2012年第27期SCIENCE TECHNOLOGY INFORMATIONO百家論劍O科技信息大型甲醇合成工藝技術(shù)方案選擇楊斌淡立君(兗州煤業(yè)榆林能化有限公司甲醇廠生產(chǎn)技術(shù)部陜西榆林719000【摘要】本文介紹了國內(nèi)外各種大型甲醇合成工藝技術(shù)方案,譯論述了60萬噸/年甲醇廠甲醇合成裝置工藝技術(shù)方震的選用及應(yīng)用效【關(guān)鍵詞】甲醇合成;技術(shù)比較;方案選擇0前言設(shè)備緊湊,開停車方便;合成反應(yīng)過程中副反應(yīng)少故粗甲醇中雜甲醇是一種重要的基本有機化工原料。在農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、香料質(zhì)含量少,質(zhì)量高涂料以及三大合成材料生產(chǎn)中都需要甲醇作為原料或作為溶劑。以甲其缺點是反應(yīng)器結(jié)構(gòu)較復雜。(3)TEC的新型反應(yīng)器合成甲醇工藝醇為化工原材料其下游產(chǎn)品達到100多種,實現(xiàn)工業(yè)化的產(chǎn)品也有將近30種其中比較有競爭力的產(chǎn)品主要有甲醛、二甲醚、醋酸、甲酸催化劑筐和許多垂直的沸水管組成,沸水管埋于催化床中。合成氣由甲酯、甲胺碳酸二甲酯、乙二醇甲基叔丁基醚MTBE、乙烯(MO甲中心管進入徑向流過催化床,反應(yīng)后氣體匯集于催化劑筐與外筒之醇制乙烯)、丙烯(MP甲醇制丙烯)等等因此甲醇工業(yè)具有非常廣闊間的環(huán)形集流流道中向上流動,由上部引出。反應(yīng)熱傳給冷管內(nèi)沸水的市場前景。使其蒸發(fā)成蒸汽1國外甲醇合成工藝技術(shù)概況該反應(yīng)器床層壓降小,氣體循環(huán)所需動力大幅度減少,床層溫度分布均勻,甲醇生成的濃度和速度可大幅度提高反應(yīng)溫度容易控制,1923年德國BASF公司在合成氨工業(yè)化的基礎(chǔ)上,首先用鋅鋁催化劑用量減少,反應(yīng)器結(jié)構(gòu)緊湊。催化劑在高溫高壓的條件下,實現(xiàn)了由一氧化碳和氫合成甲醇的工業(yè)4) MHUMGC管殼冷管復合型甲醇合成反應(yīng)器化生產(chǎn),從此逐步淘汰了由木材干餾制甲醇的生產(chǎn)方法。由于工業(yè)合該反應(yīng)器為Irg反應(yīng)器的改進型,由日本三菱公司開發(fā),該反應(yīng)成甲醇成本低,產(chǎn)量大促進了甲醇工業(yè)的迅猛發(fā)展。甲醇消費市場的器是在管殼反應(yīng)器的催化管內(nèi)加一根冷管,用于預(yù)熱原料氣,其主要擴大,又促使甲醇生產(chǎn)工藝不斷改進生產(chǎn)成本不斷下降,生產(chǎn)規(guī)模日特點是益增大。1966年英國ICI公司成功地實現(xiàn)了銅基催化劑的低壓合成次通過的轉(zhuǎn)化率高;可以高位能回收熱量;在反應(yīng)器中預(yù)熱原甲醇工藝隨后又實現(xiàn)了當時更為經(jīng)濟的中壓法合成甲醇工藝。與此料氣,可以省去一個換熱器同時德國Lurg公司也成功地開發(fā)了中低壓合成甲醇工藝。(5) Topsoe(托普索)徑向流甲醇合成反應(yīng)器雖然由CO加H2合成甲醇的工藝至今已有80年歷史,盡管催化合成系統(tǒng)由三臺絕熱操作的徑向流反應(yīng)器組成,反應(yīng)器之間設(shè)置劑、工藝流程和主要設(shè)備的發(fā)展到現(xiàn)在已相當完善但世界各國仍在外部換熱器移走熱量,氣體在床層中向心流動該反應(yīng)器特點是:不斷地開發(fā)研究新型催化劑、新的合成工藝和新型反應(yīng)器徑向流動,壓降較小,可增大空速,提高產(chǎn)量;目前甲醇的生產(chǎn)工藝路線主要是采用銅基催化劑的ICI中壓法可使用小粒徑催化劑,提高粒內(nèi)效率因子,提高宏觀反應(yīng)速度;可低壓法及Lmg低壓法、中壓法和采用鋅鉻催化劑的高壓法。