第4期(總第97期)煤化INo.4(Total No. 97)2001年11月Coal Chemical IndustryNov. 2001Lurgi和ICI低壓甲醇合成工藝比較劉宏建河南省義 馬煤氣化分公司472300盛于藍(lán)哈爾濱氣化廠154800摘要通過(guò)對(duì)L.urgi低壓甲醇合成工藝和ICI低壓甲醇合成工藝的流程情況、床層溫度分布狀況.催化劑的使用效果及動(dòng)力消耗進(jìn)行分析比較,認(rèn)為;Lurgi低壓甲醇合成工藝比ICI低壓甲醇合成工藝具有更優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性.更有利于發(fā)揮催化劑的作用和降低甲醉的生產(chǎn)成本。關(guān)鍵詞Lurgi 低壓甲醇合成工藝ICI 低壓甲醉合成工藝比較文章編號(hào):1005. 98004-0018.0202中圈分 類號(hào):TQ346文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼;A隨著這兩種工藝在我國(guó)近幾十年的推廣應(yīng)用，言它們?cè)诩夹g(shù)方面的差異也日漸顯露出來(lái),從前認(rèn)為化學(xué)合成法生產(chǎn)甲醇始于20世紀(jì)20年代.此ICI反應(yīng)器可實(shí)現(xiàn)單臺(tái)大規(guī)模生產(chǎn),Lurgi反應(yīng)器由于后,隨著甲醇作為重要化工原料用途的日益拓寬和.制造困難而難于放大?，F(xiàn)在由于機(jī)械制造技術(shù)的不斷替代日趨緊張的汽油而用作潔凈燃料，甲醉在許多改進(jìn),國(guó)內(nèi)Lurgi反應(yīng)器單臺(tái)能力已達(dá)20萬(wàn)1/a。本國(guó)家得以開發(fā).推廣和應(yīng)用,工業(yè)合成甲醇的工藝技文將著重從這兩種工藝的流程情況、床層溫度分布術(shù)得到了迅猛發(fā)展,并日趨成熟,特別是20世紀(jì)60狀況、催化劑的使用效果及動(dòng)力消耗等方面進(jìn)行分年代中期以后,為了降低甲醇生產(chǎn)的投資、降低生產(chǎn)析比較和初步探討。過(guò)程中的動(dòng)力消耗、實(shí)現(xiàn)較溫和的生產(chǎn)操作條件、改1兩種工藝的比較善粗甲醉的質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本,人們成功研制了低壓合成甲醇的銅基催化劑,實(shí)現(xiàn)了高壓合成法向1.1 流程的比較低壓合成法的轉(zhuǎn)變,并使低壓合成工藝得到迅速發(fā)1CI低壓甲醇合成工藝和Lurgi低壓甲醇合成展。低壓法合成甲醇生產(chǎn)工藝始于1966年，由英國(guó)工藝在流程上的不同點(diǎn)主要在于兩種工藝所采用的帝國(guó)化學(xué)工業(yè)(ICI)公司開發(fā),簡(jiǎn)稱ICI低壓甲醇合反應(yīng)器不同.床層溫控方式也不-樣,從而導(dǎo)致合成成工藝;隨后當(dāng)時(shí)的西德魯奇(Lurgi)公司于1971塔床層溫度分布有很大差別，具體示于圖1。年開發(fā)了另-種低壓法合成甲醇工藝,簡(jiǎn)稱Lurgi低壓甲醇合成工藝。這兩種低壓法合成甲醇工藝便成了以后低壓合成甲醇的主要工藝。我國(guó)從20世紀(jì)第-層70年代以來(lái)所建的甲醇裝置主要采用這兩種工藝，第二層第三層如四川維尼綸廠和哈爾濱氣化廠建的IC1低壓甲醇第四層合成裝置;在齊魯二化、濮陽(yáng)和安陽(yáng)等地相繼建成了Lurgi低壓甲醇合成裝置。220C 260T收稿日期:2001-06-28作者簡(jiǎn)介:劉宏建,男.1968年4月出生.工程師.1991年畢圈1 ICI 工藝合成塔部分的流程示意圈及業(yè)于齊齊哈爾輕工學(xué)院.