第11卷第4期2013年7月VOL 11 NO 4July 2013托普索甲醇合成技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)踐王劍鋒(陜西咸陽(yáng)化學(xué)工業(yè)有限公司,陜西咸陽(yáng),71200摘要:介紹托普索甲醇合成技術(shù)在咸陽(yáng)化工的應(yīng)用情況。通過生產(chǎn)實(shí)踐證明,托普索甲醇合成技術(shù)具有工藝先進(jìn)、設(shè)計(jì)合理、系統(tǒng)能耗低,催化劑具有很高的選擇性、活性和穩(wěn)定性,具備良好的操作穩(wěn)定性和彈性范圍關(guān)鍵詞:甲醇合成催化劑應(yīng)用性能考核中圖分類號(hào):O64文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1674-8492(2013)04-071-03陜西咸陽(yáng)化學(xué)工業(yè)有限公司(簡(jiǎn)稱咸陽(yáng)化工)60成裝置,托普索公司工藝設(shè)計(jì)僅使用了43M3催化萬ta甲醇裝置以煤為原料,采用多元料氣化制取合劑,其設(shè)計(jì)能力能否在實(shí)際生產(chǎn)中達(dá)標(biāo),當(dāng)時(shí)咸陽(yáng)成氣粗原料氣,經(jīng)過低溫甲醇洗凈化獲得合格的合化工是有些懷疑。后來的生產(chǎn)實(shí)際證明,這種懷疑成氣,在甲醇合成裝置中合成為粗甲醇。甲醇合成裝是多余的。置引進(jìn)了托普索甲醇合成技術(shù),采用一臺(tái)管殼式反應(yīng)器,裝填MK-121甲醇合成催化劑。2010年1月142甲醇合成裝置簡(jiǎn)述日升溫還原結(jié)束,1月21日投入生產(chǎn),截止到20122.1工藝流程簡(jiǎn)述年4月30日,實(shí)際運(yùn)行時(shí)間共計(jì)約7968h,累計(jì)生產(chǎn)來自低溫甲醇洗工段的新鮮原料氣,與來自氫甲醇43.03萬t。運(yùn)行期間,甲醇合成裝置表現(xiàn)出良好回收的滲透氣(富氫氣)混合,進(jìn)入合成氣壓縮機(jī)的操作穩(wěn)定性、較高的轉(zhuǎn)化率和催化劑活性,以及較段升壓至合成壓力,隨后和噴入的一小部分高壓鍋好的適應(yīng)性。爐給水混合,一起進(jìn)入第一原料氣中間換熱器,被來甲醇合成技術(shù)的選擇自甲醇反應(yīng)器的氣體加熱,原料氣預(yù)熱后進(jìn)入脫硫罐脫除COS和HS甲醇合成裝置是甲醇生產(chǎn)關(guān)鍵工序之一,關(guān)系脫硫罐是一個(gè)裝有ZnO脫硫劑的簡(jiǎn)單的固定床到整套生產(chǎn)裝置經(jīng)濟(jì)效益的優(yōu)劣。其中起核心作用反應(yīng)器,采用托普索HZ-5型催化劑。的是催化劑的性能和由催化劑性能決定的合成效率、來自循環(huán)氣壓縮機(jī)的循環(huán)氣,在第二原料氣中循環(huán)倍率、合成氣消耗,及由此決定的裝置規(guī)?！堕g換熱器被預(yù)熱后,與來自脫硫罐的原料氣混合。資大小和動(dòng)力消耗。混合后的合成氣由頂部進(jìn)入甲醇反應(yīng)器,進(jìn)行甲醇咸陽(yáng)化工在2005年項(xiàng)目籌建時(shí),對(duì)國(guó)內(nèi)、國(guó)外合成反應(yīng)甲醇合成技術(shù)和甲醇生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行了廣泛的調(diào)查。合成反應(yīng)器出口反應(yīng)氣體的溫度約為230~259℃當(dāng)時(shí)以華東理工大為代表的絕熱一管殼外冷復(fù)合型出塔氣分為兩部分,分別在第一和第二中間換熱器甲醇合成反應(yīng)器,有運(yùn)行業(yè)績(jī)的最大規(guī)模是20萬t被合成新鮮氣和循環(huán)氣冷卻,再進(jìn)入循環(huán)水冷卻器甲醇Aa以杭州林達(dá)公司開發(fā)的均溫型甲醇合成反應(yīng)中被進(jìn)一步冷卻至40℃。此時(shí)大部分甲醇冷凝下來,器技術(shù),有2套20萬t的運(yùn)行業(yè)績(jī);國(guó)外商業(yè)化經(jīng)典氣液混合物在高壓分離器中進(jìn)行氣液分離,粗甲酶低壓氣相法甲醇合成工藝技術(shù)主要有德國(guó)魯奇、丹減壓進(jìn)入低壓分離器進(jìn)行閃蒸,除去液體甲醇中溶麥托普索、英國(guó)戴維和日本三菱瓦斯工藝等。其中以解的大部分氣體后,粗甲醇被送往中間罐區(qū)的粗甲德國(guó)魯奇、丹麥托普索和英國(guó)戴維技術(shù)較好,業(yè)績(jī)較醇罐,再用粗甲醇泵送往精餾工段。多。經(jīng)過多個(gè)回合與多家專利商的技術(shù)談判,最終確系統(tǒng)排出的弛放氣,進(jìn)入氫回收裝置回收氫氣。認(rèn)采用托普索公司甲醇合成技術(shù)。甲醇合中國(guó)煤化工的飽和水汽移但對(duì)于60萬t甲醇a(300天)生產(chǎn)能力的合出。