JW型甲醇合成塔使用小结

第32卷化肥工业第4期JW型甲醇合成塔使用小结连永强(河南平顶山飞行化工有限公司合成一分厂467001)摘要针对原01000 mm轴径向内件存在的操作弹性小、.CO转化率低、产量低、触媒使用寿命短(平均每炉3个月)等问题,将内件改为JW型。改造后通过第一炉触媒的使用情况看,塔出口温度明显下降,保证了系统安全、长周期运行,并取得了明显的经济效益。关键词内件甲醇JW型Brief Sum-Up of Use of Model JW Methanol ReactorLian YongqiangAbstract In the light of the drawbacks of the original 01 000 mm axial-radial intemals, viz. ,low flexibility in operation, low CO conversion, low output, and short service life of the catalyst(3months per charge on the average), the intermals are changed to the JW model. After the modificationthe operation of the catalyst in the first charge shows that the exit temperature of the reactor decreasesmarkedly, ensuring safety of the system and long operation cycle, and giving remarkable economicbenefit.Keywords intemals methanol JW model河南平顶山飞行化工有限公司20 kV/a甲醇麦1 触媒粒度分布及装填高度“生产装置的甲醇塔内件选用01 000 mm轴径向粒度/mm数量/kg高度/mm内件,自1994年投人运行后时开时停,累计运行06x8耐火球150200时间不足3年。究其原因除市场行情影响外,主09x6触媒3105x5触媒10 13813 100要是甲醇塔内件设计上存在一-定缺陷,致使操作弹性小、CO转化率低、产量低、触媒使用寿命短(1)由于触媒在运输过程中会使少量棱角磨(平均每炉3个月),造成甲醇生产成本非常高，损,因此在装填前进行过筛或用风机吹净以除去并且塔出口严重超温,存在重大安全隐患。在甲粉尘,在装填过程中勿受潮,切勿与油污接触。醇行情转好的情况下,将甲醇塔内件改成JW型，(2)装填时要注意松紧-致,力求均匀,不允其结构见图1,热电偶分布见图2。通过第- -炉触许倾倒在- -点或堆积成斜面。媒的使用情况看,改造是成功的。(3)尽量做到从塔周围均匀倒泻,每装600kg左右时在4个方位利用标尺杆进行各侧的测1触媒的装填及升温还原量,随时校正松紧程度,要求位差小于50 mm。1.1触媒粒度分布及装填高度(4)触媒装填至上行冷管40~50 mm时,卸触媒粒度分布及装填高度(自下而上)见表掉冷管上口的橡皮塞等零件,装上并固定丝网,盖。上触媒筐大盖板,安装填料等。1.2 触媒装填步骤1.3 触媒升温还原方案本文作者的联系方式:{jelyql5278@ yahoo. com. cn52第32卷化肥工业第4期1.3.1还原前的准备工作副线dp(1)全面检查设备、管线、阀门是否处于良好的备用状态。(2)联系电气、仪表,检查所有电器、仪表信号,确保能正常工作。(3)电炉丝在塔外试运行,热电偶及塔内、系统各测温点调试正常,打点运行。(4)系统进口阀后、出口阀前插人盲板(视7l情况而定)。(5)运转循环机,查看系统压差及运转情况，确认正常后停循环机,系统卸至常压。(6)准备好升温还原所需的用品。(7)做好化验分析准备工作。1.3.2系统的吹除及置换试压(1)吹除下主线-①打开塔出口阀法兰,移去出口管作为触媒吹出口。.②略开塔主阀,控制吹除压力<1.5 MPa,直至吹白布不污为合格。③吹除合格后回装出口阀法兰。图1JW型01000mm(2)系统置换及试漏甲醇合成塔内件(自卸)结构简图①检查阀门开关情况。