全收率甲醇分離技術(shù)在100kt/a甲醇裝置上的應用

第32卷第6期化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)Vol.32 No. 62011年12月J ournal of Chemical Industry &. EngineeringDec., 2011全收率甲醇分離技術(shù)在100kt/a甲醇裝置.上的應用唐翠蘭,張俊慶(大慶油田化工集團甲醇分公司,黑龍江大慶163411)摘要:介紹了全收率甲醇分離技術(shù)的特點(diǎn)以及在100 kt/a甲醇裝置的成功應用,實(shí)現了甲醇生產(chǎn)過(guò)程中合成循環(huán)氣回路中液態(tài)、霧態(tài)和氣態(tài)甲醇近100%全分離回收,解決了甲醇生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)瓶頸問(wèn)題。關(guān)鍵詞:甲醇合成循環(huán)氣全收率甲醇分離技術(shù) 增產(chǎn)中圖分類(lèi)號: TQ351文獻標識碼:B 文章編號:1006 - 7906(2011)06 - 0054 -03Methanol separation technology with full recovery andits application in 100 kt/a methanol deviceTANG Cuilan, ZHANG J unqing(Methanol Branch Company of Daqing Oilfield Chemical Co.，Ltd. ，Daqing 163411. China)Abstract: The characteristics of methanol separation echnology with full recovery are presented, and the technologyhas been applied in 100 kt/a methanol device sceessfully. The liquid, fog and gas form methanol in synthetic circulatinggas circuit in the process of production is recovered almost 100%，and the bottleneck in the methanol production has beensolved.Key words: Methanol; Synthetic circulating gas; Methanol separation technology with full recovery; Yield increase1項目改造背景在關(guān)注一項甲醇分離新技術(shù)一-全收率甲醇分離技甲醇分公司100kt/a-甲醇裝置采用的是一段術(shù),并于2007年9月和2008年9月先后2次派技蒸汽轉化、二段純氧轉化、低壓合成、三塔精餾的工術(shù)人員到河南、山西、安徽等6家化工生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行藝路線(xiàn),甲醇合成工序的甲醇冷卻分離過(guò)程采用的了實(shí)地調研。通過(guò)調研,認為全收率甲醇分離技術(shù)是傳統的40 C冷卻、機械分離方式。2007 年5月，是一項成熟的技術(shù),應用企業(yè)數量近幾年增加較快，分公司對一甲醇裝置合成循環(huán)氣中醇含量進(jìn)行了分目前已在全國50余套單醇、聯(lián)醇裝置上應用,效果析得到的結果是循環(huán)氣中甲醇體積分數0.9%,與原設計比較,甲醇分離器出口的甲醇含量比設計值2技術(shù)改造方案的確定高出0.21%。造成該問(wèn)題的主要原因是現有的冷為了確保改造路線(xiàn)的科學(xué)性，在充分調研的基卻器出口溫度為40C,以及甲醇分離器分離效率礎上,對目前國內現有的甲醇分離技術(shù)進(jìn)行了比較，低,這不僅造成合成塔人塔氣中甲醇含量偏高,合成見(jiàn)表1、表2。反應轉化率下降,同時(shí)影響合成循環(huán)氣機組長(cháng)期、穩收稿日期:2011-07-01.定運行,裝置總體經(jīng)濟效益受到較大影響。作者簡(jiǎn)介:唐翠蘭(1971- ),女,四川樂(lè )至人.