第32卷化肥工業(yè)第4期JW型甲醇合成塔使用小結連永強(河南平頂山飛行化工有限公司合成一分廠467001)摘要針對原四100mm軸徑向內(nèi)件存在的搡作彈性小、CO轉化率低、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ⅳwW型。改造后通過第一爐觸媒的使用情況看,塔出口溫度明星下降,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。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 internals, viz.low flexibility in operation, low CO conversion, low output, and short service life of the catalyst(3months per charge on the average), the internals 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 economicbenefitKeywords internals methanol JW model河南平頂山飛行化工有限公司20kta甲醇表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ol000mm軸徑向數(shù)量/kg高度/mm內(nèi)件,自1994年投入運行后時開時停,累計運行06x8耐火球時間不足3年。究其原因除市場行情影響外,主09×6觸媒要是甲醇塔內(nèi)件設計上存在一定缺陷,致使操作05×5觸媒101381310彈性小、CO轉化率低、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)裝填時要注意松緊一致,力求均勻,不允其結構見圖1,熱電偶分布見圖2。通過第一爐觸許傾倒在一點或堆積成斜面。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50mm。1.1觸媒粒度分布及裝填高度(4)觸媒裝填至上行冷管40~50mm時,卸觸媒粒度分布及裝填高度(自下而上)見表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觸媒裝填步驟中國煤化工CNMHG本文作者的聯(lián)系方式:ixjelygb5278@yhoo.com,cn第32卷化肥工業(yè)第4期1.3.1還原前的準備工作1)全面檢查設備、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、出口閥前插入盲板(視情況而定)。(5)運轉循環(huán)機查看系統(tǒng)壓差及運轉情況,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<1.5MPa,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1000mm(2)系統(tǒng)置換及試漏甲醇合成塔內(nèi)件(自卸)結構簡圖①檢查閥門開關情況。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O2<0.2%為合格。③關閉塔后放空閥按2.050、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2·2010mm(1)消除漏點后,系統(tǒng)壓力保持在50MPa2360mm·3(2)確保電氣側電爐絕緣(3)開啟所有儀表。(4)一切準備工作完畢后開循環(huán)機,待氣體4360mm全系統(tǒng)循環(huán)且主線流量大于1000m3/h(標態(tài)時開啟電爐,按規(guī)定開始升溫還原7·8790m1.34升溫還原操作要點9920mm甲醇觸媒的還原過程中通常只有CuO被還10820mm原還原出水量約為觸媒質(zhì)量的20%左右。本次下環(huán)管升溫還原以精煉氣為氣源采用高氫法還原要求H2n1n6C≤10×10-6、C02中國煤化工≤10確保精煉氣成均以上平面200mm處為基準分的L,幾 CNMHG2、4、6、9為同平面點(1)遵循的原則圖2JW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。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判斷升溫還原結束依據(jù):觸媒底層溫度≥率、控制小時出水量。240℃;在還原結束時出水率連續(xù)2h<3kg/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)升溫還原結束后降溫至200℃,停電爐(2)具體操作要求和循環(huán)機,以≤0.4MPa/min的速率卸壓,拆除盲①觸媒層熱點溫度升至60℃時開始放水,板以后每半小時放水1次,計量并做好記錄?？刂?2)采用精煉氣將系統(tǒng)充壓至10MPa,然后岀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②65-120℃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。%)情況下轉入輕負荷生產(chǎn),同時密切注意觸媒③在80℃和100℃時要密切注意觸媒層各層溫度變化情況輕負荷生產(chǎn)一段時間后可根據(jù)點溫度變化情況,如出現(xiàn)某一點溫度停止不變觸媒層的反應情況逐漸加大生產(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℃時,每小時分析塔程的關鍵,一旦出水率超標立刻恒溫。后氣體CO2含量(應<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180℃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,同時伴有甲醇合成反應發(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含量一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階段時間/h溫度范圍/升溫速率出水量/水汽濃度/系統(tǒng)壓力/備注時累計室溫~6060℃試放水,之后每半小時放水1升溫期次還原<2.5100℃時注意熱電偶準確性,75主期120℃為危險期2.0末期1070180-240出水量少于3kg/h、底部達235℃可4<2.0卻環(huán)舊然由換氣4中國煤化工CNMH GC01.