南②稍开主阀,用循环气置换塔内气体,至塔出口取样点取样分析02 <0.2%为合格。410 mm●1③关闭塔后放空阀,按2.0、5.0、10.0、15.0MPa分段试压查漏,发现漏点及时卸压消除。下环管1.3.3 系统充压2 010 mm|-20 2010 mm(1)消除漏点后,系统压力保持在5.0 MPa。2360mm●(2)确保电气侧电炉绝缘。30|2860mm(3)开启所有仪表。3400mm3400 mm(4) - -切准备工作完毕后开循环机,待气体3760mm●:5●| 4 360 mm全系统循环且主线流量大于1 000 m'/h(标态)6 360 mm时开启电炉,按规定开始升温还原。8440mm●.7●8790mm1.3.4 升温还原操作要点9920mm●甲醇触媒的还原过程中通常只有Cu0被还10 820 mm原,还原出水量约为触媒质量的20%左右。本次升温还原以精炼气为气源,采用高氢法还原,要求12520 mm●9------ 912520 mH,≥70%、NH,≤200 x10-6、CO≤10 x10-6、CO2≤10x10-6.02≤0.2% ,为此要求确保精炼气成均以上平面200 mm处为基准分的稳定,铜洗岗位严禁带液。2.4、6、9为同平面点(1)遵循的原则围2 JW 型合成塔内件热电偶分布图三低:低温出水、低水汽浓度和低温还原。53第32卷化肥工业第4期三稳:提温稳、压力稳、出水稳。全,以防中毒。三控:用高空速控制触媒温度、控制提温速⑥判断升温还原结束依据:触媒底层温度≥率、控制小时出水量。240 C ;在还原结束时出水率连续2 h<3 kg/h。三不准:提温和提压不准同时进行高温出水1.3.5换气时间不准延长、局部触媒不准超温。(1)升温还原结束后降温至200 C ,停电炉(2)具体操作要求和循环机，以≤0.4 MPa/min的速率卸压,拆除盲①触媒层热点温度升至60 C时开始放水,以后每半小时放水1次,计量并做好记录。控制(2)采用精炼气将系统充压至10 MPa,然后出水量的多少是控制整个还原过程的主要依据，打开循环机和电炉,将触媒温度控制在220 ~ 230出水量过大则恒温,过低则提温,但要缓慢,同时C。根据上次出水量的多少来控制提温的速率。(3)缓慢打开新鲜气补气阀,待系统压力与②.65~ 120 C是整个升温还原的危险期,控新鲜气压力平衡后,全开系统进口阀,卸电炉,逐.制此时的出水量至关重要,同时也要密切注意触减循环量,打开系统出口阀。媒层温度的变化,以防超温和局部过热;提温速率(4)系统在较低的进口CO含量(1.5% ~2.0要缓慢,此时不宜调节进气量的大小。% )情况下转人轻负荷生产,同时密切注意触媒③在80C和100C时要密切注意触媒层各层温度变化情况,轻负荷生产- -段时间后可根据点温度变化情况,如出现某- -点温度停止不变触媒层的反应情况逐渐加大生产负荷。(热电偶套管内可能存在水蒸气),应及时处理,1.3.6 操作中注意事项并依据小时出水量情况操作。(1)控制出水量在指标范围内是整个还原过④当床层温度升至140 C时,每小时分析塔程的关键,一旦出水率超标立刻恒温。后气体CO2含量(应<1%)。因CO2含量高时会(2)不能超温,一旦超温要及时恒温,待出水合成甲醇,放出的大量热量不利于温度的控制,同量在指标下限时再按正常操作进行。时CO2与氢反应有水生成,难以根据出水量来控(3)如果有1台循环机出现故障要迅速降电制升温速率。炉电流(不能停) ,2台出现故障时除切断电炉电⑤当温度升至180C时开始进行深度还原流,在塔后放空的同时利用精炼气置换,视温度变反应,同时伴有甲醇合成反应发生,这时要严格控化情况开塔副线阀加以调节。制精炼气中CO、CO2含量,否则生成的甲醇将阻(4)空速大有利于温度的调节,因此尽量加碍还原的进行,同时还影响放水量。系统中CO、大循环气量。CO2含量- -旦超标,要进行塔后放空,并注意安甲醇触媒升温还原操作控制指标见表2。表2甲醇触媒升温还原操作控制指标时间/h温度范围/升温速率/出水量/水汽浓度/ 系统压力/阶段备注累计C(C .h-1) (kg.h-I) (g.m-)IPa室温-60<30-<2.060C试放水，之后每半小时放水1升温期60-75<<402875 ~ 1000-2<502.5还原100C时注意热电偶准确性,75~50100 ~1401 -3<2.5主.