二十世紀方便地增大生產(chǎn)規(guī)模在直徑不變的情況下增加反應(yīng)器高度,即可增七十年代中期以后不但新建廠全部采用低壓法,而且老廠擴建或改造大生產(chǎn)規(guī)模單系列能力可達20噸電以上。也幾乎都采用低壓工藝。在今后一段時期內(nèi),高中壓法將逐步由低壓(6inde(林德)等溫型甲醇合成反應(yīng)器Linde等溫型甲醇合成反應(yīng)器,其結(jié)構(gòu)與髙效螺旋盤管換熱器相對甲醇合成工藝來講,甲醇合成反應(yīng)器是其核心設(shè)備,甲醇合成似,盤管內(nèi)為沸水,盤管外放置催化劑反應(yīng)熱通過盤管內(nèi)沸水移走反應(yīng)器的形式基本決定了甲醇合成工藝的系統(tǒng)設(shè)置在選擇甲醇合成其反應(yīng)器特點是工藝中,要考慮合成反應(yīng)器的操作靈活性操作靈敏性、催化劑的生產(chǎn)基本上在等溫下操作,可防止催化劑過熱;控制蒸汽壓力調(diào)節(jié)床強度、操作維修的方便性、反應(yīng)熱的回收利用等因素對于大型的單系層溫度冷卻盤管與氣流間為錯流傳熱系數(shù)較大列甲醇裝置,還必須要考慮運輸?shù)姆奖阈詥栴}7)液相法甲醇合成反應(yīng)器技術(shù)國外的合成甲醇反應(yīng)器主要有以下幾種形式:1985年, Air product& Chemical公司開發(fā)了以液相熱載體和漿(1)CI多段冷激型甲醇合成反應(yīng)器態(tài)床反應(yīng)器為基礎(chǔ)的液相甲醇合成新技術(shù),即 LPMEOH技術(shù)。銅催化ICI甲醇合成塔(反應(yīng)器)為多段冷激型,其主要優(yōu)點有:劑顆粒懸浮在惰性液體中,比傳統(tǒng)固定床反應(yīng)器溫度更易控制。單塔操作,生產(chǎn)能力大;控溫方便;冷激采用菱形分布器專利技由于液相合成中使用了熱容高,導熱系數(shù)大的惰性液體,可以使術(shù),催化劑層上下慣通催化劑裝卸方便。甲醇的合成反應(yīng)在等溫條件下進行,同時,由于分散在液相介質(zhì)中的其主要缺點是:催化劑的比表面積非常大加速了反應(yīng)過程反應(yīng)溫度和壓力也下降反應(yīng)器因有部分氣體與未反應(yīng)氣體之間的返混催化劑空時產(chǎn)率很多,但該技術(shù)尚需要工程化的驗證不高,用量較大;僅能回收低品位熱能(2)Lumg低壓甲醇合成工藝及反應(yīng)器2國內(nèi)甲醇合成工藝技術(shù)概況Lurgi低壓甲醇合成工藝采用列管式反應(yīng)器,CuO/ZnO基催化劑國內(nèi)甲醇技術(shù)的開發(fā)和實現(xiàn)工業(yè)化的歷史也有幾十年,在甲醇合汽反應(yīng)溫度通過控制反應(yīng)器殼程中飽和水的壓力來調(diào)節(jié),操作溫度合成反應(yīng)器的開發(fā)中開發(fā)成功單套管及雙套管反應(yīng)器。在甲醇新型Lurgi低壓合成甲醇反應(yīng)器的優(yōu)點主要有:反應(yīng)器的開發(fā)中,也有較大的技術(shù)突破尤其是九十年代以后,有最大規(guī)模達到5~8萬噸/年的國內(nèi)自主開發(fā)的甲醇新型反應(yīng)器應(yīng)用于工業(yè)合成甲醇反應(yīng)器催化劑床層內(nèi)溫度較為均勻大部分床層溫度在化。250-255℃之間,溫度變化小,催化劑使用壽命長,并允許原料氣中含近幾年,國內(nèi)甲醇技術(shù)國產(chǎn)化方面取得了很大進展有較高的CO;南化、西南化中國煤化工壓甲醇合成催化劑能準確、靈敏地控制反應(yīng)溫度催化劑床層的溫度可以通過調(diào)節(jié)15-20萬噸年蒸汽壓力控制;得專利的低壓甲CNMHG合型”氣固相催化反回收的反應(yīng)熱位能高熱量利用合理:反應(yīng)器出口甲含量較高,應(yīng)器。