甲醇合成結蠟尋因

2011年5月技術(shù)詞匯.TechVocabulary總第205期甲醇合成結蠟尋因東程(新疆鄯善縣中石油吐哈油田分公司甲醇廠(chǎng)838202)摘要本文通過(guò)對甲醇合成過(guò)程中引起的結蠟因素的分析,找出導致某裝置結蠟的直接原因是反應器內局部低溫。關(guān)鍵詞甲醇合成結蠟 鍋爐給水 溫度中圖分類(lèi)號TQ223.12文獻標識碼B文章編號110407- -5729Investigation on the Cause of Wax Producing in Methanol SynthesisChen Cheng(Xinjiang Shanshan County Methanol Plant of PetroChina Tuha Oilfeld BranchAbstract This Analysis the factors that cause the boming wax in the process of the methyI alcohol, and to find out thedirect reason to cause to equip borning wax ,it is the part low temperature inside the reactor.Keywords Methyl alcohol synthesizeKnot waxThe water to enter the boiler Temperalure-、引言反應向生成高級烷烴的方向移動(dòng).結蠟的機率也越大。因為石蠟本文提及24萬(wàn)噸1年甲醇裝置是在原8萬(wàn)噸/年甲醇裝置類(lèi)長(cháng)鏈烴生成反應是一個(gè)體積減小的反應，反應前后其體積收.基礎上擴建而成。在擴建過(guò)程中,對原有8萬(wàn)噸1年合成裝置沒(méi)做編程度較合成甲醇反應更明顯，且生成的烴類(lèi)鏈越長(cháng)反應前后改變,而是另增加了一套16萬(wàn)噸/年的合成裝置。原有的8萬(wàn)噸/氣體體積縮小優(yōu)勢越明顯。年合成裝置從建成投產(chǎn)到擴建停產(chǎn)的幾年時(shí)間運行均正常。因此提高壓力有利于生成石蠟副反應的進(jìn)行，反應壓力越然而，裝置于2006年9月擴建完成投運，原有的8萬(wàn)噸/高,生成烴類(lèi)的碳鏈越長(cháng)，越有利于石蠟的生成。年合成在裝置運行一段時(shí)間后，出現甲醇分離器液位控制難度3、反應氣空速越來(lái)越大。液位控制閥開(kāi)關(guān)幅度越來(lái)越大，但調節效果越來(lái)越甲醇合成過(guò)程中，合成氣與催化劑接觸時(shí)間的長(cháng)短與合成差,不得不通過(guò)現場(chǎng)調節旁路閥開(kāi)度來(lái)幫助調控,但不久又發(fā)現氣在反應器中的流速有關(guān)，在設備- -定的情況下， 反應氣量越旁路調節效果也越米越差。大,空速就越高,合成原料氣與催化劑接觸時(shí)間就越短.副反應2007年裝咒檢修對調節閥完運行過(guò)程中又出現了以前類(lèi)就越少,產(chǎn)品純度商;反之.反應氣量越小,空速就越低,合成塔似現象，分離器液位控制難度隨裝置運行時(shí)間的增加而加大,且原料氣與催化劑接 觸時(shí)間長(cháng),轉化率也越高,但副反應會(huì )增加，閃蒸氣排放不及,閃然槽超壓。2008 年裝腎檢修期間對該合成石蠟等副產(chǎn)物增多。裝置進(jìn)行檢查發(fā)現,液位調節閥和旁路閥基本被蠟封堵。因此.提高空速有利于減少石蠟的生成。二、引起合成結蠟的因素4、合成氣組成合成的組成對石蠟的生成有較大影響。在生產(chǎn)過(guò)程中如果1、合成催化劑實(shí)驗表明在較低的反應溫度下，如果制基催化劑床層中含進(jìn)塔氣溫控制得過(guò)高，合成原料氣中的水蒸氣就會(huì )在含帶鐵的有極少量鐵、鈷、鎳等第八族元素,就會(huì )使生成烴類(lèi)物質(zhì)的副反催化劑作用下與co反應產(chǎn)生石蠟,同時(shí)還會(huì )生成乙醇。人塔合成氣中co含量越高,副反應增多,生成脂肪烴類(lèi)機會(huì )多,結蠟應增加,則在合成反應器中生成烴類(lèi)而導斂結蠟。生產(chǎn)催化劑的過(guò)程中所使用的設備、管道有的是碳鋼制成也就增多。因此在催化劑使用后期，控制相對較低的CO含量有利于的，在沉淀的過(guò)程中也叮能由所使用的蒸汽帶人鐵.