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1、某某焦化有限公司10万吨/年甲醇工程工艺技术方案某工程有限公司20 年 月 1 生产规模及产品方案1.1 生产规模确定的原则回收利用年产110万吨/年焦化装置放散焦炉煤气，以气定产。焦化装置现放散焦炉煤气量为30000Nm3/h，可产精甲醇13.90t/h,年操作时间按8000小时设计，年产甲醇11.12万吨。1.2 生产规模 甲醇装置规模：10万吨/年年操作时为8000小时。实际生产能力：11.12万吨/年操作弹性范围为70110%。1.3 产品规格与质量指标主产品：甲醇11.12万吨/年，产品质量达到GB338-2004优级等品，外观为无色透明液体，无特殊异臭气味。副产品：杂醇1120吨/
2、年；驰放气：10720 Nm3/h,热值：2400kcal/Nm3表2-2 中华人民共和国工业甲醇标准GB338-2004项 目指 标优等品一等品合格品色度/Hazen单位（铂钴色号） 510密度（20），g/cm30.791-0.7920.791-0.793沸程 (0，101.3kPa,在64.065.5范围内，包括64.60.1)/ 64.0-65.50.81.01.5高锰酸钾试验，min 503020水混溶性试验通过试验（1+3）通过试验（1+9）水的质量分数/% 0.100.15酸的质量分数(以HCOOH计)/% 或碱的质量分数(以NH3计)/% 0.00150.00020.00300
3、.00080.00500.0015羰基化合物含量(以CH2O计),% 0.0020.0050.010蒸发残渣的质量分数/% 0.0010.0030.005硫酸洗涤试验/Hazen单位（铂钴色号） 50乙醇的质量分数/% 供需双方协商 2 工艺技术方案2.1 工艺技术方案的选择2.1.1 工艺路线确定的原则根据焦炉煤气组成以及甲醇合成对气体成分的要求，确定以下工艺生产路线。由焦化装置来焦炉煤气首先进入焦炉气气柜，经缓冲稳压后压力约200mmH2O（g），进入焦炉气压缩机，经四级压缩增压至2.5MPa(g)后, 进入精脱硫装置，将气体中的总硫脱至0.1ppm以下。由于焦炉气中甲烷含量可高达26%左
4、右，采用纯氧催化部分氧化转化工艺将气体中的甲烷及少量多碳烃转化为合成甲醇的有用成份一氧化碳和氢，转化后的气体压力2.0MPa(g)，作为新鲜甲醇合成气进入合成气压缩工段。合成气压缩机采用离心式二合一机组，电机驱动，新鲜合成气在压缩段压缩至5.5MPa(g)后，与来自甲醇合成工段的循环气在循环段混合，混合后的气体被压缩至6.0 MPa(g)，送入甲醇合成工段。甲醇合成采用低压合成技术，生成的粗甲醇送至甲醇精馏工段。甲醇精馏采用三塔精馏流程生产精甲醇，并连续采出副产品杂醇。甲醇精馏工段设置有中间罐区，用于静置和贮存不合格的甲醇产品，合格的精甲醇和杂醇在甲醇罐区贮存和外运。甲醇合成部分弛放气、闪蒸气
5、和甲醇精馏不凝气均送往转化预热炉，用作燃料气，剩余弛放气送往开工锅炉燃烧，开工锅炉副产低压蒸汽，除本工段使用外，送往低压蒸汽管网。为了保护甲醇罐区和甲醇精馏中间罐区的甲醇贮槽免受火灾的危害，在其附近设置泡沫站。另外设置空压站，以保证各装置正常运行所需的仪表空气和工艺用气要求。转化工段中需要纯氧供给气体转化，故本项目设置空分装置一套。详见工艺装置方块流程和物料平衡表。2.1.2 工艺技术方案的比较和选择（1）焦炉气气柜 焦炉气气柜采用低压湿式螺旋气柜，容积均为20000m3，并分别设有进气和出气水封以防止煤气泄漏，操作压力为200mmH2O。（2）焦炉气压缩和合成气压缩气体压缩机可供选择的型式有
