甲醇(化肥工业投稿）

我厂30kt/a甲醇装置扩产改造 我厂30kt/a甲醇装置扩产改造 郜善军 李祥燕 （安阳化学工业集团有限责任公司 455133） 摘要 介绍了30kt/a煤制气低压单醇装置扩改中技术确定、实施项目及改造效果，改造后产品达到优质，环保达标。 关键词 甲醇 扩改 总结 1、概况 我厂30kt/a甲醇装置于1995年建成投产，当时为国内首套煤制气低压合成甲醇的单醇工艺，当年达到能力，装置运行稳定，产品合格率100%。我厂运行的低压合成甲醇系统是以常压固定层煤气炉生产水煤气，经中温变换，活性炭脱硫，二乙醇铵催化热碱法脱碳，精脱硫后，使总硫≤0.1ppm，再经压缩至5.0Mpa，送往甲醇合成。合成塔采用“绝热—管壳型”低压鲁奇反应器，管内装填催化剂，管间为沸腾水，并副产中压蒸汽。精馏为双塔精馏工艺。 通过几年的稳定运行和经验积累，在科学调查同类型企业的生产能力并结合甲醇装置的潜力可挖的基础上，对甲醇系统进行增产节能技术改造，改造后甲醇装置的生产能力达到了60kt/a。 2、改造总体原则 甲醇系统扩产节能改造是利用几年来国内外出现的新技术、新工艺、新设备、新型催化剂，通过对现装置设备能力工艺核算的基础上，利用系统大修时间，对装置中的瓶颈环节进行重点改造，达到设备能力最大化和效益最大化。 3、系统现状分析与扩改方案确定 3.1气化系统 我厂固定床造气炉共有12台，其中ф3.6m造气炉9台，单炉生产能力为15000Nmз/h；ф3.3m造气炉3台，单炉生产能力为12000Nmз/h；担负240kt/a合成氨、30kt/a甲醇生产用气。 甲醇生产能力扩大到60kt/a需水煤气24750Nmз/h，新增12000Nm³/h水煤气量；原设计两台水煤气ф3.6m造气炉，无法满足扩产后要求。经过比较多套方案确定利用3台ф3.3m造气炉大修停炉机会进行“ф3.3m改ф3.6m”扩能改造，同时对造气风机、洗气箱、电气仪表等进行配套改造。 改造后有5台造气炉具有互送功能和同时生产水煤气和半水煤气功能，造气炉的上吹后半程、下吹前半程产的优质水煤气供甲醇系统用，其余送合成氨系统；生产方式为4开1备；改造后造气系统12台炉完全可以满足醇氨生产用气。 3.2净化系统 3.2.1常压脱硫系统 常压脱硫采用栲胶脱硫，栲胶液有硫容高，脱硫效果好，能再生，价廉易得、运行方便的特点。经核算，通过调整脱硫液组分和流量，现Ф2800mm脱硫塔可以满工艺需要。 3.2.2 CO部分变换系统 原CO部分变换为中温变换工艺，使用的是B112，使用中发现蒸汽消耗高，变换率低，催化剂使用寿命短，只有3-4个月，而且催化剂升温还原耗时长，使用中易出现催化剂结疤和粉化现象，引起系统阻力增加等缺点。经核算气量增加一倍后，原Ф1800变换炉仍采用中温变换也不能满足工艺要求。为了实现改造后系统达到增产节能要求，结合甲醇CO部分变换的特点，经过对中温变换、全低变、耐硫宽温变换工艺的对比分析，确定采用最新的低温耐硫变换工艺对原工艺进行改造。采用钴钼系耐硫低变催化剂有如下优点： 具有较好的低温活性，活性范围较宽为180℃--500℃。 汽气比仅为0.25—0.4，吨醇蒸汽耗量仅为1.0t/h左右。 变换率高，同样变换工艺指标，所需催化剂量为中变的一半，比较适合扩产改造。 强度高，遇水不粉化，使用寿命一般为五年。 