進(jìn)彳j沉淀物洗滌時(shí),由于洗滌程度不夠,很叮能將鈉鹽帶人到催化劑中,鐵、減少裝置結蠟。鎳鈉堿性金屬是生成蠟的催化劑。5、合成反應溫度催化劑在貯運.充裝過(guò)程中與鐵制容器接觸,容器上:的鐵銹銅基催化劑具有活性強.選擇性好,機械強度小，活性溫度會(huì )粘附在催化劑表面或摻雜到催化劑中，如果在合成塔裝填催范圍窄等特點(diǎn),在低于其活性溫度時(shí),其選撣性明顯降低.生成化劑時(shí)術(shù)清除十凈,也會(huì )進(jìn)入合成塔。石蠟等副反應明顯增加。因此在甲醇生產(chǎn)過(guò)程中合成塔反應溫此外由于合成氣中存在一-定量的 co.co容易與管道、設度控制得太低. 低于了催化劑的正?；钚詼囟?在合成塔內就會(huì )備發(fā)生羰基化反應，而將鐵元素帶人合成系統。發(fā)生生成石蠟的副反應。如果人塔氣在低于催化劑正?；钚詼?、合成反應壓力度的情況下進(jìn)入催化劑層，在合成反應器入口附近就會(huì )發(fā)生結合成反應氣生成高級烷烴的反應是一一個(gè)體積縮小的可逆反蠟反庇,運行過(guò)程中如果溫度波動(dòng)過(guò)大,低溫點(diǎn)低于了催化劑正應,因此從化學(xué)平衡的角度上看,合成甲醇時(shí)壓力越高會(huì )使合成?；钚詼囟?,生成的粗甲醇中就會(huì )帶有大量石蠟。辦公自動(dòng)化雜志技術(shù)詞匯2011年5月總第205期TechVocabulary工因此控制甲醇生產(chǎn)過(guò)程中反應器床層溫度在其恬性溫度范因此在生產(chǎn)過(guò)程中,該反應器內一直存在局部低溫,即- -直圍內,保證不低于催化劑活性溫度有利于減少裝置結蠟。有部分催化劑在活性溫度以下工作，導致在該局部發(fā)生大量生三、原因分析成烴類(lèi)的副反應,生成大量石蠟。為找出導致該裝置結蠟的原因我們對裝置擴建前后可能導2、裝置低負荷運行致結蠟副反應增加的因素及相關(guān)參數進(jìn)行了比較。在裝覺(jué)正常運行過(guò)程中,由于原料氣量不足裝置- -直處于首先該裝置所使用催化劑2004年5月更換,到擴建停工僅低負荷運行， 該裝置的實(shí)際運行負荷是9000 Nm3/h左右,僅為用了17個(gè)月.遠低于以前使用的4年,且從停工前的運行參數設計負伺的64.28%,因此床層內空速相對偏低?？?該裝置在用的催化劑還處于使用中期偏前期。在開(kāi)工過(guò)程中，由于該裝置的純氧二段爐所需氧氣必須在其次由于本裝置擴建過(guò)程中聯(lián)合壓縮機沒(méi)做更換，因此不一段爐投運 正常產(chǎn)夠足夠蒸汽后才能開(kāi)制氧裝置，制氧裝置要具備提高合成反應壓力的可能，而實(shí)際運行中，由于生產(chǎn)負荷的4 天時(shí)間才能產(chǎn)出合格氧氣。因此在一段爐投運正常后,不能立提高，工藝氣在管道壓力降增加，合成系統反應壓力不僅沒(méi)升即投氧投二段爐，而是合成裝置先引起開(kāi)車(chē)，在52000~高，反而有所降低。合成的實(shí)際反應壓力比擴建前低了約53000Nm3/h的超低負荷下運行直到4天后二段爐投運后,才能0.2MPa。下為擴建前后該裝置合成系統壓力對比表。進(jìn)一步提負荷。所以從合成引氣開(kāi)車(chē)到投運正常要經(jīng)歷約5天的低負倚運行期，該期間的合成進(jìn)氣量?jì)H為設計量的37%。序號12._3.._4_因此長(cháng)時(shí)間的低負荷導致裝置結蠟嚴重。擴建前壓力(MPa)6.462 6.453 6.491 6.452| 6.4663、開(kāi)工階段的間斷上水擴建后壓力(MPa)6.201 6.205 6.198| 6.192| 6.213由于該裝置在投運二段爐前進(jìn)料最低，僅為設計負荷的氣體空速在擴建前后的實(shí)際運行過(guò)程中有較大變化，該裝37.1%,且原料氣組分差,反應氣中甲烷含量接近30%,循環(huán)比置的設計滿(mǎn)負簡(jiǎn)進(jìn)氣量1000070擴建前基本在設計負佝相對較大,反應產(chǎn)熱量小,裝置難以自熱。 在開(kāi)工階段- -段爐投的80%以上運行，而在擴建投產(chǎn)后,由于供氣量的不足,正常運運正常到純氧二段爐投運的這近110小時(shí)中，汽包只能采用間行時(shí)實(shí)際進(jìn)氣量為90000 Nm3/h左右,為設計量的64.28%。