副產(chǎn)27YHCNMHG王劍鋒:托普索甲醇合成技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)踐第4期22主要設(shè)備簡(jiǎn)介3.3催化劑還原設(shè)備名稱設(shè)備規(guī)格MK-121型甲醇合成催化劑,是以氧化銅為主體脫硫保護(hù)反應(yīng)器d290×94×6375V=148.4m的銅鋅鋁系催化劑。使用前須經(jīng)過還原才具有活性催化劑容積V=45.1m3工業(yè)上一般采用合成氣,或純氫氣進(jìn)行催化劑的還甲醇合成反應(yīng)器Φ3905×69×770催化劑容積V=43.1第一中間換熱器Φ1100×59×10375(立式、列管式)F=876.1m2原,單純采用氫氣的還原反應(yīng)式如下二中間換熱器Φ1658×79×15020(立式、列管式)F=1741m2CuO+H2→Cu+H20△H450K=-89.00kJ/mol水冷器臥式、列管式F=2375m2氧化銅的還原也可以采用CO,須注意的是,由高壓分離器中2400×76×3845,V=2lm3于CO參與的還原反應(yīng)熱效應(yīng),是用H2作為還原劑低壓分離器1600×8×5350,V=11.9的兩倍,在采用含有CO的合成氣進(jìn)行催化劑還原合成塔汽包Φ2400×43×1000,V=49.2m3時(shí),應(yīng)當(dāng)適當(dāng)調(diào)節(jié)較低的CO濃度,保證催化劑安全。新鮮氣壓縮機(jī)2250mV=5090kW進(jìn)口:52Mpa,出口:9.05Mpa010年01月09日至01月14日,在托普索公循環(huán)壓縮機(jī)=453181Nm/h司專家的指導(dǎo)下,咸陽(yáng)化工進(jìn)行了甲醇合成催化劑進(jìn)口:8.5Mpa,出口:905Mpa,11200mm的還原。本次還原采用了外購(gòu)氫氣,由鋼瓶提供,以進(jìn)氣流量29.498tht=380℃蒸汽透平驅(qū)動(dòng)機(jī)壓力25MN2kW空分裝置提供的氮?dú)庾鳛檩d體。催化劑床層的溫度由汽包壓力來控制。還原過程中,托普索專家現(xiàn)場(chǎng)指3甲醇合成裝置生產(chǎn)情況介紹導(dǎo),并用便攜式在線氫分析儀,對(duì)合成塔入口及出口氣體氫濃度進(jìn)行分析。31MK-121甲醇合成催化劑物化性能33.1還原的條件CuO(wt%)系統(tǒng)壓力0.5-0.7MPa(G)znO(wt%)21-25溫度最高230℃AlO,(wt %)8-10空速400~600Nm3/h規(guī)格6×4mm還原氣含0~4%(V%)H2的N2堆密度(kgl)332還原過程操作溫度200~310℃(1)系統(tǒng)氮?dú)獬鋲褐?.3MPa,啟動(dòng)壓縮機(jī),投人操作壓力4.0-12.5Mpa開工加熱器32催化劑的裝填(2)合成塔出口溫度達(dá)到90℃時(shí),投入托普索公甲醇裝置有1臺(tái)d3905mm合成塔,列管規(guī)格為司提供的氫氣在線分析儀器,對(duì)儀表進(jìn)行了校驗(yàn)。d44mm×2mm×7700m,共4405根。甲醇合成塔(3)合成塔入口溫度150℃,出口約190℃,開始內(nèi)裝填托普索MK-121型催化劑,裝填工作是在托加入氫氣,H2濃度控制在0.5%,并逐步增加到1.5%普索專家的現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)及檢査確認(rèn)下進(jìn)行的。數(shù)量及至此還原進(jìn)程持續(xù)8h裝填情況見圖1(4)在出口溫度穩(wěn)定的情況下,逐步提高H2濃度到2%。持續(xù)24h,期間床層熱點(diǎn)溫度最高升至240℃溫升60℃。為了控制還原速度,壓縮機(jī)防喘振回路閥MK-121,6×4mm全開(5)第32~56h,壓縮機(jī)防喘振回路閥開度控制到75%,分離器收集到的水分量與理論量一致。第43h已經(jīng)有少量氫氣穿透床層。12”瓷球,1.2m3當(dāng)入口氫氣含量和出口氫氣含量相同時(shí),汽包壓瓷球,356m層10×10×2絲網(wǎng)力緩慢增加到2.4MPa(床層溫度220℃C),而氫氣含量維持在2%,以確保床層頂部催化劑被全部還原。2瓷球,8.31m3(6)在出口什H中國(guó)煤化工H2濃度提圖1催化劑裝填示意圖高到4%-6%CNMHG被還原4神舉峭技73(⑦)還原結(jié)束后,系統(tǒng)用氮?dú)膺M(jìn)行置換,出口溫o12年上半年累計(jì)生產(chǎn)甲醇325780.48,甲醇度控制在220℃合成裝置運(yùn)行平穩(wěn),副產(chǎn)物非常低,在1200pm以下3.3.3還原曲線合成塔出口溫度控制在238℃,碳效率達(dá)到97.7cCO轉(zhuǎn)化率最高達(dá)到83.5%,表現(xiàn)出良好的性能特征。裝置最大負(fù)荷達(dá)到110%,見表2。