煤基甲醇制烯烴項目中合成氣制甲醇裝置的改造方案

第44卷第3期煤化工Vol 44 No. 32016年6月Coal Chemical IndustJun.2016煤基甲醇制烯烴項目中合成氣制甲醇裝置的改造方案趙代勝(中國神華煤制油化工有限公司北京工程分公司,北京100010)摘要針對某煤基甲醇制烯烴項目中甲醇合成裝置反應器內取熱能力不足,循環(huán)器壓縮機超負荷運行等問(wèn)題,進(jìn)行了原因分析及技術(shù)改造。通過(guò)新增甲醇合成回路利用上游氣化裝置的富余產(chǎn)能為甲醇合成提供原料氣,解決了上述問(wèn)題,實(shí)現了合成氣制甲醇裝置總產(chǎn)能由原來(lái)的5500t/d增加至6000t/d關(guān)鍵詞煤制烯烴,合成氣制甲醇,裝置改造凈化槽,穩定塔,氫回收文章編號:10059598(2016)-03-02404中圖分類(lèi)號:TQ221.2文獻標識碼:B煤基甲醇制烯烴技術(shù)是一種以煤為基礎原料經(jīng)由甲醇合成器,在此生成甲醇并回收反應熱,反應熱可甲醇制取低碳烯烴的新技術(shù),該技術(shù)以相對廉價(jià)的副產(chǎn)1.8MPa-23Ma的飽和蒸汽。出第一甲醇合成器煤代替石油,生產(chǎn)低碳烯烴2),有利于降低我國對海的物流換熱冷卻后,進(jìn)入第一氣液分離器,分離出的外石油的依賴(lài)程度。合成氣制甲醇裝置是煤基甲醇液相進(jìn)人閃蒸槽,分離出粗甲醇;氣相與來(lái)自合成氣制烯烴必不可少的中間環(huán)節,甲醇裝置高效穩定運壓縮機的第二股合成氣進(jìn)人循環(huán)氣壓縮機,經(jīng)壓縮及行,才能保證下游甲醇制烯烴(MTO)裝置、烯烴分離及換熱后,進(jìn)入第二甲醇合成器,在高活性的銅基催化聚合裝置的穩定運行。神華集團某煤基甲醇制烯烴項劑作用下,高選擇性地生成甲醇并回收反應熱,反應熱目投產(chǎn)以來(lái),其合成氣制甲醇裝置一直未能滿(mǎn)負荷運副產(chǎn)1.8MPa~2.3MPa飽和蒸汽。出第二甲醇合成器行,該裝置的循環(huán)氣壓縮機等部分設備也長(cháng)期處于超的物流換熱后,進(jìn)人第二氣液分離器,液相進(jìn)入閃蒸負荷運行的狀態(tài),嚴重影響了企業(yè)經(jīng)濟效益的進(jìn)一步槽,分離出粗甲醇,氣相與第一股合成氣一起進(jìn)人第提高,并對整個(gè)裝置的長(cháng)周期安穩運行構成威脅。為此,甲醇合成器。為了防止惰性氣體如甲烷、氮氣、氬氣在深刻剖析原因的基礎上,提出了針對性的解決方案。等在系統中積累,進(jìn)入第一合成反應器的循環(huán)氣連續地從第二氣液分離器引出一部分氣體即弛放氣。1改造前合成氣制甲醇的工藝流程合成氣制甲醇裝置存在合成氣壓縮機循環(huán)段神華集團某煤基甲醇制烯烴項目中原合成氣制超負荷運行的現象,經(jīng)分析原因為:兩臺合成塔換熱甲醇裝置主要流程示意圖見(jiàn)圖1。面積不足以移走反應熱,導致熱量后移,合成塔催化合成氣經(jīng)合成氣壓縮機壓縮后分為兩股。第一股劑床層溫度偏高;兩臺合成空冷器空氣側環(huán)境設計合成氣與出第二氣液分離器的循環(huán)氣換熱后,進(jìn)入第溫度偏低,再加上合成塔的反應熱后移,導致?lián)Q熱面積第一甲醉不夠;合成結蠟現象嚴重;合成反應達不到專(zhuān)利商所提合成器離供的物料平衡數據,循環(huán)氣平均分子量較專(zhuān)利商物料合成氣一閃蒸氣璐機機四惠酒平衡增大,導致合成氣壓縮機循環(huán)段長(cháng)期超負荷運行。粗甲摩2甲醇合成裝置改造方案她放氣-離【成針對原合成氣制甲醇裝置存在的問(wèn)題,改造方案圖1原合成氣制甲醇生產(chǎn)工藝流程示意圖主要內容包括:(1)增加一條新的甲醇合成回路,包括收稿日期:2016-03-03中國煤化工作者簡(jiǎn)介:趙代勝(99)男山東淄博,高級工程師在讀研究生192年本HCNMHG工專(zhuān)業(yè),主要從事煤化工、石油化工領(lǐng)域的研究,E-mail:zhaodaishengecsclc.com。2016年6月趙代勝:煤基甲醇制烯烴項目中合成氣制甲醇裝置的改造方案新的合成氣壓縮機和循環(huán)氣壓縮機等,新甲醇合成回后被分離下來(lái),合成氣離開(kāi)除蠟器后進(jìn)一步冷卻至路的生產(chǎn)能力為1630t/d,原甲醇合成回路的生產(chǎn)40℃,進(jìn)入新增氣液分離器。新增氣液分離器分離出能力降至4370t/d,在總生產(chǎn)能力由5500t/d(原設的粗甲醇、除蠟器分離下來(lái)的液態(tài)混合物送入原甲醇計值)增加至6000/d的同時(shí),降低原循環(huán)氣壓縮機合成回路閃蒸槽。