第32卷化肥工業(yè)第4期JW型甲醇合成塔使用小結(jié)連永強(河南平頂山飛行化工有限公司合成一分廠467001)摘要針對原01000 mm軸徑向內(nèi)件存在的操作彈性小、.CO轉(zhuǎn)化率低、產(chǎn)量低、觸媒使用壽命短(平均每爐3個月)等問題,將內(nèi)件改為JW型。改造后通過第一爐觸媒的使用情況看,塔出口溫度明顯下降,保證了系統(tǒng)安全、長周期運行,并取得了明顯的經(jīng)濟效益。關(guān)鍵詞內(nèi)件甲醇JW型Brief Sum-Up of Use of Model JW Methanol ReactorLian YongqiangAbstract In the light of the drawbacks of the original 01 000 mm axial-radial intemals, viz. ,low flexibility in operation, low CO conversion, low output, and short service life of the catalyst(3months per charge on the average), the intermals are changed to the JW model. After the modificationthe operation of the catalyst in the first charge shows that the exit temperature of the reactor decreasesmarkedly, ensuring safety of the system and long operation cycle, and giving remarkable economicbenefit.Keywords intemals methanol JW model河南平頂山飛行化工有限公司20 kV/a甲醇麥1 觸媒粒度分布及裝填高度“生產(chǎn)裝置的甲醇塔內(nèi)件選用01 000 mm軸徑向粒度/mm數(shù)量/kg高度/mm內(nèi)件,自1994年投人運行后時開時停,累計運行06x8耐火球150200時間不足3年。究其原因除市場行情影響外,主09x6觸媒3105x5觸媒10 13813 100要是甲醇塔內(nèi)件設(shè)計上存在一-定缺陷,致使操作彈性小、CO轉(zhuǎn)化率低、產(chǎn)量低、觸媒使用壽命短(1)由于觸媒在運輸過程中會使少量棱角磨(平均每爐3個月),造成甲醇生產(chǎn)成本非常高，損,因此在裝填前進行過篩或用風(fēng)機吹凈以除去并且塔出口嚴重超溫,存在重大安全隱患。在甲粉塵,在裝填過程中勿受潮,切勿與油污接觸。醇行情轉(zhuǎn)好的情況下,將甲醇塔內(nèi)件改成JW型，(2)裝填時要注意松緊-致,力求均勻,不允其結(jié)構(gòu)見圖1,熱電偶分布見圖2。通過第- -爐觸許傾倒在- -點或堆積成斜面。媒的使用情況看,改造是成功的。(3)盡量做到從塔周圍均勻倒瀉,每裝600kg左右時在4個方位利用標尺桿進行各側(cè)的測1觸媒的裝填及升溫還原量,隨時校正松緊程度,要求位差小于50 mm。1.1觸媒粒度分布及裝填高度(4)觸媒裝填至上行冷管40~50 mm時,卸觸媒粒度分布及裝填高度(自下而上)見表掉冷管上口的橡皮塞等零件,裝上并固定絲網(wǎng),蓋。上觸媒筐大蓋板,安裝填料等。1.2 觸媒裝填步驟1.3 觸媒升溫還原方案本文作者的聯(lián)系方式:{jelyql5278@ yahoo. com. cn52第32卷化肥工業(yè)第4期1.3.1還原前的準備工作副線dp(1)全面檢查設(shè)備、管線、閥門是否處于良好的備用狀態(tài)。(2)聯(lián)系電氣、儀表,檢查所有電器、儀表信號,確保能正常工作。(3)電爐絲在塔外試運行,熱電偶及塔內(nèi)、系統(tǒng)各測溫點調(diào)試正常,打點運行。(4)系統(tǒng)進口閥后、出口閥前插人盲板(視7l情況而定)。(5)運轉(zhuǎn)循環(huán)機,查看系統(tǒng)壓差及運轉(zhuǎn)情況，確認正常后停循環(huán)機,系統(tǒng)卸至常壓。(6)準備好升溫還原所需的用品。(7)做好化驗分析準備工作。1.3.2系統(tǒng)的吹除及置換試壓(1)吹除下主線-①打開塔出口閥法蘭,移去出口管作為觸媒吹出口。.②略開塔主閥,控制吹除壓力<1.5 MPa,直至吹白布不污為合格。③吹除合格后回裝出口閥法蘭。圖1JW型01000mm(2)系統(tǒng)置換及試漏甲醇合成塔內(nèi)件(自卸)結(jié)構(gòu)簡圖①檢查閥門開關(guān)情況。