封頭，4—小法蘭，5—測溫口，6－引氣管，7－大法蘭，8－上環(huán)管，9－上行管，10－下行管，11－外筒，12—下環(huán)管，13－支承板，14－卸料口，15－錐形帽，16—出氣口， 17—觸媒，18-大封頭，19－隔板，20－填料函

    內蒙天野JW3000均溫型甲醇合成塔內設有4組共28個(gè)測溫點(diǎn)，這在內徑3米、觸媒床層高7米多的其他合成反應器中所少見(jiàn)。較多且合理的測溫點(diǎn)分布能夠在生產(chǎn)過(guò)程中更好的監測觸媒層溫度，對甲醇合成反應情況的掌握更加全面。

觸媒層測溫熱電偶TE-01409-1～7、TE-01409-8～14、TE-01409-15～21、TE-01409-22～28均為7點(diǎn)式鎧裝熱電偶，各點(diǎn)深度如下（以測溫內套管法蘭端面為零點(diǎn)）：

TE-01409-1/8：1800mm；TE-01409-2/9：3300mm；TE-01409-3/10：4500mm；TE-01409-4/11：5700mm；TE-01409-5/12：6900mm；TE-01409-6/13：8100mm；TE-01409-7/14：9300mm。

TE-01409-15/22：2070mm；TE-01409-16/23：3570mm；TE-01409-17/24：4770mm；TE-01409-18/25：5970mm；TE-01409-19/26：7170mm；TE-01409-20/27：8370mm；TE-01409-21/28：9570mm。

5 催化劑的升溫還原

    甲醇合成催化劑選用四川天一科技股份有限公司XNC-98低壓甲醇催化劑，裝填量74.05t。

    升溫還原的好壞將直接影響到催化劑的使用效果。升溫還原基本原則是：嚴格控制水汽濃度不超過(guò)3.0g/m³，盡量做到低溫下多出水。由于水汽濃度測定存在一定的滯后性和誤差，因此一般將水汽濃度折成出水量以控制升溫還原速度。低溫出水有利于更好的發(fā)揮催化劑活性。

    甲醇合成催化劑的升溫還原十分重要，為此天野公司甲醇車(chē)間專(zhuān)門(mén)組織催化劑廠(chǎng)家、林達公司及車(chē)間技術(shù)人員開(kāi)會(huì )討論，并確定以下要求：

    1.甲醇合成觸媒在140℃開(kāi)始配氫還原；

    2.還原前，測試配氫管線(xiàn)流量計FI01412的準確性，并分析合成塔出口氫含量，要求氫含量<0.2%，采用間斷配氫方式；

    3.每半小時(shí)一次放水，并稱(chēng)量；

    4.根據聯(lián)合壓縮機特點(diǎn)，升溫還原壓力確定在1.2MPa；

    5.觸媒還原末期溫度在220~230℃；

    6.把合成塔入口氫濃度、氫耗作為重要參考指標；

    7.酒精擦拭測溫內套管及測溫熱電偶，并經(jīng)氮氣吹干后回裝；

    8.觸媒層溫差控制：軸向<10℃，徑向<5℃；

    9.小時(shí)出水量應<150Kg，水汽濃度<3g/m³；

    10.合成塔塔壁溫差<60℃，還原末期熱點(diǎn)不超過(guò)235℃。

    11.升溫還原末期控制氫含量在20%左右，合成氣置換時(shí)床層溫度降至210℃；

    升溫還原自2005.12.1  17：00開(kāi)始至2005.12.6  07：00結束，累計耗時(shí)110h。升溫還原過(guò)程中系統壓力基本維持在1.2~1.4MPa，循環(huán)量55000~60000Nm3/h。整個(gè)升溫還原過(guò)程中觸媒層溫度分布均勻，平面溫差<3℃，軸向溫差<10℃，出水均勻，整個(gè)升溫還原過(guò)程累計出水14076.5Kg，180℃之前出水合計12341.5Kg ，占總出水量的88.31%，做到了低溫下多出水。升溫還原數據摘錄及觸媒層溫度分布數據見(jiàn)表2、表3。

表2  升溫還原過(guò)程觸媒層溫度分布數據

 

 

表3  甲醇合成觸媒升溫還原數據摘錄

 

6 甲醇合成塔運行情況及幾點(diǎn)看法

    甲醇合成系統于2005-12-7轉入輕負荷生產(chǎn)階段，由于受天然氣量不足制約，生產(chǎn)負荷尚未加滿(mǎn)，甲醇目前日產(chǎn)約650t。2006-1-1的生產(chǎn)數據見(jiàn)表4、表5。

    從甲醇塔開(kāi)車(chē)投產(chǎn)及運行情況看出：①催化劑升溫還原溫差小，幾乎為等溫還原，出水均勻平穩；②投運后，熱點(diǎn)溫度在230℃就能穩定操作，CO轉化率高；③合成塔裝填系數大，同等生產(chǎn)能力管殼式塔需4米。

    內蒙天野投運的甲醇合成塔為林達首套大型化甲醇塔，在生產(chǎn)過(guò)程中顯示出觸媒層溫差小、操作控制容易、生產(chǎn)彈性較大等特點(diǎn)，充分證明了林達大型甲醇合成塔具有較高的技術(shù)水平。

表4  內蒙天野φ3000甲醇合成生產(chǎn)數據摘錄（2006.1.1）

 

表5  內蒙天野φ3000甲醇合成生產(chǎn)數據摘錄（2006.1.1）