為了防止除蠟器分離下來(lái)的石蠟、的負荷及原合成回路反應器的取熱量;(2)利用上游氣甲醇液態(tài)混合物冷凝析出固體,該管線(xiàn)需要保溫伴化裝置的富余產(chǎn)能,為甲醇生產(chǎn)能力的增加提供所需熱,保證工藝介質(zhì)溫度在90℃以上。新增氣液分離器原料氣,與原合成氣制甲醇裝置共用凈化槽系統、穩分離出的循環(huán)氣壓力約為7.0MPa,進(jìn)入新增循環(huán)氣定塔系統和氫回收系統,最大限度節省改造費用。壓縮機壓縮至7.62MPa后,與新增甲醇合成回路的甲醇合成系統預留地可以滿(mǎn)足此次改造的用地原料合成氣匯合。為了防止惰性氣體在新增甲醇合成需要,足以布置1套1630t/d新甲醇合成系統;壓縮回路中的累積,出新增氣液分離器的氣相會(huì )引出一股廠(chǎng)房可向西擴展,布置1臺新增的合成氣/循環(huán)氣壓氣作為弛放氣。新增甲醇合成回路的粗甲醇及原合成縮機及透平;在第二循環(huán)水B啟動(dòng)1臺小的循環(huán)水回路的粗甲醇在閃蒸槽內閃蒸,除去粗甲醇中的大部泵,即能滿(mǎn)足新增甲醇合成系統的循環(huán)水量要求;合分溶解氣體,閃蒸汽作為原料氣引出界區,粗甲醇進(jìn)成系統的車(chē)間變電所只需增加低壓配電盤(pán)即可滿(mǎn)足步處理后,作為下游MT0裝置的進(jìn)料。原甲醇合成要求。本著(zhù)裝置改造利舊原則,考慮甲醇合成回路部回路的流程前已提及,此處不再贅述。分系統存在剩余負荷,新增甲醇合成系統的技改方案充分考慮與原甲醇合成系統的有機結合,并盡量減少3改造的影響分析及預期效果對老系統的改造;甲醇合成裝置包括壓縮工序、甲醇合成工序。壓縮工序的合成氣/循環(huán)氣聯(lián)合壓縮機與3.1對共用設備的影響分析原有合成回路壓縮機布置在一起,需要對壓縮機廠(chǎng)房由于改造新增的合成回路與原有合成回路共用進(jìn)行擴建。新增的甲醇合成回路與原有合成回路共用凈化槽系統、穩定塔系統和氫回收系統,且總的甲醇凈化槽系統、穩定塔系統和氫回收系統。改造后工藝生產(chǎn)能力由5500t/d提升至6000t/d,因此改造后流程示意圖見(jiàn)圖2。會(huì )對共用設備產(chǎn)生一定影響。3.1.1凈化槽系統合成器」分離器改造后凈化槽每小時(shí)處理原料氣量由506040m3r閃蒸汽合成氣循環(huán)氣蒸增加至59120m,增加了約10%由于原料氣已經(jīng)過(guò)粗甲醇上游凈化裝置脫除有害物質(zhì),甲醇裝置凈化槽系統起合成弛放氣一三氣液第二甲的作用是防止前端凈化裝置來(lái)的原料氣不正常,引起弛放氣甲醇合成催化劑中毒。因此,初步判斷處理氣量增加也備含成圖器-斷a約10%,不會(huì )影響凈化槽系統的正常運行。3.1.2穩定塔系統「新增循環(huán)改造后穩定塔系統處理粗甲醇的量增加了約10%另外粗甲醇的質(zhì)量略有變化。改造主要是對穩定塔系圖2改造后合成氣制甲醇裝置工藝流程示意圖統的穩定塔再沸器、穩定塔回流冷卻器、MT0級甲醇壓縮工序包括合成氣的壓縮和循環(huán)氣的壓縮,按冷卻器等換熱器的熱負荷及塔盤(pán)的負荷造成影響聯(lián)合壓縮機設計。原料合成氣分為兩股,一股去原甲改造后上述設備的負荷與設計負荷的比較見(jiàn)表1醇合成回路的合成氣壓縮機,另一股去新增合成氣壓表1穩定塔系統設備負荷縮機。去本項目的合成氣在約30.5:30下匚設備名稱(chēng)設計負荷/W改造后負荷/W進(jìn)入新增合成氣壓縮機增壓至7.85MPa(A),與來(lái)自穩定塔再沸器新增循環(huán)氣壓縮機的循環(huán)氣匯合并預熱后,進(jìn)入新增穩定塔回流冷卻器8.23甲醇合成器,發(fā)生甲醇合成反應。新增甲醇合成器出MTO級甲醇冷卻器11.58口氣體在回收熱量后冷卻至約106℃,其內副反應產(chǎn)中國煤化工生的石蠟及部分甲醇在此溫度下冷凝液化,與工藝氣通過(guò)表1CNMH(器的熱負荷起進(jìn)入除蠟器中液態(tài)的石蠟及少量甲醇經(jīng)除蠟器提升10%-12%原設計中規定裝置的操作上限為110%26煤化工2016年第3期負荷,塔盤(pán)的操作彈性一般在60%-120%。因此初步判成回路排放至氫回收系統的弛放氣量約4600m3/h斷,改造不會(huì )影響穩定塔系統的3臺換熱器及穩定塔通過(guò)以上比較可以看出,改造后排放至氫回收系統的的正常操作,但穩定塔系統的操作彈性將會(huì )降低穩總弛放氣量與改造前基本維持不變,因此不會(huì )影響氫定塔系統長(cháng)期處于最大負荷運行?；厥障到y的正常運行。3.1.3氫回收系統3.2對原甲醇合成裝置的影響為防止惰性氣體在系統中積累,新增甲醇合成表2是改造方案實(shí)施后對原甲醇合成裝置關(guān)鍵回路及原甲醇合成回路都要連續排放弛放氣,弛放設備的影響分析。