%-2.09%,C02輕負荷2-6d<0.6%注:本方案配4.0m3/min循環(huán)機2臺電爐功率700kW;系統(tǒng)H2濃度70%;溫度指床層熱點溫度第32卷化肥工業(yè)第4期2JW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。觸媒升溫還原結束后均小于5℃),溫升平穩(wěn),易于控制。轉入輕負荷期全氣量通過(420m3/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)℃,塔進囗CO在(3)自熱性能好,塔上部溫度始終在235℃1.5%時可停電爐,自熱狀況良好。經(jīng)過24h輕以上,入塔氣中CO含量在1.5%即可維持自熱負荷運行后,并入1臺2D7往復式循環(huán)機(打氣且整個生產(chǎn)過程中不用開電爐。量4m/min),同時將凈化氣中CO含量提至35%(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轉化率較高,日產(chǎn)甲醇50t,最高日產(chǎn)71(5)產(chǎn)量高,月平均甲醇產(chǎn)量為1.1kt(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550t)。0.1%-0.8%,出口溫度低于150℃。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)含威考新鮮氣新鮮氣合成塔新鮮氣醇后氣用天數(shù)壓力/流量觸媒層溫度℃出口溫中CO/中C0d MPaMPa (m.h")度/℃%改造后07-01280.9813.140000南1922412412432452502452452411513北23423923924024325024724824607-02291.0113.139000南1822402402392412512502502471613.70.2北22923122923023324625125024907-03300.9812.838000南1912352342352362472462462421553.90.1北23323022922923224424724524407-04310.9612.938000南18223723723624025125025024615北23422922822923424424924708-01590.6411.832000南18723423323323425625525508-02600.5811.932000南1872342332332342572562562501563.40.1北234227225225230249改造前了0.6012.538000m223202m230“202-09250.6011.339000南1022332362332362522582472642054.20.8北22423123425224626526302-10260.7011.138000南962232262402242372452322601984.20.6北21522323023823024302-11270.6011.538000南982342402382542612542702104.30.9北21922823324724125126425627803-16600.7012.239000南1042422412242522402472632982185.52.1北233247243中國煤化工03-17610.6011.839000南99241244234·241247THECNMHG2165.11.6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4m3/mn)循環(huán)(下轉第57頁)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?？s二脲加人量/mg縮二聚回收量/mg收率/%根據(jù)加熱濃縮體積不同,分別測定縮二脲的吸光9.94度。結果發(fā)現(xiàn),100mL樣品溶液加熱濃縮至4019.9360mL時,測得樣品縮二脲的吸光度最小。濃縮40.48不充分時,由于氨與銅離子生成深藍色的銅氨絡離子,使測定縮二脲的吸光度偏大;而過度濃縮99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,部分尿素會轉變?yōu)榭s5.3對比試驗脲,使測定結果偏高。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3次,測定結果見表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實驗方法種樣品溶液,其中含相同量的氨和尿素。各加入0.30820mL樣品溶液,按分析步驟操作,各重復測定6甲醇除氨法3.67次,取吸光度平均值,結果見表1。3種溶液的變異系數(shù)均小于5%,可見運用本法測定縮二脲含量的精密度很高。濃縮除氨法0.297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、準確度、相對偏差都要優(yōu)于甲醇除氨法,且分析時間大0.0113幅度縮短,并有效降低了分析成本0.3133.252回收率試驗6結語分別在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,測定縮二脲標液加入回收確度高、操作簡單快速、安全可靠,并可減少試劑率,結果見表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)必必必必必①必必必①必必(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4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2000元計):降耗。1)醇后氣中C0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)2t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rV凵中國煤化工。節(jié)約90萬元。CNMHG粒觸媒并將原廢(3)因系統(tǒng)壓力下降約20MPa,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)