其120 C为危险期60140 ~ 1802-6出水量少于3 kg/h.底部达235 C可末1070180 -2404-82.0视还原结束换气0-12.5人塔气成分:CO 1.5% -2.0% ,CO2 .轻负荷2-6d12.5<0.6%注:本方案配4.0 m' /min循环机2台,电炉功率700 kW ;系统H2浓度70% ;温度指床层热点温度54第32卷化肥工业第4期2 JW 型内件的使用共使用了14个月,期间热点温度共调整了9次。内件的改造时间累计仅为1周,装填南化.通过该炉触媒的使用,证明JW型甲醇合成C207触媒10.45t,于2003年6月2日0 : 33开塔具有以下特点:始升温还原,至2003年6月4日18 :00结束,整.(1)触媒升温还原过程中温差小(轴、径向个升温还原过程进展顺利。触媒升温还原结束后均小于5 C) ,温升平稳，易于控制。转人轻负荷期,全气量通过(42000 m'/h,标态)，(2)操作方便、简单,仅使用塔副线调节。初期热点温度控制在(235 +5)9C ,塔进口CO在(3)自热性能好,塔上部温度始终在235 C1. 5%时可停电炉,自热状况良好。经过24 h轻以上,人塔气中CO含量在1. 5%即可维持自热，负荷运行后,并入1台2D7往复式循环机(打气且整个生产过程中不用开电炉。量4 m/min) ,同时将净化气中C0含量提至3.5%(4)触媒使用周期长(原内件平均使用周期~4.0%、CO2含量提至0.5% ~0. 8% ,运行状况为4个月)。较好,CO转化率较高,日产甲醇50 t,最高日产71(5)产量高,月平均甲醇产量为1.1 kt(原内t。正常生产中，甲醇分离器出口气中CO含量在件平均为550 t)。0.1% -0.8%,出口温度低于150 C。该炉触媒改造前、后甲醇系统运行数据见表3。表3改造前、后甲醇系统运行数据(2003 年)触媒使合成塔新鲜气新鲜合成塔新鲜气醇后气用天数/压差/压力/ 流量/触媒层温度/C出口温中CO/中CO/MPa MPa (m' .h-")度/C 9改造后07-01 280.98 13.140000 南192 241 241 243 245 250 245 245 241 151 3.6 0.1北234 239 239 240 243 250 247 248 24607-02 29 1.01 13. 139 000南822402402392412512502502471613.70.2北229 231 229 230 233 246 251 250 24907-03 30 0.98 12.8 38 000191 235 234 235 236 247 246 246 242 155 3.9 0.1比23323022922923224424724524407-04 310.96 12.9 38000 南182 237 237 236 240 251 250 250 246 157 3.7 0.1342292282292:3424245)24:724608-01 59 0.64 11.8 32000 南187 234 233 233 234 256 255 255 250 155 3.5 0.12523024925525425308-02 6(0.58 11.9 32 000南187234233233 234. 257 256 256 250 156 3.4 0.1比234 227 225 225 230 249 225 254 253改造前02-08240.6012.538000南1062232272472452602672492612004.20.5北265 20258 25902-09 250.60 11.339 000南102233236233236.2522582472642054.20.8北224231234 252 246 265 263 256 26302-10 26 0.70 11. 