第6期王良輝焦?fàn)t氣制甲醇方案的比較與選擇23(如CH、N2等),惰性氣含量太高不僅對(duì)甲醇合國(guó)內(nèi)外以天然氣為原料的甲醇裝置，通常用成無(wú)益,而且會(huì)增加合成氣體的壓縮功耗,降低天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化法制得合成氣，R=2.9~2. 95。有效成分的利用率。因此,焦?fàn)t氣催化純氧轉(zhuǎn)化制得的合成氣中雖然因此，用焦?fàn)t氣制甲醇首要的工作就是“除氫氣過(guò)剩，但比天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化法制得的甲醇合毒”，將對(duì)甲醇合成催化劑有害的物質(zhì)脫除到甲成氣要好,完全可以滿足甲醇合成的需要。醇合成催化劑要求的精度;其二是盡量減少惰性轉(zhuǎn)化催化劑主要活性組分為Ni, Ni 對(duì)硫化組分的含量。脫除毒物的方法根據(jù)系統(tǒng)方案的不物非常敏感。硫化物會(huì)與Ni迅速反應(yīng)，生成同而有所差別，而降低惰性組分含量主要是采取NiS,而使催化劑失去活性，且無(wú)法再生。因此，將烴類再轉(zhuǎn)化的方法，使其轉(zhuǎn)化為對(duì)甲醇合成有焦?fàn)t氣進(jìn)人轉(zhuǎn)化爐之前,必須將其中大量硫化物用的組分,同時(shí)達(dá)到降低合成氣中惰性組分的目脫除到轉(zhuǎn)化催化劑對(duì)硫精度的要求。這就是焦?fàn)t的。為使合成氣的氫碳比盡量靠近甲醇合成最佳氣進(jìn)入催化轉(zhuǎn)化爐前首先采取- - 系列脫硫措施的氫碳比例,使甲醇合成在較理想的氣體成分下進(jìn)原因。行,焦?fàn)t氣中烴類的轉(zhuǎn)化主要可選用催化純氧轉(zhuǎn)焦?fàn)t氣和氧氣人爐前須與蒸汽按一定比例混化和無(wú)催化純氧轉(zhuǎn)化2種。選用的轉(zhuǎn)化方法不配。為了防止水蒸氣冷凝,焦?fàn)t氣和氧氣均需加熱到蒸汽露點(diǎn)以上,因而系統(tǒng)中必須設(shè)焦?fàn)t氣和同，最終形成的工藝系統(tǒng)差別較大。氧氣加熱設(shè)備(一般為加熱爐，以焦?fàn)t氣或甲醇2催化純氧轉(zhuǎn)化弛放氣為燃料)。.2.1工藝流程為了防止液狀或固狀物質(zhì)進(jìn)人高速運(yùn)轉(zhuǎn)的離四川天-科技股份有限公司正在設(shè)計(jì)建設(shè)的心式焦?fàn)t氣壓縮機(jī)，損壞壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子,設(shè)置了變山西焦化120 kt/a以焦?fàn)t氣為原料的甲醇生產(chǎn)裝溫吸附系統(tǒng),通過(guò)吸附脫除焦?fàn)t氣中夾帶的大部置采用催化純氧轉(zhuǎn)化方案,其工藝流程見(jiàn)圖1。分焦油、蔡、粉塵等雜質(zhì)。如果焦?fàn)t氣采用活塞式壓縮機(jī)，則可以不設(shè)這個(gè)系統(tǒng)。焦護(hù)氣霞累一貫陽(yáng)一一隔招的一預(yù)期一廂貿(mào)飄焦?fàn)t氣中硫的形態(tài)比較復(fù)雜，轉(zhuǎn)化之前采取一透翻一暨數(shù)一←有他作化一加熱的一-系列脫硫措施只能滿足轉(zhuǎn)化催化劑的要求，而甲醇合成催化劑對(duì)硫含量的要求還要高一-些。醫(yī)圖一圓一■.加熱因此,轉(zhuǎn)化后必須再設(shè)精脫硫,以滿足甲醇催化劑對(duì)硫含量的要求。實(shí)踐證明,轉(zhuǎn)化前未脫除的.馳放氣產(chǎn)品精甲壁甲醇庫(kù)份離硫(主要是噻吩)經(jīng)轉(zhuǎn)化過(guò)程的高溫環(huán)境后,已全↑空氣部轉(zhuǎn)化為易于脫除的H2S和COS,此時(shí)將轉(zhuǎn)化氣圖1催化純氧轉(zhuǎn)化工藝流程中總硫脫除到甲醇合成催化劑的要求很容易。