可再硫化，失活后可通过再硫化使活性大部分恢复。 变换系统采用低温变换工艺，需增加CS2贮槽和升温硫化用的中压蒸汽管线。 3.2.3脱碳系统 脱碳采用二乙醇胺和空间位阻胺复合催化热钾碱法，对CO2部分脱除。经核算脱碳系统再生塔底煮沸器换热面积偏小，贫液泵打液量不足。确定新增一台蒸汽煮沸器，贫液泵由单级改为多级。 3.2.4脱硫系统 甲醇合成气要求总硫≤0.1ppm，水煤气经过常压栲胶脱硫、变脱塔、水解脱硫工序脱除有机硫和无机硫。原流程存在变换炉转化有机硫的作用不完全，当采用HB-3型低变催化剂时，为防止催化剂反硫化，入变换炉水煤气O2<0.2%、H2S>50mg/m³，水煤气经过CO部分变换和有机硫转化后，总硫含量达到80mg/m³，气量达到27222Nm³/h，有机硫的转化率仅为80%，变脱塔入口有机硫达8-10mg/Nmз，有机硫在气体中的含量较高且不易脱除，从而给后工序水解塔造成沉重负担。因此需要在低变后、变脱塔脱硫前增加有机硫的转化率，确保入甲醇合成塔合成气总硫≤0.1ppm。改造方案为：在低变后增加中温有机硫水解转化槽，减轻常温水解负荷，触媒采用EH-2型抗硫酸盐化中温耐硫有机硫水解催化剂；为适应高负荷生产，在保留现脱硫系统不变维持生产情况下，新建湿法脱硫系统，新增脱硫塔、贫液泵等设备，脱硫溶液再生利用合成氨净化系统，现干法脱硫塔作为备用；为适应高硫煤造气，把原常温水解前预塔放到精脱塔前作为主脱硫塔，原精脱塔作为把关用。 3.2.5压缩机 现有M-155/55型压缩机三台，两开一备，理论上三机全开打气量27km³/h，完全可以满足24.75 km³/h的扩产要求。D-29/49-53循环气压缩机两台，一开一备，理论上可打气量以满足扩产要求。但是实际生产中由于水煤气前系统粉尘和煤焦油的影响，压缩机气阀更新频繁，一、二水冷器堵塞严重，严重影响了压缩机的打气量。因此需要对气阀和水冷器进行重点技术改造；一入气阀采用新型防污气阀；其他各段采用密封性能好的PEEK（聚芳醚酮）阀片；水冷器“卧改立”，下段增加气液分离装置，同时增加循环水反洗。通过以上技术改造可以使压缩机满负荷运行。 3.2.6甲醇合成系统 原Ф2200mm甲醇合成塔通过更换催化剂可以满足扩产需要 原甲醇分离器为Ф1200mm，由于扩产后气量增加近一倍，需串一台分离器满足甲醇分离要求。 3.2.7甲醇精馏系统 粗甲醇精馏采用双塔流程，预精馏塔Ф1200mm，内设48块浮阀塔盘；主精馏塔Ф1600mm，内设85块浮阀塔盘。经核算现精馏主塔塔径为Ф1600mm，可以通过60kt/a的生产能力；为保证改造后甲醇产品合格率和提高精馏系统的操作性，对预塔、主塔再沸器、产品水冷器进行加大更新；主精馏塔塔盘改为ADV微分高效浮阀塔盘，ADV微分高效浮阀塔盘与F1浮阀塔盘相比，具有以下优势：分离效率提高10%以上，处理能力提高20～50%，操作弹性大40%，压降低10%。 主精馏塔改为规整填也可达到生产能力，但投资太大。 3.2.8公用 经论证甲醇扩改后循环水增加20%，由现循环水系统余量解决；甲醇合成塔汽包用高压锅炉脱盐水量增加5t/h，由脱盐水站解决；精馏塔釜残液废水仍送造气锅炉消化；电耗不增加。 4、扩改方案的实施 甲醇60kt/a扩改方案确定后，因资金和甲醇市场低迷限制，工程分两步实施。