13800096 223 226 240 224 237 245 232 260 198 4.2 0.6比215 223 230 238 230 243 251 240 26302-11 27 0.6011.5 38 000234 240 238 254 261 254 270 271 210 4.3 0.9比2192282332472412:5126425627803-16 60 0.70 12.239000 南104 242 241 224 252 240 247 263 298 218 5.5 2. 12472263 2903-17 61 0.60 11.8 39000 南99 241 244 255 239 251 256 260 288 216 5.1 1.6北234，241 247 257 252 263 279 270 273注:2月21号后(改造前)带电炉生产;改造前、后均为带1台2D7(打气量4 m'/min)循环(下转第57页)55第32卷化肥工业第4期分别取尿素合成塔出口物料的含氨样品100表2缩二脲加标液回收率试验mL于7个200mL烧杯中，置于电炉上加热浓缩。缩二脉加入量/mg缩二脲回收量/mg收率/%根据加热浓缩体积不同,分别测定缩二脲的吸光10.009.9499.420.0019.9399.7度。结果发现,100 mL样品溶液加热浓缩至40 ~30.0029.4098.660 mL时,测得样品缩二脲的吸光度最小。浓缩40.0040.48100.7不充分时,由于氨与铜离子生成深蓝色的铜氨络50.0049.2699.2离子，使测定缩二脲的吸光度偏大;而过度浓缩60.0060.22101.3时,由于尿素浓度增大,其沸点也随之升高,即样标回收率在98% ~ 102% ,故本法准确度较高。品溶液的温度随之升高,部分尿素会转变为缩二5.3对比试验脲,使测定结果偏高。因此选择将样品浓缩至50配制0.3%缩二脲标准溶液,其中含相同量mL为宜。的氨和尿素,分别用甲醇除氨法和加热浓缩除氨法进行比色测定,各重复3次,测定结果见表3。5问题 与讨论表3对比实验数据5.1 精密度试验测定结果/相对偏差/分析时间/分别配制含缩二脲0.1%、0. 3%、0.5%的3实验方法h种样品溶液其中含相同量的氨和尿素。各加入0. 3082.6720 mL样品溶液,按分析步骤操作,各重复测定6甲醇除氨法0.3113.677次,取吸光度平均值,结果见表1。3种溶液的变0.2913.00异系数均小于5% ,可见运用本法测定缩二脲含0. 302，0.67量的精密度很高。浓缩除氨法0.2971.01表1不同缩二脲浓度下的精密度0.3051.33缩二脲含量/%吸光度平均值标准偏差变异系数/%由表3可知,加热浓缩除氨法稳定性、准确0.10. 1040.002 84.5度、相对偏差都要优于甲醇除氨法,且分析时间大0.2090.01133.5幅度缩短,并有效降低了分析成本。0..0.3130.020 55.2回收率试验6结语分别在6个尿素合成塔出口液的样品中加入通过实验可知,加热浓缩除氨法精密度好、准不同量的缩二脲标液,测定缩二脲标液加人回收确度高操作简单快速、安全可靠,并可减少试剂率,结果见表2。消耗,适合尿素系统含氨样品中缩二脲的测定。由表2可知,对于不同缩二脲含量的样品,加(收稿日期2004 -06 -07)DD四00ooooo》oo0ooooDD00ooiooD0000000001010(上接第55页)元，冰机、铜泵各少开1台,节省电费86. 13万元。3经济效益分析改造后,塔出口温度明显下降,保证了系统安内件及系统存在的问题全、长周期运行,其主要经济效益如下(年生产时(1)压差大,不利于系统高负荷生产及节能间按330d、吨甲醇售价按200元计):降耗。(1)醇后气中Co含量平均下降1.0% ,相当(2)触媒使用早期回收热量过多,难以提高于每班多产2 t甲醇,年收益为396万元。进口CO含量,不利于产量的提高。(2)年节约触媒3炉,每炉按30万元计,共(3)气体有一定程度的偏流。节约90万元。在更换下炉触媒时选用大颗粒触媒并将原废(3)因系统压力下降约2.0 MPa,以每降1.0热回收器副线改成塔外换热器副线,以上问题有MPa节电6%计,则压缩可节省电费264.13万望得到改善。.(收稿日期2004-10 -07)57