由表2可以看出,與目前現場(chǎng)運行氣中的氫氣通過(guò)氫回收系統回收后,返回合成回路。情況相比較,改造方案實(shí)施后,表中所列所有設備的改造后新增合成回路弛放氣量約5400m3/h、原負荷均顯著(zhù)降低。同時(shí),與設計負荷相比,除個(gè)別設備合成回路弛放氣量約40400m3/h,改造后總的弛放氣外,大部分設備在改造后負荷均低于設計負荷。量約45800m/h。目前現場(chǎng)實(shí)際操作工況下,甲醇合改造后合成氣壓縮機處理能力出現較大的富余表2原甲醇合成裝置關(guān)鍵設備改造前后負荷對比設備名稱(chēng)設計負荷現場(chǎng)負荷改后負荷改后/設計改后/現場(chǎng)合成氣壓縮機10240kW9815KW7860kW0.77循環(huán)氣壓縮機10935kW0.681合成塔277.32GJ/h156.98GJ/h145.60GJ/h0.530.931中間換熱器493.71GJ/h542.25GJ/h373.42GJ/h2中間換熱器477.81GJ/h484.09GJ/h338.74GJ/h0.701空冷器217.65GJ/h305.89GJ/h218.40GJ/h2空冷器162.92GJ/h318.74GJ/h219.45GJ/h1.351水冷器60.04GJ/h61.34GJ/h58.24GJ/h2水冷器54.64GJ/h81.17GJ/h64.73GJ/hl.18量。但如不增加新的合成氣壓縮機,則原合成氣壓縮4結論機將超設計負荷約15%,原因如下:(1)甲醇裝置產(chǎn)能由5500t/d改為6000t/d,消耗凈化氣量增加;(2根據神華集團某煤基甲醇制烯烴項目合成氣制氫回收工序返回氫氣量由15678m/h改為30000甲醇裝置存在的反應器內取熱能力不足、循環(huán)氣壓縮m/h,返回氫氣量增加;(3)現場(chǎng)氣體分子量(10.70)機長(cháng)期超負荷運行、甲醇生產(chǎn)能力難以達到設計要求比設計值(10.66)大。因此,盡管改造后合成氣壓縮等問(wèn)題,在剖析原因的基礎上,結合原甲醇裝置預留機處理能力出現較大的富余,仍建議增加新的合成氣有足夠的場(chǎng)地及相關(guān)裝置存在富余能力等有利條件壓縮機。對于原循環(huán)氣壓縮機改造后其超負荷運行狀提出了針對性改造方案。改造完成后,原合成氣制甲況大大改善,增加新的合成回路后,原循環(huán)氣壓縮機醇裝置的甲醇生產(chǎn)能力由5500t/降至4370t/a,基本不超設計負荷。由于原合成氣制甲醇裝置的合成使得其反應器內取熱器能夠滿(mǎn)足取熱要求同時(shí)避免塔換熱面積不夠,實(shí)際運行負荷遠小于設計負荷,因此原循環(huán)氣壓縮機的超負荷運行;新增合成氣制甲醇裝設計負荷僅作參考,現場(chǎng)負荷才是反應器移走反應熱置甲醇生產(chǎn)能力為1630t/d,總的甲醇生產(chǎn)能力提的實(shí)際能力。由于合成塔目前處于較高的運行溫度,改升至600t/d。改造完成后,新老甲醇合成回路的共造后的運行溫度、氣量都有所下降,合成氣側導熱系用設備基本能夠滿(mǎn)足進(jìn)料增加的需要原甲醇合成反數下降,因此移走熱量能力比目前現場(chǎng)運行值略低。應器取熱能力可與相應的甲醇生產(chǎn)能力適應,原甲醇改造后模擬負荷已接近現場(chǎng)負荷的95%,即原合成塔合成回路的循環(huán)氣壓縮機負荷降至設計能力,原甲醇基本處于滿(mǎn)負荷運行狀態(tài)。改造后中間換熱器負荷低合成裝置存在的問(wèn)題得以根除。于設計值,設備裕量足夠大?？绽淦髫摵傻陀诂F場(chǎng)運行值(但比設計值高)出口工藝氣溫度與現場(chǎng)運行值相參考文獻H中國煤化工比,會(huì )有下降,即空冷器的裕量足夠大。水冷器負荷與[1]吳秀章現場(chǎng)運行值接近(但比設計值高),設備裕量足夠大。CNMHG.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,201416年6月趙代勝:煤基甲醇制烯烴項目中合成氣制甲醇裝置的改造方案2]中華人民共和國國家統計局中國統計年鑒[M].