表2MK-121催化劑初期和中期運(yùn)行數(shù)據(jù)入塔氣體組成CO粗甲(v%)新鮮循環(huán)操作操作日期T人口溫度壓力轉(zhuǎn)化醇率產(chǎn)量H CO CO, NNm/hNm3/h℃Mpt/hT汽包H人口2010.1.2273.507.582.049.53628691131002254.582.129.84-202468101214161820222426283032343638404244464850525456582010.7.2774.3112,731487.621515812758002356.883,366,42011.122176.6212.203.466832036253660002357981691.74生產(chǎn)情況介紹2011.122675.3111983.227432018103630002358083.591.12010年1月14日甲醇合成催化劑還原結(jié)束,直0123030086867192838617923779754896到1月21日氣化裝置投料產(chǎn)出合成氣,甲醇合成裝012.5.970.2717.711987.621968973610002377977387.0置產(chǎn)出合格甲醇。試生產(chǎn)期間,甲醇裝置一直處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài),最高負(fù)荷70%,全年共生產(chǎn)34544h,5結(jié)束語(yǔ)生產(chǎn)甲醇10.99萬t。2011年1~9月,系統(tǒng)消缺整通過兩年來運(yùn)行實(shí)踐證明,托普索甲醇合成技改,2011年9月再次試生產(chǎn),11月達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行,術(shù)工藝先進(jìn),設(shè)計(jì)合理,系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的脫硫保護(hù)器l1年12月對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了性能考核。裝置各項(xiàng)技術(shù)指對(duì)保護(hù)合成催化劑、延長(zhǎng)催化劑的壽命起到了很好標(biāo)基本達(dá)到設(shè)計(jì)值。表1是性能考核結(jié)果的作用?？傮w上實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器設(shè)計(jì)與催化劑性能緊密表1性能考核結(jié)果的結(jié)合,系統(tǒng)高效、可靠工藝技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)值實(shí)際生產(chǎn)值MK-121催化劑的CO轉(zhuǎn)化率達(dá)到或超過了設(shè)1甲醇反應(yīng)器出口甲醇濃度(v%)1463計(jì)指標(biāo),催化劑具有很高的選擇性、活性和穩(wěn)定性,具循環(huán)倍率1.77~2.261.8-1.9備良好的操作穩(wěn)定性和彈性范圍。經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)先粗甲醇高級(jí)醇含量(wt%)0.17-0.25<0.12%進(jìn),可實(shí)現(xiàn)低能耗、低消耗、低三廢排放,低成本運(yùn)行合成氣消耗(Nm為)目標(biāo),經(jīng)濟(jì)效益顯著。壓縮機(jī)動(dòng)力蒸汽消耗(25MPa533,430.6360℃,Uh)付產(chǎn)蒸汽量(th)作者簡(jiǎn)介:王劍鋒(1971-),現(xiàn)供職于陜西咸陽(yáng)化學(xué)工業(yè)有限合成塔壓降(kPa)170~300170公司質(zhì)量技術(shù)部,從事化工工藝技術(shù)管理工作。The application and practice of Topsoe methanol Synthesis TechnologyWANG Jianfeng( Shaanxi Xianyang Chemical Industry Co, Ltd, Xianyang, Shaanxi, 712000)Abstract: This paper introduces the application of Topsoe methanol synthesis technology in Xianyang Chemical Industry Co, Ltd. It is provedthrough the production practice that with advanced technology, reasonable design, low energy consumption, high selectivity, activity andability of catalyst, Topsoe methanol synthesis technology has favorable operation stability and elastic range.Key Words: Methanol Synthesis; Catalyst; Application; Performance Assessment中國(guó)煤化工CNMHG任編輯:楊靜)