它充分發(fā)揮了魯奇管殼式反應(yīng)器的優(yōu)點又克服了其缺點,節(jié)省催化劑利用率高了投資,可節(jié)約大量的外匯投資,目前國內(nèi)運行的最(下轉(zhuǎn)第501頁494科技信息O百家論劍OSCIENCE TECHNOLOGY INFORMATION2012年第27期表12)螺桿鉆具質(zhì)量不穩(wěn)定,再加上井號并段(m)(m)鉆頭型號|鉆并方法|平均機械鉆速全井平均機械鉆速m)部小井眼鉆進轉(zhuǎn)速扭矩排量鉆壓等(m/h)都受到很大的限制。解決適應(yīng)深部小直設(shè)計徑井眼使用的小尺寸動力工具是提高小TK12130263112R1951復合鉆進51直徑井眼機械鉆速的關(guān)鍵TK12l5148138-45003112Ds751AB復合鉆進3)由于鉆頭轉(zhuǎn)速過快,使鉆達地層ADIl剝落的巖石顆粒遭受的研磨強度同常規(guī)17553112DS751AB復合鉆進轉(zhuǎn)盤鉆井相比有很大提高。因此返到地AD221234-41543112Ms1952s轉(zhuǎn)盤鉆進10745.73面的巖屑顆粒極為細小,對于砂巖而言AD71504-4403112Ds751AB轉(zhuǎn)盤鉆進10.89基本成為粉末。對巖屑清洗后,即使含AD4126518-4轉(zhuǎn)盤鉆進有砂巖地層,砂巖顆粒也所剩無幾而難666以挑出,巖屑則主要是以泥巖顆粒為主,s119-21940-40243112QP9LAB轉(zhuǎn)盤鉆進13.033.45給通過巖屑錄井來尋找和發(fā)現(xiàn)油氣層的TK3302840-4731FS2563BG轉(zhuǎn)盤鉆進5.85辦法帶來困難TK0222056-48384l3S2563BG轉(zhuǎn)盤鉆進4)鉆時的快慢可以很好的反映地層的巖性,但是由于機械鉆速的提高,還造TK275193346422413Ms1952s復合鉆進10.864.56戎了鉆時反映地層性質(zhì)的可靠性大為降由通常的70轉(zhuǎn)分鐘左右提高到240轉(zhuǎn)分鐘左右,從而大大提高了鉆參廠鉆具本身的旋轉(zhuǎn)速度,從而減輕了鉆具的疲勞損傷減5認識和建議少了鉆具事故。從現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢來看旋轉(zhuǎn)鉆井仍將是油氣工業(yè)最主要的鉆井方法。無論是鉆何種類型的油氣井,還是采用何種旋轉(zhuǎn)鉆井方式都存3)充分利用鉆井液的水功率達到機械破巖和水力破巖目的降低在著鉆井效率問題這也是鉆井技術(shù)研究與發(fā)展的本質(zhì)所在。影響鈷了柴油機的機械功耗,降低了生產(chǎn)成本。井效率的主要問題可歸結(jié)為鉆進時的間斷”。目前造成“間斷”的主要4)在定向井鉆進中復合旋轉(zhuǎn)鉆井方式在一定程度上兼?zhèn)滢D(zhuǎn)盤鉆原因包括:接單根、更換鉆頭和底部鉆具組合、鉆具失效井眼失穩(wěn)和井下動力鉆的優(yōu)點,既可連續(xù)控制井眼軌跡和減少起下鉆次數(shù)同漏、塌、噴、卡、阻)糾斜作業(yè)、非隨鉆測量,以及多層次井身結(jié)構(gòu)等。為時還能提高機械鉆速,是一種比較高效的可控鉆井方式了減少鉆進間斷”,必須不斷研究和提高鉆井整體技術(shù)和裝備水平(2)復合鉆井的缺點1)缺點是:需定排量工作,有橫向振動;對油基鉆井液敏感,不適提高鉆井技術(shù)的研究與開發(fā)力度利應(yīng)在高密度鉆井液中工作;橡膠定子耐高溫性差,軸承易損壞,不宜于高溫深井作業(yè)責任編輯:王靜](上接第44頁)大裝置為約50萬噸年反應(yīng)熱移出更方便,床層壓降小等優(yōu)點。國內(nèi)杭州林達化工技術(shù)工程公司開發(fā)的低壓均溫合成甲醇反應(yīng)就目前應(yīng)用最廣、采用最多的合成甲醇技術(shù)當數(shù)Lnrg和C技器,在全部觸媒床層中采用可自由伸縮活動的冷管用管內(nèi)冷氣吸收術(shù)這兩種技術(shù)發(fā)展歷史最長積累的實踐經(jīng)驗最多在世界建廠也最管外催化劑床層中的甲醇反應(yīng)熱管內(nèi)冷氣與觸媒層中反應(yīng)氣先后進多,擁有不同規(guī)模的甲醇合成裝置,并且目前達到的單系列合成甲醇行并流換熱和逆流間接換熱,觸媒裝填系數(shù)從30%提高到70%,因而裝置能力也最大。