天然气制甲醇生产系统的优化

2013. NO.08可南科技工业工程与技术Joumal of Henan Science and Technology天然气制甲醇生产系统的优化周俊辉王志锋刘小蕊(中国平煤神马集团蓝天化工股份有限公司中原甲醇厂 ,河南驻马店463000)摘要:对甲醇生产企业进行工艺优化,将补碳技术应用到生产过程中,有效的解决了 甲醇生产过程中“氢多碳少”的问题，在增加企业效益的前提下,又减少了温室气体的排放。关键词:甲醇生产;补碳技术;企业效益中图分类号:TQ21文献标识码:A 文章编号 :1003 - 5168(2013)15 -0027 -01天然气制甲醇生产工艺优化主要是运用补碳技术,该优醇的合 成新鲜气氢碳比n( H2 - CO2)/n(CO +CO2) =2.05 -化技术能够有效解决天然气制甲醇过程中附加产出的氢气处2.10,才能使原料气得到合理有效的利用,然而由于受部分装理问题,还能在一定程度上提升甲醇浓度,降低生产过程的能置限制的原因,中原甲醇厂一直面临着“氢多碳少”的困局。源消耗。遂平化工厂生产线每小时可富余CO,气体1000m’左右,其中天然气制甲醇的典型工艺有3种:一段转化、纯氧两段转向中原甲醇厂输送约6000m'/h,仍有约4000m2/h的CO2气体化和绝热部分氧化。目前国内主要采用一-段转化,仅有极少对天排放。数装置采用纯氧两段转化(如大庆甲醇厂)”。其中纯氧换热2.2 原因分析转化工艺对于需要烧天然气副产高压蒸气的大型甲醇厂或天根据该公司的情况,得出氢碳比不平衡的原因为:CO,输然气与电的价格比较低的地方,并没有什么优越性。同时该送管线阻力过大 、遂平化工厂及中原甲醇厂CO2压缩机打气量技术开工难度比较大,所以并没有推广普及。而甲烷部分氧偏小;遂平化工厂造气用高硫焦以后CO2中有机硫含量较高，化在没有催化剂的条件下,需要很高反应温度,对器材要求苛中原甲醇厂的CO2精脱硫系统无法将其中的硫脱除;中原甲醇刻,在有催化剂的条件下,反应的空速很高,单位催化剂表面厂部分设备如转化炉、分离器、循环水泵等无法满足装置高负的放热量很大,容易产生热点和飞温[2]。所以本文重点对一荷要求。段转化进行研究。2.3 优化方案1 -段转化缺碳原理针对以上的分析探讨,得出了制甲醇系统的优化方案:对一段甲烷蒸汽转化制甲醇合成气其反应式如下:CO2长输管线进行改造,在原输送管道末端3000m处再并联一(A)转化反应条DN400的PE管线，以满足了管道1000m’/h的输送能力;CH, +H20-→C0+H2 +Q(1)对遂平化工厂CO2压缩机进行改造,使其打气量增大至CH, +2H20-→+CO2 +3H2 +Q(2)1000m/h;对中原甲醇厂CO2压缩机进行改造,将流道及叶轮(B)甲醇合成反应增大,使其打气量增大至1000m2/h;对中原甲醇厂CO2脱硫CO +2H2-→CH,0H-Q(3)系统进行改造及甲醇分离器内件、合成压缩机循环段进口分CO, +3H2-→CH,OH + H20-Q(4)离器进行改造和更换,以满足CO2量增大及有机硫成分增大后由于在甲醇合成过程中CO的转化率要比CO2大很多,可对硫的脱除要求及负荷增大及产量增加的要求。将反应式写成如下形式:3结果与讨论CH. + H20- +CH,OH+H2(5)本文通过对中原甲醇厂制甲醇系统的优化改进,得出了由此可知采用一- 段蒸汽转化制It甲醇就副产1/16t( 合通过在一- 段转化过程中,补加CO2 ,减少氢气富余量的措施,对700m3 )的氢气。导致H的利用率低，未反应的氢气通过放空甲醇的扩产得到了改善:氢碳比平衡改造完成后,中原甲醇厂排出,同时带出co使碳利用率下降。可以通过天然气中添加每天增加甲醇产量85吨,每年可增加效益约4080万元。同CO2来调节氢碳比,提高氢气的利用率)]。本文针对中国平煤时,遂平化工厂每年可多回收CO3200万m' ,相当于减排CO2神马集团蓝天化工股份有限公司“氢多碳少”的局面进行了分5. 44万吨;通过上述技术优化、改造后,生产装置运行平稳,节析,其采用的是天然气一段转 化制取合成气。能减排效果明显。合成新鲜气的氢碳比(H2 - CO2/CO + CO2)2甲醇生产工艺优化设计思路基本都保持在2. 10左右,实现了中原甲醇厂建厂以来氢碳比对甲醇生产工艺进行优化设计,必须解决合成过程中氢的最优化，全年可增加甲醇产量将近10%。气过量的问题。在具体操作时可以分为两个方面进行:一是4结论分离过量氢气,对氢气产品进行提纯,然后用于制作相关工业将补碳技术运用到生产过程中,有效的解决了甲醇制取产品或者作为燃料使用;二是补碳,在生产过程中补碳的方法过程中氢气量大、甲醇浓度不足的问题,降低了天然气等生产有:(1)对化工厂排放的CO2进行有效利用，将废气补人生产能源的损耗,提升企业经济效益的同时,通过对化工厂废气的流程。(2)回收甲醇烟道中的脱碳尾气,将烟道气体中的CO2回收利用,减少了温室气体的排放,降低了对大气环境的污补人天然气,一同参与转化反应。(3)利用两段转化法,将:二染,在实现低碳经济的基础上改善了社会生态环境,有利于促段部分产生的CO2全部保留,从而提高碳元素在转化气中的含进人与自然的和谐发展。量。补碳方式的应用要结合企业生产实际判断(4)。本文以平煤神马集团蓝天化工股份有限公司中原甲醇厂为例进行阐参考文献:[1]曾纪龙.天然气制甲醇补碳的探讨[J].化工设计,2.1背景介绍及问题的提出2004,14(4):42 -48.中国平煤神马集团蓝天化工股份有限公司中原甲醇厂现[2]刘一静,刘瑾.天然气制甲醇合成气工艺及进展[J].有30万吨/年天然气制甲醇装置-套, 主要工艺特点是干法化工时刊,2009(24) :64 -67.脱硫前补碳,一段转化等,按照合成甲醇的反应原理,合成甲27