6、往复式和离心式两种，往复式压缩机气体流速低，损失小，压力范围广，适用于中、小流量场合，操作方便，技术成熟，对气体质量要求宽松，投资也较低。缺点是外形尺寸及重量大，结构复杂，易损件多，排气脉冲性大，进出口必须安装缓冲器，附属设备多。离心式压缩机气流速度高，损失大，适用于中、低压力，大流量场合，流量和出口压力变化由性能曲线决定，若进口气量小于规定进气量的最小值则发生喘振而无法运行，且会造成机件的损坏，另外，轴振动轴位移对机组的正常运行也会产生很大的影响，因此对气体的洁净度要求较高，操作时需严格控制各指标。但离心式压缩机外形尺寸和重量小，结构简单，易损件少，可不考虑备机，可由汽轮机驱动，节省电力消耗
7、，排气均匀无脉冲，采用干气密封时，气体没有油污，虽然一次投资较高，但运行费用低。在本甲醇生产工艺中，鉴于焦炉气流量不是很大，且杂质和尘含量较高的实际情况，在气体净化前的焦炉气压缩机选用往复式压缩机，由电机驱动，焦炉气压缩机设置三台，二开一备。合成气压缩机处理气量较大，气体洁净度高，选用一台离心式二合一机组，用电机驱动，可不考虑备机。（3）精脱硫精脱硫装置要将焦炉气中所含的各种形态的硫脱除至0.1ppm以下，以满足转化装置的转化触媒、甲醇合成触媒对硫的要求。湿法脱硫后焦炉气中含H2S 20mg/ Nm3, 有机硫250mg/ Nm3左右。由于焦炉气中的有机硫形态比较复杂，本装置采用两次加氢转化两
8、次脱除的干法流程。加氢转化需在较高温度（300400）下操作，为避免化工装置中忌讳的冷热病，采用加氢转化后中温干法脱除。目前，干法脱硫随着脱硫剂的研究和开发，已有很多种成熟的脱硫方法，如钴钼加氢串氧化锌工艺，铁钼加氢串中温脱除法，以及湖北所的“夹心饼”工艺等。湖北所的“夹心饼”工艺近年来在不少生产厂家应用，对于脱除气体中的有机硫和无机硫都收到了很好的效果，但未见在焦炉气脱硫中使用过，对焦炉气中噻吩的脱除没有生产实践。铁钼加氢串中温脱除法在用焦炉气制合成氨工艺中已运行多年效果良好，本装置选择此方法，并采用二级加氢，二级脱除，最后用氧化锌把关的工艺，以确保总硫0.1ppm。（4）转化目前，工业上普
9、遍采用的甲烷转化方法主要有蒸气转化法和催化部分氧化法。甲烷蒸汽转化为吸热反应，需采用外热式炉型，设备材质要求高，价格昂贵，通常用于甲烷含量高的天然气转化。催化部分氧化法又分常压催化部分氧化和加压催化部分氧化。这两种方法均能达到很好的转化率。但常压法由于气体体积大，且转化后气体体积增大，使得压缩功增加；另外，对于甲烷含量较高的气体，若混合不好可能会造成析碳。为此本工程推荐采用加压催化部分氧化法，此工艺已在云南曲靖炼焦制气厂等的焦炉气转化中成功运行，效果良好，转化率稳定。该流程具有以下特点：a. 烃类和蒸汽利用内热进行转化反应，热效率较高。b. 设备结构简单，材质便宜。c. 不析出碳黑，可不另设置
10、过滤等清除炭黑的装置。（5）甲醇合成甲醇合成工艺按压力分类可分为高压、中压、低压法。高压法是在30MPa,300380操作压力下合成甲醇，其特点是技术成熟，但投资和生产成本较高，产品质量差，设备制造难度大，已逐渐被淘汰。中压法的合成压力为10MPa左右，操作温度200300，使用Cu-Zn-AL系催化剂。中压法比高压法优越，主要表现在能耗低，粗甲醇产品质量高，设备易制造，投资相对较低。低压合成法是目前国内外普遍采用的方法，几种主要的低压法工艺过程大致相同，技术都比较成熟，主要在于各种工艺所采用的反应器不同，反应热回收的方式不同。低压法中以英国I.C.I、德国Lurgi技术使用最早，此外还有丹麦