現(xiàn)主要從事化工生產(chǎn)工作。合成塔內(nèi)溫度分布圉2001年11月劉宏建等:Lurgi和ICI低壓甲醇合成工藝比較●19.1.1.1ICI低壓甲醇合成工藝合成塔部分的流程示1.3 兩種工藝中催化劑使用效果的比較于圖1.經(jīng)過(guò)換熱后的入塔氣與-部分未經(jīng)換熱的冷在低壓法合成甲醇工藝中,合成塔床層溫度及激氣混合后溫度在220 C左右，從合成塔上部進(jìn)入其分布是影響催化劑使用效果的重要外因之一,溫第一反應(yīng)床層,在催化劑作用下合成甲醇,反應(yīng)放出度過(guò)高易使催化劑晶粒粗化，活性降低而過(guò)早老化，的熱量使氣體升溫到260 C左右,離開第一段催化溫度過(guò)低則會(huì)使催化劑的活性得不到有效的發(fā)揮。床層后.與第二層的冷激氣混合,混合氣的溫度在ICI低壓甲醇合成工藝中合成塔床層溫度隨床220 C左右并進(jìn)入第二層催化床繼續(xù)反應(yīng)，如此循層高 度的變化而不同,催化劑床層溫度波動(dòng)較大,這環(huán),進(jìn)入第三、第四反應(yīng)床層。從合成塔出來(lái)的氣體-特點(diǎn)也就決定了:(1)不同床層高度的催化劑活性進(jìn)人換熱器加熱人塔氣后,經(jīng)甲醇冷凝器、分離器分不同,催化劑的整體活性不能有效發(fā)揮、催化劑的時(shí)離甲醇后.大部分循環(huán)使用.小部分作為馳放氣?？债a(chǎn)率低,經(jīng)濟(jì)效益低;(2)不同床層高度的催化劑1.1.2Iurgi低壓甲醇合成工藝合成塔部分的流程老化失活的程度與速度不同,不利于保護(hù)和延長(zhǎng)催示于圖2.化劑的使用壽命,催化劑的有效利用率低。而在Lurgi低壓甲醇合成工藝中,由于合成塔整個(gè)催化劑床層溫度平穩(wěn)均勻,并由合成塔殼程的水所產(chǎn)中壓蒸汽來(lái)調(diào)節(jié)控制,因而具有如下優(yōu)點(diǎn):(1)便于整爐催化劑催化作用最大限度的發(fā)揮,時(shí)空產(chǎn)率高,經(jīng)濟(jì)效益好;(2)當(dāng)催化劑使用到中期和后期時(shí),其活性有所降低,這時(shí)可通過(guò)提高合成塔殼程所產(chǎn)中樂(lè)蒸汽壓力來(lái)適當(dāng)提高反應(yīng)床層溫度.從而225T 255提高催化劑的活性,延長(zhǎng)催化劑使用壽命。1.4 出塔氣中甲醇含量和粗甲醇質(zhì)量的比較.在ICI低壓甲醇合成工藝中,由于催化劑的催.化作用受床層溫度波動(dòng)的影響和冷微氣分層加人所圈2 Lurgi 工藝合成塔部分的流程示意圖及產(chǎn)生的稀釋效應(yīng),原料氣的單程轉(zhuǎn)化率低，出塔氣中合成塔內(nèi)溫度分布圖的甲醇含量只有3 %~4 %,而且溫度的波動(dòng)使得經(jīng)換熱后的人塔氣,溫度為225 C,直接從上部副反應(yīng)增加,粗甲醇質(zhì)量下降。進(jìn)入合成塔的反應(yīng)管內(nèi),在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)在Lurgi低壓甲醇合成工藝中,由于反應(yīng)溫度平生成甲醇,反應(yīng)過(guò)程中放出的反應(yīng)熱被合成塔殼程穩(wěn)，催化劑的作用得到很好發(fā)揮,原料氣的單程轉(zhuǎn)化中的水汽化產(chǎn)生中壓蒸汽帶走,反應(yīng)后的氣體進(jìn)入率得以提高,出塔氣甲醇含量一般達(dá)到5 %~7 %，換熱器加熱人塔氣后,經(jīng)甲醇冷凝器.分離器分離甲而且副反應(yīng)少,粗甲醇質(zhì)量較好。醇后,大部分循環(huán)使用,小部分作為馳放氣。