南②稍開主閥,用循環(huán)氣置換塔內(nèi)氣體,至塔出口取樣點取樣分析02 <0.2%為合格。410 mm●1③關(guān)閉塔后放空閥,按2.0、5.0、10.0、15.0MPa分段試壓查漏,發(fā)現(xiàn)漏點及時卸壓消除。下環(huán)管1.3.3 系統(tǒng)充壓2 010 mm|-20 2010 mm(1)消除漏點后,系統(tǒng)壓力保持在5.0 MPa。2360mm●(2)確保電氣側(cè)電爐絕緣。30|2860mm(3)開啟所有儀表。3400mm3400 mm(4) - -切準備工作完畢后開循環(huán)機,待氣體3760mm●:5●| 4 360 mm全系統(tǒng)循環(huán)且主線流量大于1 000 m'/h(標態(tài))6 360 mm時開啟電爐,按規(guī)定開始升溫還原。8440mm●.7●8790mm1.3.4 升溫還原操作要點9920mm●甲醇觸媒的還原過程中通常只有Cu0被還10 820 mm原,還原出水量約為觸媒質(zhì)量的20%左右。本次升溫還原以精煉氣為氣源,采用高氫法還原,要求12520 mm●9------ 912520 mH,≥70%、NH,≤200 x10-6、CO≤10 x10-6、CO2≤10x10-6.02≤0.2% ,為此要求確保精煉氣成均以上平面200 mm處為基準分的穩(wěn)定,銅洗崗位嚴禁帶液。2.4、6、9為同平面點(1)遵循的原則圍2 JW 型合成塔內(nèi)件熱電偶分布圖三低:低溫出水、低水汽濃度和低溫還原。53第32卷化肥工業(yè)第4期三穩(wěn):提溫穩(wěn)、壓力穩(wěn)、出水穩(wěn)。全,以防中毒。三控:用高空速控制觸媒溫度、控制提溫速⑥判斷升溫還原結(jié)束依據(jù):觸媒底層溫度≥率、控制小時出水量。240 C ;在還原結(jié)束時出水率連續(xù)2 h<3 kg/h。三不準:提溫和提壓不準同時進行高溫出水1.3.5換氣時間不準延長、局部觸媒不準超溫。(1)升溫還原結(jié)束后降溫至200 C ,停電爐(2)具體操作要求和循環(huán)機，以≤0.4 MPa/min的速率卸壓,拆除盲①觸媒層熱點溫度升至60 C時開始放水,以后每半小時放水1次,計量并做好記錄。控制(2)采用精煉氣將系統(tǒng)充壓至10 MPa,然后出水量的多少是控制整個還原過程的主要依據(jù)，打開循環(huán)機和電爐,將觸媒溫度控制在220 ~ 230出水量過大則恒溫,過低則提溫,但要緩慢,同時C。根據(jù)上次出水量的多少來控制提溫的速率。(3)緩慢打開新鮮氣補氣閥,待系統(tǒng)壓力與②.65~ 120 C是整個升溫還原的危險期,控新鮮氣壓力平衡后,全開系統(tǒng)進口閥,卸電爐,逐.制此時的出水量至關(guān)重要,同時也要密切注意觸減循環(huán)量,打開系統(tǒng)出口閥。媒層溫度的變化,以防超溫和局部過熱;提溫速率(4)系統(tǒng)在較低的進口CO含量(1.5% ~2.0要緩慢,此時不宜調(diào)節(jié)進氣量的大小。% )情況下轉(zhuǎn)人輕負荷生產(chǎn),同時密切注意觸媒③在80C和100C時要密切注意觸媒層各層溫度變化情況,輕負荷生產(chǎn)- -段時間后可根據(jù)點溫度變化情況,如出現(xiàn)某- -點溫度停止不變觸媒層的反應(yīng)情況逐漸加大生產(chǎn)負荷。(熱電偶套管內(nèi)可能存在水蒸氣),應(yīng)及時處理,1.3.6 操作中注意事項并依據(jù)小時出水量情況操作。(1)控制出水量在指標范圍內(nèi)是整個還原過④當床層溫度升至140 C時,每小時分析塔程的關(guān)鍵,一旦出水率超標立刻恒溫。后氣體CO2含量(應(yīng)<1%)。因CO2含量高時會(2)不能超溫,一旦超溫要及時恒溫,待出水合成甲醇,放出的大量熱量不利于溫度的控制,同量在指標下限時再按正常操作進行。時CO2與氫反應(yīng)有水生成,難以根據(jù)出水量來控(3)如果有1臺循環(huán)機出現(xiàn)故障要迅速降電制升溫速率。爐電流(不能停) ,2臺出現(xiàn)故障時除切斷電爐電⑤當溫度升至180C時開始進行深度還原流,在塔后放空的同時利用精煉氣置換,視溫度變反應(yīng),同時伴有甲醇合成反應(yīng)發(fā)生,這時要嚴格控化情況開塔副線閥加以調(diào)節(jié)。制精煉氣中CO、CO2含量,否則生成的甲醇將阻(4)空速大有利于溫度的調(diào)節(jié),因此盡量加礙還原的進行,同時還影響放水量。系統(tǒng)中CO、大循環(huán)氣量。CO2含量- -旦超標,要進行塔后放空,并注意安甲醇觸媒升溫還原操作控制指標見表2。