甲醇弛放氣除部分用作加熱爐燃料外，尚有2.2 過(guò)程特點(diǎn)焦?fàn)t氣催化純氧轉(zhuǎn)化工作原理:焦?fàn)t氣中的很大部分的富余，可以設(shè)置尾氣燃?xì)忮仩t，以甲氫氣首先與氧氣在轉(zhuǎn)化爐頂部空間發(fā)生燃燒反醇弛放氣為燃料,產(chǎn)生中壓過(guò)熱蒸汽作壓縮機(jī)透應(yīng)，通過(guò)燃燒消耗完加人的氧氣后,產(chǎn)生的熱量平動(dòng)力,全系統(tǒng)蒸汽完全能滿足自給。甲醇弛放貯存在混合燃燒氣中,隨即進(jìn)人轉(zhuǎn)化爐中下部的氣也可以考慮送回?zé)捊範(fàn)t作燃料,頂替出部分煉催化劑床層,借助混合燃燒氣帶入的熱量,烴類焦?fàn)t用焦?fàn)t氣送甲醇生產(chǎn)系統(tǒng)，可使甲醇裝置能與同時(shí)從轉(zhuǎn)化爐頂部加人的水蒸氣發(fā)生轉(zhuǎn)化反力增大,但必須從界外或自設(shè)燃煤鍋爐提供動(dòng)力應(yīng)，生成對(duì)甲醇合成有用的H、00、CO2組分。蒸汽。該方法成熟、可靠,有成功的借鑒先例.(如天然氣純氧二段轉(zhuǎn)化),轉(zhuǎn)化爐燒嘴使用周期轉(zhuǎn)化氣組成(體積分?jǐn)?shù))為: c 15.539 5%;可達(dá)1年以上。0O28.289 0%; H2 71.857 1%; N2 3.211 6%;2.3關(guān)鍵工藝 技術(shù)和設(shè)備CH4 0.668 9%; H2O0.434 0%; E= 100%。2.3.1焦?fàn)t氣濕法脫硫氫碳比: R= n(H -002)/n(CO+ 002)=2.67。.焦?fàn)t氣可采用合成氨廠常用的濕法脫硫方，24●化肥設(shè)計(jì)2004年第42卷法，脫硫催化劑可采用PDS+ ADA等混合型催知識(shí)產(chǎn)權(quán)的絕熱等溫混合型管殼式低壓合成反應(yīng)化劑，這樣有利于硫化氫的脫除。濕法脫硫后焦器，合成轉(zhuǎn)化率高，壓縮功耗比傳統(tǒng)高壓法合成爐氣中的硫化氫含量在20 mg/m3以下，同時(shí)可甲醇大為降低,粗甲醇中雜質(zhì)含量少,有利于甲脫除焦?fàn)t氣中約30% ~ 40%的有機(jī)硫,對(duì)后續(xù)的醇精餾。每生產(chǎn)1 t甲醇可副產(chǎn)約0.78 t壓力為精脫硫有利。2.6~3.9 MPa的中壓蒸汽,此蒸汽可用作轉(zhuǎn)化2.3.2焦?fàn)t氣精脫硫系統(tǒng)的工藝蒸汽。經(jīng)濕法脫硫后，焦?fàn)t氣中有機(jī)硫含量仍然較2.3.7甲醇精餾高,直接送入蒸汽轉(zhuǎn)化爐將使轉(zhuǎn)化催化劑很快中精餾既可選用兩塔精餾，也可選用三塔精毒失活。進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐前,焦?fàn)t氣中總硫必須脫至餾。兩塔精餾投資較省但能耗較高;三塔精餾投0.5X10~°以下。精脫硫的辦法是先將有機(jī)硫進(jìn)資較高但能耗較省。對(duì)于規(guī)模較大的裝置建議采行轉(zhuǎn)化,使其生成易于脫除的硫化氫，再用固體用三塔精餾工藝。精餾所需熱源既可采用回收中脫硫劑吸收。有機(jī)硫的轉(zhuǎn)化采用鐵鉬催化劑，在壓蒸汽后轉(zhuǎn)化氣的低位余熱,也可以采用壓縮機(jī)300~ 400 C下使有機(jī)硫加氫轉(zhuǎn)化為硫化氫，固.透平抽出的背壓低壓蒸汽。體脫硫劑可采用便宜的但硫容較低的錳礦或價(jià)格3無(wú)催化純氧轉(zhuǎn)化較貴但硫容較高的氧化鋅。2.3.3焦?fàn)t氣催化純氧轉(zhuǎn)化3.1工藝流程采用圓筒式一段純氧轉(zhuǎn)化爐,爐體為鋼結(jié)構(gòu)四川天一科技股份有限公司正在設(shè)計(jì)建設(shè)的+耐火絕熱材料+冷卻水夾套:爐內(nèi)裝二段轉(zhuǎn)化山西交城600 kt/a以焦?fàn)t氣為原料的甲醇生產(chǎn)裝催化劑,爐頂部為四川天- -科 技股份有限公司開(kāi)置采用無(wú)催化純氧轉(zhuǎn)化方案,其工藝流程見(jiàn)圖2。發(fā)的蒸汽冷卻套中心管式燒嘴。轉(zhuǎn)化所需熱量通崖←務(wù)一空氣過(guò)氧氣與焦?fàn)t氣中的氫氣發(fā)生部分燃燒反應(yīng)提氧氣供，燃燒后的高溫氣體在催化床層發(fā)生甲烷與蒸焦?fàn)t氣魔翻一疆0-一暨翻一番勢(shì)固汽的轉(zhuǎn)化反應(yīng)。