一期工程以全低变改造为核心，二期以压缩机和合成圈改造为核心。整个扩改工程从1997年初全低变技改开始到2004年6月精馏塔塔盘改造项目完成，所有方案确定扩改项目基本完成，共投资800万元。 4.1主要扩改项目见下表1 表1 甲醇扩改主要项目一览表 序号 改造项目 改造内容 1 4#、5#、6#煤气炉改扩 Ф3.3m改为Ф3.6m，水煤气和半水煤气互为三通阀，其余配套 2 变换催化剂改型 Fe-Cr系（B112）改为Co-Mo耐硫低变 （HB-3） 3 新增有机硫转化槽 内装10m³EH-2中温转化催化剂 4 新增第III换热器 调节入有机硫转化槽变换气温度 5 新增变换气脱硫塔 采用A.D.A湿法脱硫,配套贫液泵 6 新增CS2 贮槽 硫化低变催化剂 7 新增蒸煮器 与原蒸煮器并联，提高再生温度 8 新增贫液泵 Q=150m³/h，150D30-9多级泵，延长运行周期和加大入塔溶液 9 合成催化剂改为XNC-98 空速：500-10000h 操作温度：190-280 10 甲醇水冷器加大 换热面积增加为500m²，换热管材改为 0Cr18Ni9 11 压缩机、循环机综合改造 一段换为防污气阀，其余换为PEEK塑钢气阀，级间水冷器改型 12 精馏综合技改 主精馏塔塔盘改为ADV微分浮阀塔盘，主塔冷凝器、再沸器改型更新 4.2改造后工艺流程 4#～8#煤气炉上吹后半程、下吹前半程产水煤气→洗气塔→常压栲胶脱硫→气柜→电除尘→压缩机Ⅰ-Ⅲ段→变换炉→有机硫转化槽→变换气脱硫塔→CO2吸收塔→塔后分离器→常温水解塔→预脱搭→精脱塔→精脱后分离器→压缩机Ⅳ段→滤油器→中间换热器→合成塔→中间换热器→1#、2#甲醇水冷器→1#、2#甲醇分离器→粗甲醇贮槽→预精馏塔→主精馏塔→甲醇产品 1#、 2#甲醇分离器气相→循环机→滤油器气体进口 5、项目投运情况 扩改项目实施后，甲醇系统生产能力由原来的平均日产110t上升到186t，最高达到192t，吨醇耗电由原来的903kw•h下降到778kw•h，吨醇节电125kw•h，副产蒸汽由7.6t/h上升到12t/h，新增甲醇驰放气送合成氨系统，新增精馏塔塔釜工艺废水送造气锅炉。扩改后几项重要工艺指标见表2、表3。 表2 变换工序主要技术经济指标 项目 改造前（中变系统） 改造后（低变系统） 蒸汽耗量t/h 4～5 0.5～1.5 出变换炉有机硫mg/Nm³ ～50 ～8 热点温度℃ 450～500 350～400 寿命/a <1 >3 变换炉阻力/MPa 0.15 0.1 活性恢复 不可逆 可逆，再硫化 表3 主精馏塔主要技术经济指标 项目 改造前（F1浮阀） 改造后（ADV微分浮阀） 精甲醇产量t/d 180～182 186～190 操作回流比wt 2.7～3.0 2.2～2.5 残液醇含量wt ≤1% ≤0.35% 产品优等品率% 97.3 100 6、结束语 我公司甲醇装置通过技术改造，充分利用原有设备，新增部分瓶颈设备，采用新触媒、新型高效塔盘、新工艺，投资较小的情况下，使装置达到了60kt/a的生产能力，经济效益十分显著，对国内煤制气低压合成甲醇装置扩改有一定的借鉴意义。 作者简介 郜善军，男，工程师,从事化肥生产技术开发与应用 单位地址：安阳化学工业集团有限责任公司技术中心， 邮编：455133 联系：0372-5400280，13837259523