氮肥技術(shù)2008年第29卷第5期均溫型甲醇塔在渭化等壓甲醇裝置上的應(yīng)用張安平王學(xué)軍陜西渭河煤化工集團(tuán)有限責(zé)任公司雙甲車間渭南714000)周傳華趙金龍(杭州林達(dá)化工技術(shù)工程有限公司310012)sAoso5ovM。 so5o9905.4。 wo5055942。摘要介紹了杭州林達(dá)公司的均溫型甲醇合成塔在渭化20×10a甲醇裝置上兩年來(lái)的運(yùn)行情況和陜西省科技廳的專家鑒定意見(jiàn)充分顯示了國(guó)產(chǎn)化大型甲醇合成塔良好的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞均溫型甲醇合成塔應(yīng)用總結(jié)陜西渭河煤化工集團(tuán)有限責(zé)任公司的20×化劑50m,并副產(chǎn)10MPa、0.34MPa兩個(gè)等級(jí)的10ta甲醇裝置是渭河集團(tuán)公司適應(yīng)市場(chǎng)需求,迫低壓蒸汽。求多元化生產(chǎn)經(jīng)營(yíng),為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益最大化1甲醇合成系統(tǒng)工藝流程的新建裝置,為陜西省重點(diǎn)支持的化工項(xiàng)目,于由德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)生產(chǎn)的水煤2003年6月籌備建設(shè),2006年5月建成投產(chǎn),并氣經(jīng)耐硫變換、低溫甲醇洗合格后進(jìn)入甲醇合成于2007年8月14日經(jīng)陜西省科技廳鑒定。整套界區(qū),先進(jìn)入脫硫劑罐(V2701),經(jīng)常溫氧化鋅進(jìn)裝置以65MPa德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)為龍步脫硫后,與來(lái)自循環(huán)氣壓縮機(jī)出口的循環(huán)氣頭,經(jīng)耐硫變換、低溫甲醇洗技術(shù)制備合格的甲混合進(jìn)入中間換熱器(E2701)殼程與來(lái)自E2704醇合成氣,整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)等壓合成。其中甲醇合(二級(jí)廢鍋)的高溫出塔氣體換熱換熱后的氣體成裝置的關(guān)鍵設(shè)備甲醇合成塔,采用了具有(約10℃)從頂部進(jìn)入甲醇合成塔(R2701),反應(yīng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的杭州林達(dá)公司的均溫型甲醇合后的氣體從R2701底部排出。成塔,甲醇合成系統(tǒng)工作壓力為52MPa合成塔出R2701的氣體經(jīng)一級(jí)廢熱鍋爐(E2703)內(nèi)裝南京化工研究院的NC307低壓甲醇合成催二級(jí)廢熱鍋爐(E2704)換熱后進(jìn)入中間換熱器器與冷卻塔設(shè)備,不僅可以達(dá)到節(jié)能節(jié)水的目器的傳熱效率,還可以延長(zhǎng)蒸發(fā)式冷卻器的使用標(biāo),而且對(duì)發(fā)電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著重要意義。壽命。4實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中可能存在的問(wèn)題42腐蝕問(wèn)題41結(jié)垢問(wèn)題蒸發(fā)式冷卻器殼體、換熱盤管等由于常年處蒸發(fā)式冷卻器的冷卻流體環(huán)路封閉而不受于水與空氣的潮濕環(huán)境下需要熱浸鋅處理或采環(huán)境污染的影響,只是相對(duì)而言降低了系統(tǒng)結(jié)垢用不銹鋼材質(zhì),用鍍鋅鋼的周期性鈍化來(lái)防止的可能性。