轉(zhuǎn)化爐出口溫度約980 C,殘余甲烷體積分?jǐn)?shù)約0. 4%。甲賽用一罐圜一一醫(yī)圜一寐圍一饜美2.3.4氣體壓縮甲醇?jí)嚎s機(jī)可以是活塞式,也可以是離心式,根品. 地放氣田精甲醇據(jù)裝置規(guī)模大小及業(yè)主的要求而定。較大規(guī)模的圖2無(wú)催化純氧轉(zhuǎn)化工藝流程裝置(如100 kt/a以上)建議采用離心式壓縮機(jī), .3.2過(guò)程特點(diǎn)而小型裝置則可選用活塞式壓縮機(jī)。如果采用離心式壓縮機(jī),焦?fàn)t氣進(jìn)壓縮機(jī)之焦?fàn)t氣無(wú)催化純氧轉(zhuǎn)化工作原理:焦?fàn)t氣與前最好用變溫吸附的方法將焦?fàn)t氣中的焦油、氧氣首先在轉(zhuǎn)化爐上部發(fā)生- - 次燃燒反應(yīng),生成萘、粉塵大部分除去，以防這些可形成液狀或固002和H2O,同時(shí)反應(yīng)物料溫度急劇升高，隨即.狀的物質(zhì)進(jìn)入高速運(yùn)轉(zhuǎn)的離心式焦?fàn)t氣壓縮機(jī)，進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐中下部空間發(fā)生烴類蒸汽轉(zhuǎn)化和變換等反應(yīng),最終使焦?fàn)t氣中的烴類絕大部分轉(zhuǎn)化為損壞壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子。對(duì)甲醇合成有用的H、CO、0O2組分。2.3.5轉(zhuǎn)化氣干法精脫硫轉(zhuǎn)化氣中硫含量已很低,而且主要是H2S和轉(zhuǎn)化氣組成(體積分?jǐn)?shù)): CO 25. 177 6% ;COS,采用“夾心餅”式脫硫方法很容易達(dá)到甲醇CO24.5280%; H2 65.761 2%; N2 3.981 7%;CH 0.431 5%; H200.120 0%; E= 100%;氫.合成催化劑的要求。2.3.6甲醇合成碳比: R= n(H2 -CO2)/n(CO+ CO2)=2.06。甲醇合成依托四川天一科技股份有限公司開(kāi)對(duì)甲醇合成而言,這是非常好的合成氣,不發(fā)的具有國(guó)際先進(jìn)水平的XNC- 98低壓甲醇合僅氫碳比達(dá)到合成甲醇要求,而且CO2含量也控成催化劑，合成壓力根據(jù)裝置規(guī)模而定,可以在制在較低水平，合成生成的水分較少,精餾所消5.0~8.0 MPa之間選擇。合成塔采用具有自主耗的能耗可以降低。轉(zhuǎn)化消耗的氧氣比催化純氧.28，化肥設(shè)計(jì)2004年第42卷Re = duplμ= (0.02X15X1.183 5)/[21 298X1. 146 4(35 C比重)]/(3 600X1.885X10~5=18 8360.512)= 13.247 kg/m2 .sa;=0.02xλ/d; X Rei:8=71.42空氣阻力: OH =0.085 3X (13.247)1.82 x4(2)管間給熱系數(shù)的計(jì)算(蒸汽給熱)=402 Pa管壁溫度: T. = T- Q/(a;.S;)3.3母液蒸發(fā) 器的選用= 120- (831320x10)/(71.42X處理量為1.47 t/h,出口0.528 t/h; 蒸發(fā)出3 600X1 374X3.14X0.02)W為0.937 th、120 C飽和蒸汽。選用升膜式=116 C真空蒸發(fā)器。冷凝液膜溫度: (120+ 116)/2=118心,說(shuō)明管在試驗(yàn)中當(dāng)真空度為26.7 kPa時(shí)溶液的沸外給熱系數(shù)非常大, 1/ao≈0。點(diǎn)約90 C,經(jīng)過(guò)計(jì)算(K=1 200),熱負(fù)荷為:管內(nèi)污垢熱阻: R.; =0.000 4 m?C/WQ≈2258X0.937X 10*/HX 1.05(Ql)=2 434x 10° J/h .管外污垢熱阻: R。=0.000 1 m2C/WKS.