1.5 兩種工藝動(dòng)力消耗的比較1.2兩種工藝合成塔中溫度分布及工況比較IC1低壓甲醇合成工藝中,由于原料氣的單程轉(zhuǎn).1.2.1 在ICI低壓甲醇合成工藝中,由于冷激氣的化率低,為了有效地利用原料氣及減少馳放氣排放分層加入,在整個(gè)反應(yīng)床層中的溫度呈現(xiàn)較大范圍波量,這就要求生產(chǎn)中必須有很大的循環(huán)氣量;而Lur-動(dòng)的特點(diǎn)觸媒初期,床層溫度210 C~240 C,后期gi 低壓甲醇合成工藝中,單程轉(zhuǎn)化率較高.要求的循控制在240 C~270 C.具體如圖1所示。而且由于環(huán)氣量就比IC1低壓甲醇合成工藝少得多，具體比用四股冷激氣來(lái)控制床層溫度,實(shí)際難于操作,易出較如下:現(xiàn)超溫或垮塔現(xiàn)象。ICI低壓甲醇合成工藝中循環(huán)氣 :新鮮氣=1.2.2 L.urgi 低壓甲醇合成工藝中,合成塔為管殼10: 1式，管程為反應(yīng)催化床層,反應(yīng)熱被殼程中的水汽化Lurgi低壓甲醇合成工藝中循環(huán)氣: 新鮮氣產(chǎn)生中壓蒸汽帶走,生產(chǎn)過(guò)程中可通過(guò)控制所產(chǎn)中=5: 1壓蒸汽壓力來(lái)調(diào)節(jié)催化床層溫度,反應(yīng)溫度易控制，由于ICI低壓甲醇合成工藝要求的循環(huán)量比徑向溫差5 C左右,軸向(除反應(yīng)器人口外)幾乎設(shè)Lurgi低壓甲醇合成工藝多,這就決定了其生產(chǎn)過(guò)程有溫差。(下轉(zhuǎn)第22頁(yè))●22●煤化工2001年第4期經(jīng)過(guò)多組數(shù)據(jù)的試驗(yàn)和分析6,最后確定配合參考文獻(xiàn):煤的最大平均反射率Rum:在1. 05~1. 15之間,標(biāo)準(zhǔn)差在0.28~0.32之間時(shí),可使我廠焦炭質(zhì)量M4o穩(wěn)LJ薛峰.主要煉焦煤對(duì)焦炭質(zhì)量的影響及要求[J].煤定在75 %~79 %;M:o穩(wěn)定在6.5 %~8.0 %?；?000,(4051~53. .[2]喬宏芳.白雪峰.用.R.配煤之實(shí)踐[]懋料與化工.2000,(2):69.3結(jié)語(yǔ)[3]線葵娟,賈建成.路維民煤巖分析在焦化生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].燃料與化工,200. (2):79~80.配煤理論決定配煤參數(shù);配煤參數(shù)決定焦炭質(zhì)量。(上接第19頁(yè))2.2 Lurgi 低壓甲醇合成工藝比ICI低壓甲醇合成中的動(dòng)力消耗比Lurgi 低壓甲醇合成工藝要大;且工 藝可更有效地提高產(chǎn)品質(zhì)量和原料氣的單程轉(zhuǎn)化有關(guān)設(shè)備管道的尺寸也要比I.urgi低壓甲醇合成工率。藝的大,其一次性投資也要比Lurgi低壓甲醇合成2.3 L.urgi 低壓甲醇合成工藝比ICl低壓甲醇合成工藝多。工藝動(dòng)力消耗低,生產(chǎn)成本也較低。2.4Iurgi低壓甲醇合成工藝還能利用反應(yīng)熱副.2結(jié)論產(chǎn)中壓蒸汽，能量的利用比ICI低壓甲陳合成工藝更為有效。2.1 L.urgi 低壓甲醇合成工藝反應(yīng)床層的溫度比2.5 ICI 法最大的特點(diǎn)是合成塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,材料沒(méi)ICI低壓甲醇合成工藝的床層溫度更易于控制和調(diào)有特殊要求,設(shè)備易制造;而Lurgi甲醇合成塔管材節(jié),并且反應(yīng)床層溫度的分布也更合理,因而催化劑采用雙相不銹鋼,加工較復(fù)雜。活性高,時(shí)空產(chǎn)率比ICI法高一倍左右。