當(dāng)水被蒸發(fā)時(shí),原來(lái)存在的雜質(zhì)還在“白銹”產(chǎn)生(白銹指積聚在鍍鋅鋼表面上的白水中,水中溶解的固體的濃度會(huì)不斷升高,如果色、蠟狀和破壞鋅層的腐蝕物)因浸鋅不均勻或這些雜質(zhì)和污物不能有效控制,就會(huì)引起結(jié)垢、厚度不夠若部分地方出現(xiàn)腐蝕將會(huì)嚴(yán)重影響其腐蝕和泥漿積聚從而降低傳熱效率。為了達(dá)到使用壽命。因此在訂貨技術(shù)協(xié)議中應(yīng)嚴(yán)格熱浸蒸發(fā)式冷卻器應(yīng)用的水質(zhì)要求使用時(shí)必須根據(jù)鋅或不銹鋼板的質(zhì)量要求。實(shí)際情況釆取相應(yīng)的水處理措施。應(yīng)控制循環(huán)水5結(jié)語(yǔ)使用周期,通過(guò)排污來(lái)控制雜質(zhì)的積聚。較先進(jìn)在化肥、電力等高能耗行業(yè)中,采用蒸發(fā)式的冷卻器都采用了防結(jié)垢技術(shù)如電子防垢除垢冷卻器代替水冷器和冷卻塔不但可以達(dá)到節(jié)能裝置這些除垢裝置基本能控制水垢的生成。但節(jié)水中國(guó)煤化工濟(jì)運(yùn)行以及提即使采用了防結(jié)垢技術(shù)也必須時(shí)刻注意結(jié)垢情高經(jīng)CNMHG況,隨時(shí)采取除垢措施,這樣不僅可以提高冷卻收稿日期:2008-07-04)第5期張安平等:均溫型甲醇塔在渭化等壓甲醇裝置上的應(yīng)用(E2701)管程,與換熱器殼程的入塔氣體換熱,后又進(jìn)入水冷器(E272A/B)進(jìn)一步冷卻溫度降到40℃以下,然后進(jìn)入甲醇分離器(V2702)進(jìn)行氣液分離。分離出的液體粗甲醇經(jīng)減壓閃蒸除去溶解在其中的大部分氣體后送往粗甲醇貯槽(V2712AB)。從分離器上部出來(lái)的氣體作為循環(huán)氣大部分返回循環(huán)氣壓縮機(jī)(C2701),經(jīng)加壓后循環(huán)使用。另有一小部分氣體作為弛放氣,先通過(guò)弛放氣洗滌塔(T201)用密封水洗滌吸收其中的甲醇蒸氣,后經(jīng)C2702(弛放氣壓縮機(jī))加壓后送往老廠變換回收。工藝流程方塊圖見(jiàn)圖1。新鮮氣脫硫劑罐R270中間換熱器甲醇合成「E273V27E2702級(jí)廢鍋溶解氣甲醇分離圖2甲醇合成塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖V2712甲醇貯槽測(cè)溫?zé)犭娕?共設(shè)28個(gè)測(cè)溫點(diǎn),同平面4個(gè)測(cè)溫圖1甲醇合成工藝方框流程圖點(diǎn),按不同插入深度均勻分布于7個(gè)平面,從而2甲醇合成系統(tǒng)主要設(shè)備(見(jiàn)表1)有利于操作工更好的掌握催化劑層的反應(yīng)情況豪1甲醇合成系統(tǒng)主要設(shè)備和溫度分布,以便進(jìn)行相關(guān)操作序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量(臺(tái))渭化3000低壓均溫型合成塔是杭州林達(dá)1甲醇合成塔Φ3000×14000公司由Φ2000型合成塔直接放大為Φ3000型開(kāi)工加熱器◆1200x28×5643的,雖然理論上工業(yè)裝置的放大存在一定的風(fēng)級(jí)廢鍋Φ11488/2400×44/25x103991險(xiǎn),但經(jīng)過(guò)在我廠甲醇裝置上近兩年的應(yīng)用表明級(jí)廢鍋11488/2400×425×113991這次放大改進(jìn)是成功的5中間換熱器1600×40x160084催化劑的升溫還原情況6水冷器Φ1600×56x13653催化劑升溫還原使用的還原氣是我公司合7甲醇分離器◆2400×12x6520成氨裝置液氮洗分子篩后的凈化氣,壓力為8閃蒸罐Φ2400x16x731652MPa,其組成(體積分?jǐn)?shù))為CO26%、H29循環(huán)機(jī)965%。