表2甲醇觸媒升溫還原操作控制指標時間/h溫度范圍/升溫速率/出水量/水汽濃度/ 系統(tǒng)壓力/階段備注累計C(C .h-1) (kg.h-I) (g.m-)IPa室溫-60<30-<2.060C試放水，之后每半小時放水1升溫期60-75<<402875 ~ 1000-2<502.5還原100C時注意熱電偶準確性,75~50100 ~1401 -3<2.5主.其120 C為危險期60140 ~ 1802-6出水量少于3 kg/h.底部達235 C可末1070180 -2404-82.0視還原結(jié)束換氣0-12.5人塔氣成分:CO 1.5% -2.0% ,CO2 .輕負荷2-6d12.5<0.6%注:本方案配4.0 m' /min循環(huán)機2臺,電爐功率700 kW ;系統(tǒng)H2濃度70% ;溫度指床層熱點溫度54第32卷化肥工業(yè)第4期2 JW 型內(nèi)件的使用共使用了14個月,期間熱點溫度共調(diào)整了9次。內(nèi)件的改造時間累計僅為1周,裝填南化.通過該爐觸媒的使用,證明JW型甲醇合成C207觸媒10.45t,于2003年6月2日0 : 33開塔具有以下特點:始升溫還原,至2003年6月4日18 :00結(jié)束,整.(1)觸媒升溫還原過程中溫差小(軸、徑向個升溫還原過程進展順利。觸媒升溫還原結(jié)束后均小于5 C) ,溫升平穩(wěn)，易于控制。轉(zhuǎn)人輕負荷期,全氣量通過(42000 m'/h,標態(tài))，(2)操作方便、簡單,僅使用塔副線調(diào)節(jié)。初期熱點溫度控制在(235 +5)9C ,塔進口CO在(3)自熱性能好,塔上部溫度始終在235 C1. 5%時可停電爐,自熱狀況良好。經(jīng)過24 h輕以上,人塔氣中CO含量在1. 5%即可維持自熱，負荷運行后,并入1臺2D7往復(fù)式循環(huán)機(打氣且整個生產(chǎn)過程中不用開電爐。量4 m/min) ,同時將凈化氣中C0含量提至3.5%(4)觸媒使用周期長(原內(nèi)件平均使用周期~4.0%、CO2含量提至0.5% ~0. 8% ,運行狀況為4個月)。較好,CO轉(zhuǎn)化率較高,日產(chǎn)甲醇50 t,最高日產(chǎn)71(5)產(chǎn)量高,月平均甲醇產(chǎn)量為1.1 kt(原內(nèi)t。正常生產(chǎn)中，甲醇分離器出口氣中CO含量在件平均為550 t)。0.1% -0.8%,出口溫度低于150 C。該爐觸媒改造前、后甲醇系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)見表3。表3改造前、后甲醇系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)(2003 年)觸媒使合成塔新鮮氣新鮮合成塔新鮮氣醇后氣用天數(shù)/壓差/壓力/ 流量/觸媒層溫度/C出口溫中CO/中CO/MPa MPa (m' .h-")度/C 9改造后07-01 280.98 13.140000 南192 241 241 243 245 250 245 245 241 151 3.6 0.1北234 239 239 240 243 250 247 248 24607-02 29 1.01 13. 139 000南822402402392412512502502471613.70.2北229 231 229 230 233 246 251 250 24907-03 30 0.98 12.8 38 000191 235 234 235 236 247 246 246 242 155 3.9 0.1比23323022922923224424724524407-04 310.96 12.9 38000 南182 237 237 236 240 251 250 250 246 157 3.7 0.1342292282292:3424245)24:724608-01 59 0.64 11.8 32000 南187 234 233 233 234 256 255 255 250 155 3.5 0.12523024925525425308-02 6(0.58 11.9 32 000南187234233233 234. 257 256 256 250 156 3.4 0.1比234 227 225 225 230 249 225 254 253改造前02-08240.6012.538000南1062232272472452602672492612004.20.5北265 20258 25902-09 250.60 11.339 000南102233236233236.2522582472642054.20.8北224231234 252 246 265 263 256 26302-10 26 0.70 11. 