△tm =Q.S。=676X 102/(1 200>25)K。= 1/(d./(a;'d;)+ R,;Xd.ld;+ b/AX=22.5 m2do/dm + R。+0=55蒸發(fā)器的蒸汽用量: 937 kg/h x2258(100 C水故選翅片管式換熱器。p=0.2 MPa,蒸汽的Th=120 C, F= (50的汽化熱)= DX2205D = (937X2 258X1.05)/2 205- 20)/(120- 20) =0.3,根據(jù)樣本圖表查得F==1 008 kg/h≈1 t/h0.65時(shí)選擇4排排管。表面風(fēng)速6.15 m/s,空氣3.4 反應(yīng)器、冰機(jī)和結(jié)晶槽的選用體積修正系數(shù)為(0 C)0.93,則理論風(fēng)量G和反應(yīng)器選用蒸汽夾套的搪瓷反應(yīng)罐,處理能所需受氣表面積F。如下:力為2.58t/h,可用2個(gè)3.5m'的反應(yīng)罐。.G=21 298x0. 93= 19 807 m'/h冰機(jī)的處理能力為2.85t/h,冷卻負(fù)荷為F。= 198 07/(3 600x6.15)=0. 894 6由表查得選GL4-12- 78較合適,其受風(fēng)4.178X2 850/3 600=3.3 kW,可選用標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)機(jī)。結(jié)晶槽為自制帶攪拌不銹槽約6m3。，表面積0. 963 m2 ,凈通風(fēng)面積0.521 m2。, 收稿旦期: 2004-10-02(上接第25頁(yè))甲醇裝置建設(shè)投資估算萬(wàn)元5結(jié)語(yǔ)指標(biāo)名稱催化轉(zhuǎn)化無(wú)催化轉(zhuǎn)化(1)焦?fàn)t氣是很好的甲醇生產(chǎn)原料,充分利濕法脫硫系統(tǒng)1870用煉焦裝置副產(chǎn)的焦?fàn)t氣生產(chǎn)甲醇,一方面可以.預(yù)處理系統(tǒng)210部分緩解我國(guó)日益嚴(yán)峻的能源形勢(shì);另- -方面為壓縮系統(tǒng)8 340精脫硫及純氧轉(zhuǎn)化系統(tǒng)4 5809 090眾多煉焦企業(yè)廢物綜合利用開(kāi)辟- - 條有效途徑。甲醇合成系統(tǒng)4 0403 860(2)焦?fàn)t氣生產(chǎn)甲醇過(guò)程中各單元系統(tǒng)技術(shù)甲醇精餾系統(tǒng)2 490成熟可靠,完全具備全系統(tǒng)工業(yè)化條件。甲醇罐區(qū)及裝車(chē)站1 030空分、氧壓、氮壓系統(tǒng)6 98011 800(3)焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化制甲醇合成氣,既可采用催泡沫消防站120化純氧轉(zhuǎn)化,也可采用無(wú)催化純氧轉(zhuǎn)化。催化純外管道系統(tǒng)970氧轉(zhuǎn)化凈化系統(tǒng)較復(fù)雜,但各單元技術(shù)更成熟可主控化驗(yàn)辦公樓180分析化驗(yàn)707(靠;無(wú)催化純氧轉(zhuǎn)化凈化系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，流程較變配電站11011短,但成熟可靠程度不如催化純氧轉(zhuǎn)化,主要問(wèn)界內(nèi)給排水560題是轉(zhuǎn)化爐燒嘴使用壽命較短?？倛D及運(yùn)輸2 310合計(jì)34 06043 010 _(4)在目前階段,建議優(yōu)先選用催化純氧轉(zhuǎn)注:以上費(fèi)用中沒(méi)有包含公用工程投資費(fèi)、土地征用費(fèi)、技術(shù)化制甲醇合成氣,待無(wú)催化純氧轉(zhuǎn)化爐的燒嘴問(wèn)費(fèi)、工程設(shè)計(jì)費(fèi)、建設(shè)單位管理費(fèi)、利息、預(yù)備費(fèi)等未提及題根本解決(壽命至少1年)后，可優(yōu)先選用無(wú)催的多項(xiàng)費(fèi)用?；冄蹀D(zhuǎn)化制甲醇合成氣。收稿日期: 2004-09-10