系統(tǒng)采用氮?dú)庋h(huán)催化劑還原壓力根據(jù)3Φ3000均溫型甲醇合成塔循環(huán)機(jī)的最大打氣量控制在07~08MPa合成裝置的關(guān)鍵設(shè)備合成塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖22006年5月5日13時(shí)合成系統(tǒng)開(kāi)始升溫,升所示。進(jìn)塔氣由上部進(jìn)入合成塔,經(jīng)多根引氣管溫過(guò)程共52h,出物理水250872kg。然后開(kāi)始加進(jìn)入上集氣環(huán),再均勻分布到多排下行管與催化氫還原至還原結(jié)束共945h,還原階段累計(jì)出水劑層換熱后又并入下集氣環(huán)均勻分布到多排1126465k初次加氫人塔氣氫濃度為052%,還上行管與催化劑層再次換熱,達(dá)到反應(yīng)溫度后出原中國(guó)煤化工達(dá),還原結(jié)束時(shí)上行管進(jìn)入催化劑層進(jìn)行合成反應(yīng)并與管內(nèi)冷合CNMHG22%和21%氣換熱,反應(yīng)氣由下部出塔。合成塔內(nèi)裝有4根升溫還原情況見(jiàn)表2。氮肥技術(shù)2008年第29卷寢2渭化Nc307型甲醇合成催化劑升溫還原情況◆守出升溫速進(jìn)氣人塔壓力八塔流量出人速率出水量階段累計(jì)(℃)(℃h)B濃度溫度(%) (MPa) (mh) (kg/h) (kg)升室溫201574040-1402120.8007-4023052還170~180020.2-0.507-90000702509031.126110180-19086397Ⅲ36146190-210-071~20136956原Ⅳ2016621022注:升溫階段出入總量250872kg,還原階段出水總量1126465kg,升溫還原總出水量13773.37kg在整個(gè)升溫還原過(guò)程中出水均勻溫度易于況的繼續(xù)進(jìn)行。均溫型反應(yīng)器在出現(xiàn)此類問(wèn)題時(shí),控制且分布均勻,催化劑還原比較徹底,做到了處理起來(lái)就表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì),由于床層溫差小,低溫下多出水。升溫還原結(jié)束后的床層溫度分布就允許快速降低反應(yīng)器人口溫度,增大循環(huán)量,從見(jiàn)表3。而有效地降低床層溫度,以穩(wěn)定系統(tǒng)反應(yīng),而又不3催化劑床層溫度(℃)怕人口溫度降的過(guò)低而導(dǎo)致床層局部垮溫或整體T1-721892204220422022210221.42208垮溫,這對(duì)穩(wěn)定生產(chǎn)是非常有利的。T-14216.72190218.1220.0220.8220.6220.6在裝置運(yùn)行初期,由于前系統(tǒng)工況大幅度波T-21214327521852190218521922193動(dòng)加之操作工缺乏操作經(jīng)驗(yàn)曾導(dǎo)致催化劑床層T22282172201206209221.42228220出現(xiàn)了幾次偏溫情況。操作工為了控制床層不超5甲醇合成系統(tǒng)的運(yùn)行情況總結(jié)溫,大幅度降低反應(yīng)器入口溫度,又為了防止床層(1)系統(tǒng)導(dǎo)氣及輕負(fù)荷生產(chǎn)溫度下降過(guò)快而減小循環(huán)量造成入塔氣體溫度我廠甲醇裝置于2006年5月11日23:00過(guò)低且分布不均勻使整個(gè)床層換熱不均勻而最導(dǎo)氣進(jìn)行生產(chǎn)。導(dǎo)氣前催化劑床層溫度已升至終出現(xiàn)局部溫度下降,另外一部分溫度上漲的偏220℃左右,分布均勻,系統(tǒng)壓力為06MPa,隨著溫現(xiàn)象。