13800096 223 226 240 224 237 245 232 260 198 4.2 0.6比215 223 230 238 230 243 251 240 26302-11 27 0.6011.5 38 000234 240 238 254 261 254 270 271 210 4.3 0.9比2192282332472412:5126425627803-16 60 0.70 12.239000 南104 242 241 224 252 240 247 263 298 218 5.5 2. 12472263 2903-17 61 0.60 11.8 39000 南99 241 244 255 239 251 256 260 288 216 5.1 1.6北234，241 247 257 252 263 279 270 273注:2月21號后(改造前)帶電爐生產(chǎn);改造前、后均為帶1臺2D7(打氣量4 m'/min)循環(huán)(下轉(zhuǎn)第57頁)55第32卷化肥工業(yè)第4期分別取尿素合成塔出口物料的含氨樣品100表2縮二脲加標液回收率試驗mL于7個200mL燒杯中，置于電爐上加熱濃縮。縮二脈加入量/mg縮二脲回收量/mg收率/%根據(jù)加熱濃縮體積不同,分別測定縮二脲的吸光10.009.9499.420.0019.9399.7度。結(jié)果發(fā)現(xiàn),100 mL樣品溶液加熱濃縮至40 ~30.0029.4098.660 mL時,測得樣品縮二脲的吸光度最小。濃縮40.0040.48100.7不充分時,由于氨與銅離子生成深藍色的銅氨絡(luò)50.0049.2699.2離子，使測定縮二脲的吸光度偏大;而過度濃縮60.0060.22101.3時,由于尿素濃度增大,其沸點也隨之升高,即樣標回收率在98% ~ 102% ,故本法準確度較高。品溶液的溫度隨之升高,部分尿素會轉(zhuǎn)變?yōu)榭s二5.3對比試驗脲,使測定結(jié)果偏高。因此選擇將樣品濃縮至50配制0.3%縮二脲標準溶液,其中含相同量mL為宜。的氨和尿素,分別用甲醇除氨法和加熱濃縮除氨法進行比色測定,各重復(fù)3次,測定結(jié)果見表3。5問題 與討論表3對比實驗數(shù)據(jù)5.1 精密度試驗測定結(jié)果/相對偏差/分析時間/分別配制含縮二脲0.1%、0. 3%、0.5%的3實驗方法h種樣品溶液其中含相同量的氨和尿素。各加入0. 3082.6720 mL樣品溶液,按分析步驟操作,各重復(fù)測定6甲醇除氨法0.3113.677次,取吸光度平均值,結(jié)果見表1。3種溶液的變0.2913.00異系數(shù)均小于5% ,可見運用本法測定縮二脲含0. 302，0.67量的精密度很高。濃縮除氨法0.2971.01表1不同縮二脲濃度下的精密度0.3051.33縮二脲含量/%吸光度平均值標準偏差變異系數(shù)/%由表3可知,加熱濃縮除氨法穩(wěn)定性、準確0.10. 1040.002 84.5度、相對偏差都要優(yōu)于甲醇除氨法,且分析時間大0.2090.01133.5幅度縮短,并有效降低了分析成本。0..0.3130.020 55.2回收率試驗6結(jié)語分別在6個尿素合成塔出口液的樣品中加入通過實驗可知,加熱濃縮除氨法精密度好、準不同量的縮二脲標液,測定縮二脲標液加人回收確度高操作簡單快速、安全可靠,并可減少試劑率,結(jié)果見表2。消耗,適合尿素系統(tǒng)含氨樣品中縮二脲的測定。由表2可知,對于不同縮二脲含量的樣品,加(收稿日期2004 -06 -07)DD四00ooooo》oo0ooooDD00ooiooD0000000001010(上接第55頁)元，冰機、銅泵各少開1臺,節(jié)省電費86. 13萬元。3經(jīng)濟效益分析改造后,塔出口溫度明顯下降,保證了系統(tǒng)安內(nèi)件及系統(tǒng)存在的問題全、長周期運行,其主要經(jīng)濟效益如下(年生產(chǎn)時(1)壓差大,不利于系統(tǒng)高負荷生產(chǎn)及節(jié)能間按330d、噸甲醇售價按200元計):降耗。(1)醇后氣中Co含量平均下降1.0% ,相當(2)觸媒使用早期回收熱量過多,難以提高于每班多產(chǎn)2 t甲醇,年收益為396萬元。進口CO含量,不利于產(chǎn)量的提高。(2)年節(jié)約觸媒3爐,每爐按30萬元計,共(3)氣體有一定程度的偏流。節(jié)約90萬元。在更換下爐觸媒時選用大顆粒觸媒并將原廢(3)因系統(tǒng)壓力下降約2.0 MPa,以每降1.0熱回收器副線改成塔外換熱器副線,以上問題有MPa節(jié)電6%計,則壓縮可節(jié)省電費264.13萬望得到改善。.(收稿日期2004-10 -07)57