北京:[3]李志慶,趙紅娟,王寶杰,等煤基甲醇制烯烴技術(shù)進(jìn)中國統計出版社,2013展及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程[石化技術(shù)與應用,2015(2):180-184Technical Proposal for Revamping of the Methanol Synthesis Plant of a Coal BasedMethanol to Olefins ProjectZhao DaishengBeijing Branch, China Shenhua Coal-to-Liquid Chemical Co, Ltd, Beijing 100010, China)Abstract The methanol synthesis plant of a coal based methanol to olefins project cannot run at full capreason analysis and field conditions, a technical proposal is made to solve the existing problem of a methanol synthesis plant,including the defect of reactor heat removal capability, the severe overload of recycle gas compressor, etc. After the optimizationby adding methanol synthesis loop and utilizing the surplus capacity of the upstream gasification plant to provide feed gas formethanol synthesis, the above problems are solved and the total capacity of methanol synthesis plant is increased from 5 500 t/dto 6 000 t/dKey words coal-to -olefins, methanol synthesis from syngas, unit revamping, septic tank, stabilization tower,hyd十“+“+++-“-“+“+-+“十“+“+“+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+“+++(上接第18頁(yè))Impact Analysis of Coal to Polypropylene Development on Oil to PolypropylenePlanning Department of Luoyang Petrochemical Complex, SINOPEC, Luoyang Henan 471012, China)Abstract In recent years, coal to olefin technology has developed rapidly, expanding production capacity, and thetraditional oil to polypropylene market share is shrinking gradually. This paper analyzes the coal to olefin capacity anddistribution, propylene raw material form, supply and demand, cost, price and other market conditions. It puts forwardsuggestions about benign development of coal to olefin and countermeasures of the traditional oil to olefin: build the regionalspecial polypropylene material base, regional optimization for product, etcKey words coal to polypropylene, oil to polypropylene, capacity, raw material, supply and demand, cost, price示示示示示出示出示出示出示示忠示出出示出出示出示出示出示小出柳柳坐出出種出舉示示舉示業(yè)示示如何寫(xiě)好中英文摘要1、文摘應包含正文的要點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)文摘應包含研究對象(目的),研究方法(所用的設備、材料),結果與結論。2、文摘要盡量簡(jiǎn)短,盡可能刪掉課題研究的背景信息。3、文摘中出現的數據應該是最重要、最關(guān)鍵的數據。4、不需要自己標榜自己的研究成果。5、二次文獻信息應脫離原文而獨立存在,因此文摘中不能出現圖表參數。6、文摘中的內容應在正文中出現,文摘不能對原文進(jìn)行補充和修改。7、文摘中的縮寫(xiě)名稱(chēng)在第一次出現時(shí)要有全稱(chēng)中國煤化工8、文摘句子應盡量簡(jiǎn)短。CNMHG