word天 然 气 制 甲 醇 工 艺 技 术 总 结中化集团 王瑞军工程名称：天野化工油改气联产20万吨/年甲醇项目工程地点：呼和浩特市开工日期：2004年5月竣工日期：2005年11月投资金额：约6亿元人民币1 甲醇装置简介 天野化工集团为调整产品结构，开拓碳一化工领域产品，增强企业参与市场的竞争能力，解决企业生存开展问题，以天然气取代重油为原料，采用非催化局部氧化技术对现有的30万吨/年合成氨生产装置进展技术改造，同时增建一套以天然气为原料年产20万吨的甲醇装置 本项目由中国五环科技设计，中化集团承建所采用的技术均为国产所选用的设备除三台天然气压缩机组为进口外，其余均为国产设计日产甲醇667吨，日耗天然气608500立方米装置采用：变频电机驱动离心式天然气压缩、2.5MPa补碳一段蒸汽转化炉、蒸汽透平驱动离心式合成气压缩机、8.0MPa林达均温合成塔、三塔精馏、普里森膜别离氢回收、MEA二氧化碳回收工艺另外还为合成氨配套一台蒸汽透平驱动离心式天然气压缩机2 甲醇装置工艺特点2.1 天然气压缩工序天然气压缩工序是将1.25MPa〔A〕天然气压缩至蒸汽转化要求的压力2.85MPa(A)。
天然气压缩机组采用德国阿特拉斯生产的电机驱动的离心式压缩机组.离心压缩机的显著特点是单机打气量大运转平稳无脉冲、维修少、无需备用，与蒸汽透平驱动相比投资少，占地面积较小2.2 天然气转化工序 天然气转化工序是通过天然气和蒸汽转化反响生产甲醇合成需要的合成气天然气转化工序只设一段转化炉，转化炉采用顶烧方箱炉，对流段为水平布置，水碳比为3.2,转化炉出口转化气温度855℃，压力2.19MPa，甲烷含量约2.5%〔干基〕 原料天然气脱硫采用钴钼加氢串氧化锌脱硫工艺，氧化锌脱硫槽采用双塔，可并联可串联保证天然气中总硫小于0.1PPm，同时脱硫剂更换不影响生产 采用天然气饱和塔流程，回收工艺冷凝液，可节省配入4.0MPa蒸汽量，同时降低了工艺冷凝液的处理本钱 本项目采用二氧化碳加在转化管前的方法来调节甲醇合成气的氢碳比，较二氧化碳加在转化管后相比，因抑制了变换反响的进展合成气的组成更接近甲醇合成理想气体组成甲醇弛放气较少，合成气的利用率较高，能耗较低 转化气废热锅炉采用先进的卧式列管反响器，技术成熟、安全、稳定、可靠采用副产10.0MPa蒸汽与过热蒸汽的技术回收本工序大量的高温余热，极提高了余热的利用品位，同时低位余热直接用于甲醇再沸器的热源，热回收效率高。
本工序的烧嘴的燃料气由天然气和氢回收的尾气量两股气体组成，两者组成相差较大，氢回收尾气中CO和H2含量较高，而且在氢回收不同负荷时尾气流量和组成波动较大，氢回收尾气的变化会影响烧嘴的火焰分布为减少对转化炉的影响，本工序选择新型燃烧器，将天然气和尾气分开调节 新型燃烧器的特点是天然气和尾气均匀分配进入每一个燃烧器，天然气进中心烧嘴，尾气进侧面烧嘴在尾气发生波动时通过燃料天然气流量的调节稳定转化炉的温度，同时更容易实现低氮氧化物的要求 对流段空气预热器采用热管技术因烟气中含有SO2腐蚀性气体，冷空气直接与烟道气换热，在换热器局部激冷降温造成露点腐蚀采用热管技术特殊材质可防止换热管腐蚀的发生2.3 甲醇合成气压缩工序2.3.1 合成气压缩工序是先将天然气转化的合成气和氢回收的富氢气压缩至7.3Mpa(A)，压缩后的气体与甲醇合成的循环气集合进入循环段进一步压缩至8．0MPa(A)，送入甲醇合成系统 本工序采用德国阿特拉斯厂生产的蒸汽透平驱动的离心式压缩机组，采用合成气与循环气联合压缩的方式可提高压缩效率，节省投资，减少占地面积2.4 甲醇合成工序甲醇合成工序是将合成气在铜基催化剂的作用下，制取甲醇。