大專(zhuān),工程師,現從事鑒于以，上情況,分公司從2007年初開(kāi)始,一直技術(shù)分析工作。.唐翠蘭等全收率甲醇分離技術(shù)在100kt/a甲醇裝置上的應用表1各種甲醇分離 器性能、原理效果比較名稱(chēng)結構原理分離范圍分離精度分離效率醇分出口氣醇(液+霧+氣),%體積分數.%導分、旋分、絲網(wǎng)液態(tài)甲醇和較大顆機械式醇分攔截慣性分離粒霧狀甲醇≥0.1 pm .<80>0.8超濾式醇分.導分、旋分、絲網(wǎng)攔慣性分離$液態(tài)甲醇和較小顆≥0.01 pm<85>0.6截.濾芯過(guò)濾濾芯過(guò)濾粒霧狀甲 醇液態(tài)甲醇十霧狀甲冷凍分離旋分、絲網(wǎng)攔截深冷分離醇+氣態(tài)甲醇≥0.01 μm>850.12~0.18全收率醇分導分、旋分、絲網(wǎng)攔慣性分離 液態(tài)甲醇十霧狀甲 近 100%~99< <0.07截、高效吸收吸收分離醇 +氣態(tài)甲醇全分離表2-甲醇合成系統分離技術(shù)改造技術(shù)方案比較序號比較項目冷凍分離系統常規的水洗分離系統全收率甲醇分離系統1設備數量1臺分離器，2臺冷凍水1臺分離器,2臺注水泵，1 臺分離器,2臺注水泵，1臺泵、2臺換熱器、1臺溴化1臺貯水罐貯水罐鋰制冷機2占地面積,m23005土建工程量多少消耗少量除鹽水和電,循環(huán)水4公用工程需求量需增加循環(huán)水、蒸汽、電、消耗少量除鹽水和電耗量因水冷溫度放寬而有所儀表風(fēng)等消耗降低5操作控制點(diǎn)數量/個(gè)126操作難度較大較小較小.7出口液相甲醇體積分數,%8730~407(8出口氣相甲醇體積分數,% 0.12).40.07.9精 餾過(guò)程蒸汽消耗不增加粗甲醇含量低,增加了燕不增加,且節約萃取水用量汽消耗10氣相出口帶液情況無(wú)時(shí)有發(fā)生1建設周期/年.0.512 總投資/萬(wàn)元1 30020040013 運行成本/萬(wàn)元2514年甲醇增產(chǎn)/t5 0001 5003 50015 年效益/萬(wàn)元60081316 投資回收期/年2.17 ..7o.50增產(chǎn)量少，投資少,建設增產(chǎn)明顯，效益較好,但周期短,效益不明顯，回 增產(chǎn)明顯，效益好,建設周 期17綜合評價(jià)建設周期長(cháng)，投資大，運收的粗甲醇含量過(guò)低,對 短,投資少，運行費用低，投資行費用高.投資回收期長(cháng)精餾的影響較大，適合于 回收期短煤制甲醇的生產(chǎn)工藝注:效益及投資回收期按甲醇售價(jià)平均2500元/t計算。通過(guò)比對,得出了如下結論:周期短,投資少,運行費用低,投資回收期短,建議a)常規的水洗分離技術(shù)投資小,建設周期短,但應用。增產(chǎn)少,效益不明顯，尤其是回收的粗甲醇含量過(guò)通過(guò)以上分析,認為本次-.甲醇裝置合成系統低,對精餾生產(chǎn)有一定影響,適用于煤制甲醇，故建分離技術(shù)改造采用全收率甲醇分離技術(shù)方案可行。議不應用。3全收率甲醇分 離技術(shù)b)冷凍分離技術(shù)增產(chǎn)明顯，效益較好,但建設3.1原理周期長(cháng),投資大,運行費用高,投資回收期長(cháng),雖然在全收率甲醇分離技術(shù)是將甲醇裝置合成循環(huán)氣二甲醇裝置應用取得良好效果,但本次一甲醇裝置中的甲醇成分(氣態(tài)飽和含量、霧沫含量液態(tài)含量)不推薦應用。近于100%的全部回收且分離出來(lái)的一項專(zhuān)利技c)全收率甲醇分離技術(shù)增產(chǎn)明顯,效益好,建設術(shù)。它根據甲醇和水可任意比例互溶的機理,以全●56.化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)2011年第32卷第6期收率甲醇分離器為主體設備,使用極少量水作吸收f(shuō))設備具有抗蠟功能,不會(huì )堵塞。劑,將水與冷卻后的合成循環(huán)氣進(jìn)行逆向充分接觸，g)設備服役期20年不檢修。在塔內通過(guò)液相無(wú)級提濃,氣相無(wú)級凈化方式使循h(huán))應用領(lǐng)域廣泛,無(wú)論是大中小型、高中低壓環(huán)氣中夾帶的甲醇氣體大部分被水吸收、液化,并進(jìn)的甲醇裝置的循環(huán)氣、弛放氣、聯(lián)醇尾氣及任何氣相行重力分離,從而達到降低合成氣中甲醇含量并增中飽和的甲醇都近乎全部得到分離。