全國(guó)大型合成氨裝置第十五屆技術(shù)年會(huì)在山西天脊集團(tuán)隆重召開全國(guó)大型合成氨裝置第十五屆技術(shù)年會(huì)于2001年10月26日至28日在山西天脊煤化工集團(tuán)公司隆重召開.出席本屆技術(shù)年會(huì)的140多名代表來(lái)自全國(guó)22個(gè)大化肥企業(yè)、14個(gè)設(shè)計(jì)研究院和公司以及中石化、中石油機(jī)關(guān),中國(guó)化工信息中心等單位.此次會(huì)議介紹了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外化肥生產(chǎn)和市場(chǎng)形勢(shì)，重點(diǎn)分析研討了我國(guó)加人WTO.中國(guó)放開化肥市場(chǎng)后大氮肥行業(yè)面臨的新悄況、新問(wèn)題和應(yīng)對(duì)策略,是當(dāng)前我國(guó)化肥領(lǐng)城中一次具有深遠(yuǎn)意義的重要會(huì)議.這是新世紀(jì)大氮肥行業(yè)的第一次盛會(huì)。與會(huì)代表就原料和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整思路、改造方案以及如何深化改革、轉(zhuǎn)機(jī)建制、提高企業(yè)在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中的競(jìng)爭(zhēng)能力,以求在全球經(jīng)濟(jì)-體化進(jìn)程中繼續(xù)生存與發(fā)展等同題進(jìn)行了交流與討論。交流了近兩年各企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)情況;重大技改技措項(xiàng)目的實(shí)施情況和運(yùn)行實(shí)效:主要?jiǎng)屿o設(shè)備、DCS系統(tǒng)和常規(guī)儀表的運(yùn)行、維護(hù)和更新改造情況。各企業(yè)的代表們還認(rèn)真剖析了近兩年發(fā)生的奧型重大事故.挖掘了事故發(fā)生的根源.提出了具體防范措施。代表們認(rèn)為.在目前化肥市場(chǎng)不旺、企業(yè)實(shí)施全面改革、人員精減、職工思想波動(dòng)的實(shí)際情況下,更要高度重視安全生產(chǎn),嚴(yán)格管理，加強(qiáng)教育,認(rèn)真落實(shí)各項(xiàng)規(guī)章制度和操作規(guī)程,確保裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行。與會(huì)代表在天脊煤化工集團(tuán)公司現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)裝置區(qū)域?qū)嵉乜疾爝^(guò)程中,對(duì)該公司以煤為原料從德國(guó)魯奇公司、林德、托普索、法國(guó)液空公司等國(guó)家引進(jìn)專利技術(shù)和先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備、年產(chǎn)30萬(wàn)噸大型合成氨裝置產(chǎn)生了濃厚興趣,他們與該公司專業(yè)技術(shù)人員對(duì)尚屬世界上首例魯奇大型加壓氣化爐用于大型合成氨裝置的加壓氣化系統(tǒng)、低溫甲醇洗系統(tǒng)、液氮洗系統(tǒng)等方面的技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了深人探討.從中借鑒該公司對(duì)這套達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)合成氦裝置的技術(shù)創(chuàng)新舉措和管理先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。王愛軍