在斷上水,且上水時(shí)間間隔長(cháng)達五六小時(shí),在此間隔期間約100C開(kāi)工階段進(jìn)氣量為52000 ~ 53000Nm3/h,約為設計的37%的上水在管線(xiàn)中被自然冷卻接近常溫，當再次上水時(shí)進(jìn)人汽包下為擴建后該裝置合成系統進(jìn)氣量表。的就有大量常溫水，從而在反應器殼程局部出現遠低于正常反4應溫度的低溫點(diǎn),使該區域反應床層溫度低于活性溫度,導致在開(kāi)工階段進(jìn)氣量(Nm3/h)| 52678.3. 51964.5| 52762.1 52169.8該低溫區域發(fā)生結蠟副反應幾率大大增加。正常生產(chǎn)進(jìn)氣量(Nm3/h) 90147.2| 89032.8 91283.6 89877.4因此開(kāi)工過(guò)程中汽包間斷上水是裝置結蠟嚴重的主要原因。在該裝置運行過(guò)程中，都是根據催化劑活性變化適時(shí)適度綜上分析,認為造成裝置結蠟的直接原因是:1、合成汽包上提高反應溫度，因此在擴建前后該裝置的催化床層表觀(guān)溫度并水預熱溫度不夠,導致反應器內出現局部低溫;2、開(kāi) 工階段的較長(cháng)時(shí)間的超低負荷帶米的合成塔內空速低;3、開(kāi)工階段的間斷沒(méi)有降低,下為擴建前后床層溫度對比表。擴建前入口溫度C| 209.7 210.1 210.2 209.8 210.5上水導致的鍋爐給水被冷卻,引起反應器內局部低溫;根本原因停工時(shí)出口溫度C 242.1 242.5 242.3 242.7 243.1是:該套合成沒(méi)有鍋爐給水預熱器。五、結論擴建后T人口溫度CT 209.9 210.6 210.1211.1210.8投產(chǎn)時(shí)「出口溫度C| 242.4 243.5 242.7243.8 243.1根據以上分析,得出以下結論:合成汽包鍋爐給水不經(jīng)過(guò)預隨后為找出結蠟原因,適當提高了合成反應床層溫度,數據熱或預熱溫度不夠而直接送人合成汽包，在合成塔內形成局部溫度,由于該溫度遠低于催化劑活性溫度,使合成生成石蠟的副如下:反應增加,引起裝置結蠟。因此控制適當的鍋爐給水溫度對減少裝覺(jué)副反應,減少裝置結蠟有重要意義。0人口溫度C212.3212.8212.4212.6212.7參考文獻出口溫度C244.9245.6245.3245.5 245.7[1]宋維端,肖任堅,房鼎業(yè).甲醇工學(xué)M，化學(xué)工業(yè)出版社,2002.9.四、結蠟原因[2]鄒仁鑾.基本化工反應工程[M].化學(xué)工業(yè)出版社, 1995.3.通過(guò)以t.分析,本人認為導致該裝置結蠟的原因如下:[3]祁生魯等.化學(xué)工程師技術(shù)全書(shū)[M].化學(xué)工業(yè)出版社,1、鍋爐給水溫度低2001.10.在該裝置擴建過(guò)程中,雖然對主工藝系統沒(méi)做改變,但將鍋[4]譚天恩,麥本熙,丁惠華.化工原理[M.化學(xué)工業(yè)出版社，爐給水系統進(jìn)行了改變。擴建前,該合成汽包的鍋爐給水是先經(jīng)1994.4.過(guò)將脫鹽水在除氮器中除氧加熱到100C，然后經(jīng)獨立的給水[5]蔡爾輔,陳樹(shù)輝.化工廠(chǎng)系統設計[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社，泵送到給水預熱器預熱到234C后送人合成汽包;在擴建后,該2004.9.合成的鍋爐給水沒(méi)經(jīng)過(guò)給水預熱器，而是從除氧器出來(lái)后直接[6]徐述華.有機化學(xué)[M.石油大學(xué)出版社，1992.1.經(jīng)由水泵打入合成汽包。該汽包的表觀(guān)壓力為3.4 ~ 3.6MPa作者 簡(jiǎn)介(G),對應的飽和溫度應是240~ 243C,但由于100C的水無(wú)法陳程(1973年11月),男(漢族),四川渠縣人,工程師,學(xué)在瞬間被加熱到汽包壓力對應的飽和溫度，且由于其密度遠大士。 1998 年畢業(yè)于石油大學(xué)(華東)化學(xué)工程專(zhuān)業(yè),畢業(yè)后一直于飽和水而迅速進(jìn)人反應器反應區殼程,使該區溫度降低。從事甲醇生產(chǎn)與工藝技術(shù)研究工作。萬(wàn)數據辦公自動(dòng)化雜志