相同直徑反應(yīng)器產(chǎn)能高軸向溫度差小,溫度均勻,延長了觸媒壽命,Lugi工藝甲醇合成塔,反應(yīng)溫度均勻,轉(zhuǎn)化率較高,反應(yīng)副產(chǎn)物提高甲醇產(chǎn)量。少,原料消耗低,副產(chǎn)物少,加上國外目前建設(shè)的大型/超大型甲醇裝360萬噸/年甲醇合成工藝的比較與選擇置多采用Lng工藝,大型裝置工業(yè)化經(jīng)驗多,工藝成熟其次,就一臺反應(yīng)器和兩臺反應(yīng)器來比說 lurgi公司都可以提供,兗礦榆林60萬噸甲醇裝置是國內(nèi)首套最大的甲醇生產(chǎn)裝置,單按設(shè)備造價比一臺反應(yīng)器比兩臺反應(yīng)器省,但其直徑接近5米要醇合成塔的放大問題目前還無先例存在較大的技術(shù)風險目前國外同的運輸方案因而要增加一筆可觀的大件運輸費且建設(shè)時雖然國內(nèi)有20萬噸年的煤制甲醇裝置在運行,但解決60萬噸年甲采取特的甲醇裝置(單系列)生產(chǎn)能力一般在40-150萬噸年,整體效益明根據(jù)以上分析,考慮到合成塔的運輸問題兗礦榆林甲醇合成裝顯。另一方面采用國外甲醇合成技術(shù)投資較大,設(shè)備制造周期長。同置采用Iug雙合成塔(氣冷和管殼水冷)生產(chǎn)60萬噸/年甲醇,按單時考慮榆林地處中國西部大件設(shè)備運輸困難,無論采用何種技術(shù),單系統(tǒng)設(shè)計。臺反應(yīng)器均難以實現(xiàn)。考慮廠址及大件運輸?shù)囊蛩亟鉀Q的辦法或采用3臺管殼式合成4結(jié)語塔并聯(lián);或采用魯奇兩塔串聯(lián)工藝或利用基于國內(nèi)技術(shù)的林達均溫合兗礦榆林60萬噸/年甲醇合成裝置最終引進德國魯奇公司氣冷成塔與華東理工絕熱_管殼塔相結(jié)合的兩塔串聯(lián)工藝。前者雖穩(wěn)妥,串水冷反應(yīng)器工藝技術(shù),配套使用德國南方化學公司生產(chǎn)的銅基C-但設(shè)備噸位比兩塔串聯(lián)大合成塔出口甲醇濃度低、合成回路循環(huán)氣797GL型甲醇合成催化劑。2008年12月29日甲醇合成裝置打通流量大,以至造成回路設(shè)備體積及功耗都增大其次,三塔并聯(lián)控制和操程產(chǎn)出合格甲醇產(chǎn)品。截止2011年底,甲醇合成裝置已穩(wěn)定運行3作難度更高、也使運行和維修費用增加。而釆用后者兩塔串聯(lián)工藝,年。設(shè)計噸精甲醇消耗合成氣為2250Nm2,開車初期實際消耗合成氣投資省、合成循環(huán)功耗小、運行維護成本低綜合經(jīng)濟指標好。但因國2153Nm3,后期實際消耗合成氣2272Nm,圓滿達到了設(shè)計預(yù)期的效內(nèi)技術(shù)尚無先例且兩塔串聯(lián)合成回路的工程和系統(tǒng)設(shè)計、以及工廠果A甲醇裝置甲醇合成技術(shù)按引進魯奇兩塔串聯(lián)工藝考慮作者簡介:楊斌,男,兗州煤業(yè)榆林能化有限公司甲醇廠生產(chǎn)技術(shù)部助理目前無論國內(nèi)國外建設(shè)甲醇裝置,大多采用低壓法技術(shù)。低壓法工程師。與中高壓法相比,具有消耗定額低能耗低,成本低,產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)淡立君,女,兗中國煤化工中心,助理工程師。點。在反應(yīng)器方面有TEC的MRF多段徑向流動反應(yīng)器托普索三個CNMHG并聯(lián)激冷絕熱徑向流合成塔,三菱重工的管殼冷管復合反應(yīng)器等這[賚任編輯:王迎迎些反應(yīng)器比傳統(tǒng)的低壓合成法反應(yīng)器具有轉(zhuǎn)化率高,反應(yīng)器體積小,