加甲醇收率的目的。i)清除Fe(C0):及醚.酸、醛,減少醇合成的副該項技術(shù)在甲醇生產(chǎn)過(guò)程早有應用，但因早期反應。的洗滌分離設備在使用過(guò)程中存在帶水現象、塔底j)飽和含量的氣態(tài)水可抑制甲醇脫水生成甲醚部排出液中甲醇含量偏低等問(wèn)題,未得到推廣。的副反應,保持催化劑活性中心。全收率甲醇分離技術(shù)是在傳統的洗滌分離技術(shù)4具體改造方案基礎.上,通過(guò)改進(jìn)洗滌分離器內部結構，從而達到以此次一甲醇裝置合成系統全收率甲醇分離技術(shù)往傳統洗滌分離技術(shù)不能達到的技術(shù)指標。改進(jìn)后改造以改善合成系統工藝性能、提高甲醇產(chǎn)量為出的洗滌分離技術(shù)解決了氣相甲醇含量和液相甲醇含發(fā)點(diǎn),具體方案是拆除合成系統原有的甲醇分離器，量不能兼顧的矛盾.使塔底部回收液中甲醇濃度達并在其基礎上重新安裝1臺二合一的全收率甲醇分到65%~70%以上。該技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)在于需要保離器。改造過(guò)程中新增的儀表控制系統依托原裝置證氣液兩相逆流接觸過(guò)程中的霧狀高比表面積傳的DCS系統,以方便現場(chǎng)和中控操作，確保系統安質(zhì),對洗滌分離器內件的傳質(zhì)效率提出了很高的要全運行。求,需要既可保證氣液兩相的充分接觸,又同時(shí)盡可4.1改造后的工藝流程能地避免霧沫夾帶。從原甲醇冷卻器出來(lái)的合成循環(huán)氣,全部進(jìn)入新3.2特點(diǎn)增的全收率甲醇分離器中下部,氣體自下而上流經(jīng)分全收率甲醇分離技術(shù)具有以下特點(diǎn):離器的分離層和復合填料層,與經(jīng)過(guò)注水泵加壓的自a)塔頂氣相中甲醇體積分數小于0.05%。上而下均勻噴淋在填料層的霧狀除鹽水進(jìn)行充分接b)塔底液相中甲醇質(zhì)量分數大于70%。觸,循環(huán)氣中剩余的大部分甲醇溶解在水中,形成質(zhì)c)全塔總阻力小于0. 04 MPa.量分數約70%的粗甲醇,在新增分離器底部暫時(shí)儲存d)強制分離Poyting值飽和含量的相平衡狀態(tài)后與全收率甲醇分離器分離層出口質(zhì)量分數約88%下的氣態(tài)甲醇。粗甲醇一起送閃蒸槽,閃蒸后送槽區儲存。e)對水冷后氣相溫度要求不苛刻,可由通常354.2改造過(guò)程中所需設備C以下放寬到55 C左右。見(jiàn)表3。表3改造過(guò)程中 所需設備序號名稱(chēng)數量/臺規格備注全收率甲醇分離器中2200mmX21800mmX44mm外殼:16MnR+不銹鋼復合板,內件:不銹鋼注水泵3DP60- 1/16.8. 0 MPa配套功率為13 kW的變頻電機5現場(chǎng)投用情況及 效果情況下,年可增產(chǎn)精甲醇產(chǎn)量4 000 t,年增加收人一甲醇裝置合成系統全收率甲醇分離技術(shù)改造810萬(wàn)元,扣除新增系統在運行過(guò)程需增加一些除項目于2009年5~6月在一甲醇裝置檢修期間實(shí)施鹽水和電的消耗及固定資產(chǎn)折舊費用,實(shí)際年效益完成,現已投入使用,目前設備運行穩定。經(jīng)分析測約700萬(wàn)元。試,全收率甲醇分離器頂部氣相甲醇體積分數由原7結語(yǔ)來(lái)的0.9%下降至0.051%,分離器中部采出的稀甲全收率甲醇分離技術(shù)在100kt/a一甲裝置的成醇質(zhì)量分數保持在71%~74%,在裝置原料投料量功應用,實(shí)現了甲醇生產(chǎn)過(guò)程中合成循環(huán)氣回路中保持不變的情況下,粗甲醇班產(chǎn)量最高可達146 t,液態(tài)、霧態(tài)和氣態(tài)甲醇的近100%全分離回收,解決日產(chǎn)量最高達到424t,每天可多產(chǎn)粗甲醇近20t,折了甲醇生產(chǎn)過(guò)程中的一個(gè)重要瓶頸問(wèn)題。隨著(zhù)我國精醇12t,全年增加甲醇約4 000 t。節能減排力度的加大,這種變傳統的“擴大裝置規模6經(jīng)濟效益分析增產(chǎn)"模式為“提高分離效率增產(chǎn)”的創(chuàng )新成果在甲采用全收率甲醇分離技術(shù)后,在負荷不增加的醇行業(yè)將具有極大的推廣空間。