合成塔选用林达均温型合成反响器，林达均温型合成反响器的特点是： 甲醇合成在等温下进展〔管冷气换热〕反响器转化率高2.4.2 催化剂床层轴向温差在10℃左右，同平面温差在2－3℃2.4.3 甲醇合成塔催化剂装填系数大2.4.4 甲醇合成废锅副产低压蒸汽能量利用合理 甲醇合成塔入口温度控制在220－230℃，副反响生成量相对低〔杂醇、高碳链烃等〕2.5 氢回收工序氢回收工序是将甲醇合成弛放气中的氢气回收，经压缩后返回甲醇合成，以降低能耗本项目氢回收采用普里森膜别离技术，利用气体在聚酰亚胺膜滲透速率不同进展气体别离，该操作简单、占地少、运行稳定、维护方便、膜的正常使用寿命长2.6 甲醇精馏工序2.6.1 甲醇精馏工序是通过精馏工艺将合成的粗甲醇提纯，生产高纯度的精甲醇产品本项目采用三塔精馏工艺，利用天然气转化的低位能作预塔和加压塔的再沸器热源，同时利用加压塔顶的甲醇蒸汽作常压塔底再沸器的热源，从而减少了蒸汽消耗和冷却水消耗使总的能耗比两塔流程低10﹪－20﹪2.6.2 本工序设计上为了提高甲醇回收率和产品甲醇质量，在常压塔后设回收塔虽然增加一个塔，但由于降低了常压塔负荷，因而投资和蒸汽消耗根本不增加。
不仅甲醇回收率增加，而且可以从回收塔提出杂醇，防止杂醇在系统积累而影响甲醇质量随着用户对甲醇中杂质低含量要求越来越高，这一点显得更为重要 甲醇精馏工序各塔均采用规整填料，既可保证产品质量，又使系统的操作弹性增大本系统可在60﹪－110﹪围操作2.7 CO2回收工序CO2回收工序是从天然气转化的烟道气中回收CO2，满足甲醇合成和尿素装置对CO2的要求MEA烟道气回收CO2的特点：2.7.1 MEA溶液吸收法在常温常压下吸收烟道气中的CO2组分，低压蒸汽加热后解析释放出CO22.7.2 采用特殊的复合缓蚀技术，确保吸收液中活性组份MEA浓度〔一乙醇胺〕在15﹪－20﹪左右烟道气中氧含量高达5﹪时也不会发生明显的降解反响，装置能长期、安全、稳定、经济运行 合理的热量平衡措施，充分利用系统低温热能，以减轻外移热量负荷，有效降低冷却水耗量 吸收塔顶部设置洗涤段，降低排烟温度，减少MEA溶液的损耗，减少系统的脱盐水补充量 再生塔顶部设置回流洗涤段，降低MEA溶液的损失2.7.6 采用化工研究院的低压CO2回收技术2.8 CO2压缩工序CO2压缩工序主要是将回收的CO2气体压缩至3.0MPa〔A〕，送入天然气转化工序。
CO2压缩工序的另一个任务是将CO2中的硫脱除CO2压缩机是采用电机驱动往复式压缩机往复式压缩机适用于打气量较小的场合，机械效率高，运行稳定可靠2.9 甲醇中间罐区工序2.9.1 甲醇精馏工序短时间停车时，临时储存甲醇合成生产的粗甲醇，待甲醇精馏工序正常后由粗甲醇泵送至精馏工序2.9.2 承受、储存、计量甲醇精馏工序生产的精甲醇，经检验合格后用泵送往成品罐区中储存 根据中间罐区生产的特点与甲醇的物理特性，粗甲醇储罐与甲醇计量罐均选用固定顶钢储罐，甲醇输送泵选用离心泵3 甲醇装置流程概述甲醇装置的流程共包括以下几局部：3.1 原料天然气压缩 来自天然气配气站流量19122Nm3/h，温度25℃、压力的天然气经过原料气别离器后，进入天然气压缩机进展压缩，压缩后的天然气温度103℃、压力送往天然气转化工序3.2 天然气转化工序压缩后的天然气经过原料气预热器加热后，进入加氢反响器和脱硫槽进展加氢脱硫，硫含量合格后进入饱和塔进展配水处理，温度182℃、压力的天然气由来自管网的工艺蒸汽配比适宜的水碳比后，经混合器预热器加热到520℃、压力后进入一段蒸汽转化炉进展转化反响反响后的气体855℃、、117680 Nm3/h，经屡次换热和别离后，最终以流量75900NM3/H、温度40℃、压力进入合成气压缩。