我們?cè)谔幚磉@類問(wèn)題時(shí)充分考慮了均溫新鮮氣量的增加系統(tǒng)壓力不斷上漲,當(dāng)系統(tǒng)壓力型反應(yīng)器的特點(diǎn)不斷提高入塔氣溫度,同時(shí)加大上漲至大約10MPa時(shí),催化劑層溫度開(kāi)始出現(xiàn)循環(huán)量以利于氣體人塔后的均勻分布,使入塔氣上漲趨勢(shì),表明反應(yīng)已開(kāi)始進(jìn)行,隨后采取不同與整個(gè)床層均勻換熱,從而將低溫部分的溫度慢手段對(duì)床層溫度進(jìn)行調(diào)整控制,以優(yōu)化系統(tǒng)反慢提起來(lái),而又能減緩高溫部分的上漲趨勢(shì)最終應(yīng),在12日13:00時(shí)甲醇分離器出現(xiàn)液位,表明將整個(gè)催化劑床層溫度調(diào)整趨于均勻?？偟膩?lái)說(shuō)已產(chǎn)出粗甲醇產(chǎn)品,隨后系統(tǒng)即進(jìn)入低負(fù)荷生均溫型反應(yīng)器在溫度控制上是比較容易的操作彈性大,同樣適用于優(yōu)質(zhì)合成氣。(2)對(duì)于反應(yīng)器溫度的控制(3)系統(tǒng)結(jié)蠟情況由于我廠采用德士古水煤漿制氣,從氣化裝對(duì)于均溫型反應(yīng)器,由于催化劑床層溫度分置來(lái)的水煤氣中c0含量高達(dá)30%左右其他惰布均勻,且易于控制減少了副反應(yīng)地進(jìn)行,從而性組分含量<1%,催化劑又處于初期高活性階大大減少了石蠟的生成,2007年5月裝置大檢修段所以對(duì)有效組分的變化非常敏感,稍不注意時(shí)共清理出石蠟約30kg,對(duì)比使用同樣催化劑而就有可能出現(xiàn)溫度快速上漲。在生產(chǎn)初期就頻繁使用不同甲醇合成反應(yīng)器的裝置,石蠟的生成量出現(xiàn)此類現(xiàn)象前系統(tǒng)CO上漲0.2%床層溫度就少,對(duì)生產(chǎn)沒(méi)有影響。開(kāi)始上漲,由于反應(yīng)加劇系統(tǒng)壓力就不斷下降4)裝置性能考核導(dǎo)致前后系統(tǒng)壓差增大,無(wú)形中新鮮氣量就增大中國(guó)煤化工來(lái)由于種種原了,隨之反應(yīng)就更加劇烈如此形成惡性循環(huán)這因的CNMHG行狀態(tài),為了盡就要求必須盡快將系統(tǒng)反應(yīng)控制住,遏制這種情早實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn),在2007年對(duì)甲醇合成裝置進(jìn)行第5期張安平等:均溫型甲醇塔在渭化等壓甲醇裝置上的應(yīng)用了72h性能考核新鮮氣量加至6300Nm}h,三天6壓力和溫度(8月14日現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)甲醇總產(chǎn)量為19028t,平均日產(chǎn)量為6343t,平均負(fù)荷率為97.6%,C0單程轉(zhuǎn)換率達(dá)到75%以項(xiàng)目循環(huán)機(jī)合成塔催化劑層溫度上,且催化劑床層溫度分布均勻,熱點(diǎn)溫度基本進(jìn)口出口進(jìn)口出口進(jìn)床層熱點(diǎn)底部穩(wěn)定在252℃左右,平面溫差<15℃,軸向溫差壓力(MPa)4484.804.76457<19℃,基本達(dá)到設(shè)計(jì)值。只是由于前系統(tǒng)和弛溫度(℃)3384061092440242626002483放氣壓縮機(jī)的原因,甲醇合成系統(tǒng)沒(méi)有加至滿負(fù)表7氣體成分荷,但從性能考核數(shù)據(jù)來(lái)看,待影響問(wèn)題解決后Hy甲醇裝置達(dá)到設(shè)計(jì)能力是毋庸質(zhì)疑的。