11、托普索径向流动甲醇合成反应器、德国林德等温反应器、日本东洋公司的MRF多段径向流动甲醇合成反应器等。我国于七十年代和八十年代先后引进I.C.I和Lurgi工艺技术，兴建了低压法甲醇生产装置，经过多年消化吸收已掌握了低压甲醇合成工艺，实现了甲醇反应器制造国产化。我国设计的甲醇反应器主要是管壳式等温反应器和杭州林达公司设计的JW型气冷式低压甲醇合成塔，已应用于多家厂家，技术都很成熟，但各有优劣，现把两种塔型对比如下：管壳式反应器触媒装在反应管内，壳程为沸腾热水，利用反应热副产蒸汽，由于水汽化潜热大，移热效果好。反应温度易控制，径向温差5左右，轴向除反应器入口外几乎没有温差，因此不会由于超温而对触媒
12、造成损害，且降低了副产物的生成。该反应器开工简便，不需要使用开工电加热器。管壳式反应器的缺点是：反应器结构复杂，催化剂装填系数低，设备制造难度大，反应管材质要求较高，因此投资也较大。JW型合成塔最初用于氨合成塔和联醇装置的甲醇合成塔，哈尔滨气化厂低压合成甲醇装置进行改造时首次采用了JW型合成塔，效果比较满意。该反应器触媒床层内埋冷管，触媒同平面温差10左右，轴向温差20以内，结构简单，制造及维修方便，材料普通，完全实现了国产化，因此价格便宜。但该反应器由于冷管效应，部分催化剂活性较低，与管壳式反应器相比，在相同条件下催化剂装填量较多。JW型合成塔控制复杂，共有18个温度点进行灵敏点控制，通过内
13、部换热和加入冷激气调节温度，醇净值没有管壳式反应器醇净值高。如果原料气成份偏离设计值稍大，床层温度的均温性就难以保证。 本工程原料气主要为焦炉煤气，气体成份和气量根据配煤比例波动较大，装置操作弹性范围广，本着技术先进可靠、操作方便稳定、适应性强和节能的原则，最终确定选用管壳式反应器。（6）甲醇精馏粗甲醇精馏流程是根据对产品甲醇不同的质量要求而定的，一般可分为单塔、双塔以及三塔流程。如果产品为燃料级甲醇时，可采用较简单的单塔流程，如果要想获得质量较高的甲醇时，常采用双塔流程。从节能的观点出发，还可采用三塔流程。三塔流程与双塔流程的区别在于三塔流程采用两个主精馏塔，第一主精馏塔加压操作，第二主精馏
14、塔于常压下操作，利用加压塔的塔顶蒸汽冷凝热作为第二主精馏再沸器的加热源。这样不仅节省了加热蒸汽，而且也节省了冷却水，有效地利用了能量，通常三塔流程比双塔流程热能消耗降低3040%。当然三塔精馏需要压力较高的蒸汽作热源，投资较大。本工程从节能降耗的原则出发，选用了三塔精馏流程。（7）甲醇罐区本装置为甲醇和杂醇的成品罐区。甲醇公称生产能力为10万吨/年精甲醇，实际精甲醇产量为11.12万吨/年,杂醇产量为1120吨/年。年操作时间为8000小时。甲醇按30天贮量，汽车装车设计；设置2个常压甲醇内浮顶罐，以减少物料的挥发，每个的公称容积为5000m3。杂醇按30天贮量，汽车装车设计；设置一个固定顶杂
15、醇贮槽，采用呼吸阀减少贮槽气体的排放，公称容积为100m3。（8）泡沫站本泡沫站为保护甲醇罐区和甲醇精馏中间罐区的甲醇贮槽而设计。采用高压消防水。系统组成：压力式（胶囊）泡沫比例混合装置、泡沫环管及泡沫栓。（9）空压站空压站的主要任务是为全厂气动仪表提供无油、无尘、露点为-40的仪表空气约900Nm3/h。设计满足上述气量及质量要求的空压机有活塞式和螺杆式，活塞式空压机虽一次投资略低，但易损件多，运行中故障率高，故不推荐采用。螺杆式压缩机运行平稳，易损件少，且代表了当今动力用空气压缩机的发展趋势，故本设计推荐选用螺杆式空气压缩机二台，一开一备，单台打气能力20m3/min,排气压力0.8MPa(g)。压缩后的空气大部分经无热再生空气干燥装置净化，成品气露点-40，最大含油量0.1ppm，最大固体粒子0.1m, 最大含尘浓度1mg/m3,可满足全厂仪表空