3.3 合成气压缩 由转化来的气体经过合成气别离器后，进入联合压缩机压缩后的气体温度53℃、压力、流量487798 Nm3/h被送往甲醇合成工序3.4 甲醇合成工序来自压缩工序的合成气，经过入塔预热器预热到158℃后，进入甲醇合成塔进展合成反响出塔气体温度259℃，压力经过一系列的换热和最终别离，生产出的粗甲醇被送往甲醇精馏工序在甲醇别离器后别离出的循环气去压缩工序进展压缩，再参加合成反响3.5 弛放气氢回收 来自甲醇合成的弛放气经过水洗，别离和加热后，进入膜别离器进展别离，回收的氢气去合成气压缩机压缩参加合成反响尾气去转化作燃料3.6 甲醇精馏工序来自合成的粗甲醇，经过预精馏塔脱除轻组分、加压精馏塔和常压精馏塔脱除重组分后，在加压精馏塔取出 t/h精甲醇并在常压精馏塔取出 t/h精甲醇，两股精甲醇集合后，送到甲醇中间罐区，准备外送3.7 CO2回收工序 为了进一步提高合成甲醇气质，利用来自转化的烟道气，回收再利用其中的CO2采用MEA溶液在吸收塔对CO2气体进展吸收，然后在再生塔进展CO2解吸，4535Nm3/h的CO2气体送往CO2压缩工序,2242 Nm3/h的CO2气体送往尿素装置。
3.8 甲醇中间罐区甲醇中间罐区共设有四个贮槽，作为粗甲醇和精甲醇的临时储存3.9 CO2压缩局部 来自CO2回收工序的气体，经过CO2压缩机压缩后，温度114℃，压力被送往转化工段参加转化反响4甲醇装置采取的节能措施： 蒸汽转化制气工序采用补碳工艺，改善了合成气成分，提高了转化气的利用率，降低了能耗 转化工序利用烟气余热将燃烧空气预热到220℃，降低了燃料天然气的消耗4.3 采用饱和塔流程，降低了工艺冷凝液的消耗，也减少了处理工艺冷凝液的能耗 转化气低位热能直接用作精馏工序再沸器热源，提高了热利用率4.5 甲醇合成采用8.0MPa〔A〕等温合成工艺，纯净值高与循环量小，降低了循环气压缩功耗，合理地回收反响热 甲醇精馏采用三塔流程，降低了蒸汽消耗与能耗，甲醇回收率高4.7 设置弛放气氢回收工艺，减少蒸汽转化制气能力，降低能耗5 甲醇装置产品规格：5.1 O－M－232G美国联邦标准“A〞级指标名称指标纯度≥99.85％乙醇≤10ppm丙酮和乙炔≤30ppm丙酮≤10ppm游离酸(HAC计)≤30ppm碱度(氨计)≤30ppm外观无色透明可碳化物(加浓硫酸)不褪色颜色不暗于ASTM的铂－钴标度5馏程(760mmHg)1℃±℃在)水溶性不混或不呈乳白色比重≤不挥发≤10ppm气味醇类特征,无其他气味水份≤0.1％高锰酸钾试验30分钟不褪色5.2 GB338－1992中华人民国国家标准工业甲醇产品质量标准项 目指 标优等品一等品色度〔钴－钼〕 ≤5密度〔200C〕 g/cm3温度围〔0.1MPa〕 ≤0C±0C〕 ≤0C高锰酸钾试验 ≤min 5030水溶性试验澄清酸度〔以HCOOH计〕 ≤％ 碱度〔以NH3计〕 ≤％ 羰基化合物含量〔以HCHO计〕≤％ 蒸发残渣含量 ≤％ 6 主要设备选型与说明6.1 合成氨装置主要设备 天然气压缩机〔K02101〕型 式：离心式，蒸汽透平驱动 进 气 温 度：25℃进气压力：1.25MPa(A) 。