進(jìn)塔氣(%)9041.5284.87性能考核數(shù)據(jù)(2007年4月15日10:00)如出塔氣(%)1.16下。新鮮氣62800Nm沿h溫度252℃壓力508MPa鑒定意見(jiàn)認(rèn)為“該項(xiàng)目開(kāi)發(fā)研究的氣冷均循環(huán)氣27400Nmh溫度363℃壓力488MPa溫大型甲醇合成塔及甲醇合成技術(shù)成功應(yīng)用于入塔氣溫度984℃壓力485MPa水煤漿加壓氣化為原料氣的等壓合成工藝。在強(qiáng)入塔氣組成(%)H28467c07.32CO2068放熱條件下,具有固定床甲醇合成床層徑向和軸出塔氣溫度22.7℃壓力465MPa向的溫度均勻、溫差小操作穩(wěn)定、控制方便、催出塔氣組成(%)H28813c01,25C02043化劑生產(chǎn)強(qiáng)度大C0轉(zhuǎn)化率高等優(yōu)良性能?！?溫度們-7(℃)231,2235.6242.9243.8“本項(xiàng)目研制開(kāi)發(fā)出年產(chǎn)20萬(wàn)噸甲醇的大型均241.5245.7233.8溫型甲醇合成塔,在結(jié)構(gòu)上通過(guò)上下行冷管的優(yōu)溫度T8-14(℃)2343235.1240.1223化設(shè)計(jì),達(dá)到了縮小軸向和平面溫差提升熱點(diǎn)226.72265221.2溫度位置的目的;催化劑裝填在管間,裝填系數(shù)溫度T15-21(℃)24.2250.1253.82497達(dá)70%以上,反應(yīng)器體積小殼體和內(nèi)件自由伸24642413243.5縮,避免了熱應(yīng)力;殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理,簡(jiǎn)單可溫度T228(℃m293233424642421靠,催化劑裝卸方便制造安裝維修容易;用低合235.82344222.6金鋼和國(guó)產(chǎn)不銹鋼替代進(jìn)口雙相不銹鋼,大大降(5)陜西省科技廳科技成果鑒定低了投資?！?“工廠運(yùn)行表明該合成塔完全滿足200年8月14日陜西省科技廳組織并主水煤漿加壓氣化和等壓合成工藝各項(xiàng)運(yùn)行及經(jīng)持對(duì)列陜西省重大科技項(xiàng)目的陜西渭河煤化濟(jì)指標(biāo)良好,為煤制甲醇裝置大型化提供了成功工集團(tuán)有限責(zé)任公司和杭州林達(dá)化工技術(shù)工程示范?！?“其整體技術(shù)達(dá)到國(guó)內(nèi)同行業(yè)領(lǐng)先水平有限公司共同完成的“均溫型甲醇合成塔的大型屬于甲醇合成塔的重大技術(shù)創(chuàng)新。”;“建議進(jìn)一化研究開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目進(jìn)行了科技成果鑒定?？萍艰b定幾天的甲醇合成運(yùn)行數(shù)據(jù)見(jiàn)表4、步加大推廣應(yīng)用并完善系統(tǒng)工藝及裝置的配套表5表6、表7。性能?！?。6結(jié)語(yǔ)日期班(t)二班()三班()日產(chǎn)()渭化甲醇裝置,2007年曾創(chuàng)下了連續(xù)運(yùn)行8月11日20862174227.82653.84100天的驕人成績(jī),進(jìn)出塔CO差值高于6%,8月12日204521262128562995cO單程轉(zhuǎn)換率達(dá)到75%以上;裝置負(fù)荷率一8月13日21769223.30659.82直保持在80%以上,現(xiàn)在平均日產(chǎn)精甲醇550三日平均值64786以上。表5氣量(8月14日現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)原料氣量(收稿日期:2008-07-17)循環(huán)氣量放空氣量(10Nm/h)(10/ h)(Nm h)中國(guó)煤化工63226.666134CNMHG