优化转化操作提高甲醇产量

第10期魏聚广等:优化转化操作提高甲醇产量43●优化转化操作提高甲醇产量魏聚广，魏学新,肖桂红,闫爱玲(濮阳龙宁化工有限责任公司,河南濮用457000)摘要:介绍了天然气制甲醇的基本原理和特点,重点介绍了水碳比对天然气转化的影响,以及调整水碳比、优化操作对转化气质量和甲醇产量的影响程度。关键词:转化;水碳比;甲烷;精甲醇中图分类号:TQ223. 121文献标识码:B文章编号:1003 - 3467(2007)10 -0043 -01此在满足T艺要求的前提下(不能因过低而析碳)1前言要尽可能减小水碳比。在天然气组分不变的条件濮阳龙宁化工有限责任公司前身为濮阳市甲醇下,减小水碳比会使转化反应<2)向逆反应方向进I ,单套天然气生产装置为国内第四套,设计能力为行,从而造成CO浓度增加,CO2浓度降低,新鲜气3万Va, 1998年新增原料气生产单元，天然气!水中CO2浓度过高会使甲醇合成反应气中因CO2的煤气混合生产甲醇是国内第套。天然气生产甲醇强吸附性能阻碍合成反应的进行,导致合成反应率是由天然气与蒸汽转化生成H2、CO、CO2,经升乐下降,同时生成的粗甲醇中含水量增J加,从而增加精在催化剂上反应生成粗甲醇,经过精馏装置得到精馏负担,能耗也相应增加。但CO2含量过低，会导甲醇的过程。甲烷的蒸汽转化反应是大然气生产甲致合成催化剂活性和转化率过低,所以控制水碳比醇的第- -道工序,采用一段转化法。天然气(主要的高低是关键性因素,- -般情况下,CO2的浓度维持成分为CH2)转化反应为甲醇的合成反应提供必要在3% ~6%即可。反应式如下:的原料,转化反应的效果直接影响合成反应的效果,CH。+ H2O=C0 +3H2-Q .(1)从而影响甲醇的收率。彩响天然气转化反应的主要CO +H20一-CO2 +H, +46. 29 kJ/mol (2)因素有压力、温度、水碳比、空速、催化剂的活性等。在一定压力和傩化剂作用下，气体中的C0、在甲醇生产过程中,每生产单位质量的精甲醇所耗CO2和H2反应生成CH,0FI,其反应式如下:天然气比较高,远超出设计值，但转化炉温度及其他CO +3H2一=CH,OH +Q(3)T.艺条件比较均衡稳定,我们决定从调整水碳比入CO2 +3H2一= CH,OH +H20 +Q(4)手,保证在低能耗下得到合理的合成新鲜气组分,提随着水碳比的降低,转化新鲜气中CO2浓度降高甲醇产量及保证装置安全平稳长周期运行。低,有利于合成反应(3),使合成的粗甲醇量增加,同时粗甲醇含水量降低,有利于粗甲醇精镏。2水碳比对甲醇合成的影响2.2调整 水碳比的效益生产中根据甲醇产量及转化新鲜气的组分分2.1天然 气制甲醇的特点水碳比是指进U气体中水蒸气数与烃类原料气析,先后多次调整炉温和水碳比,调整前后及精甲醇中碳原子总数之比,表示转化操作中新加入的工艺产量见下页表1。蒸汽的量,提高水碳比从化学平衡角度有利于甲烷从表1可看出，水碳比由4.0调至3.8,炉出门转化,而i且对抑制析碳有利;但水碳比提高,意味着温度提高6后,新鲜气组分发生了变化,残余甲烷水蒸气消耗量增加,多余水蒸气同样也在炉管中升含量由4.52%降至4.07% ,CO2含量由10. 65%降温，导敛能耗增l加,炉管热负荷提高,床层阻力增加;至9.86% ,C0含量山10. 98%提高至11. 56%,精同时高水碳比对转化催化剂的活性有抑制作用,因甲醇日产量由100 m'/d增加至105. 263 m'/d,天然收稿日期:2007-06- 15作者简介:魏聚广(1972-),男,从事化工项目开发工作,电话:(0393 )4615775转2148。河南化工44●HENAN CHEMICAL INDUSTRY2007年第24 卷设制氢装置转化反应部分的管道设计计邱瑞霞(中国石化集团济附石油化工⊥程公司.河南洛阳471003)摘要:介绍了 石油化工管道设计的-般设计流程,同时针对制氢装置转化反应区的典型布置进行了详细说明。尤其对这一装置材料选 用的特殊性一氢腐 蚀做了特殊说明。关键词:制氢装置;转化反应区;管逾;设计中图分类号:TE624文献标识码:B文章编号:+003 - 3467(2007 )10- 0044 -03 .在炼油厂中,制氢装置主要为加氢裂化、加氢精反牛器,在催化剂的作用下进一步使一氧化碳.水燕制等装置提供氢源。日前所用的主要方法为烃类转气等发生反应,然后根据不同的净化方法采用不同化法。在烃类转化法制氢中，转化反应区为其核心流程,常用的两种方法为常规净化法和PSA净化部分,其操作条件也比较苛刻:高温、中压临氢,因法.此处不再详述。从转化炉出米的转化气的热最此,做好这部分的管道设计|分重要。主要用来产生燕汽,从中乐气包米的汽包水经转化气蒸汽发生器后产生3.5 MPa蒸汽,一部分装置自1流程简介用,一部分送出装置。转化反应区的典型流程见下烃类转化法制氢流程为:从压缩机来的原料气页图1。(加氢下气、焦化干/ (等)或原料油泵来的原料油经2设备平 面布置原料预热炉升温至380 C ,进人加氢反应器发生反应，使大部分有机硫转化为无机硫后进人氧化锌脱设备平面布置时.首先应满足有关的防火、防硫反应器，在此氧化锌和硫化氢发生反应，脱去大部爆.建筑设计规范,如CB50160 - 92《石油化工企业分硫,然后在进入转化炉前,按一定的水碳比与 3.5设计防火规范》等,设备布置按SHJ11 - 89《石油化MPa蒸汽混合,经转化炉对流段加热至500心进入T. 企业工艺装置设备布置设计通则》的要求，具体炉辐射段,在催化剂的作用下发生反应,人部分烃类到转化反应区,多采川同类设备相对集中的流程式与水蒸气反应生成氢气.-氧化碳、二氧化碳等,出布置方式，转化炉温度为850C的高温转化气经转化气燕汽反2.1反应器集中布置生器换热后,温度降至360~380心后进入中温变换考虑到反应器检修、吊装、装卸催化剂的方便,表1水碳比及精甲醇产量调整后残余甲烷含量降至3.71% ,CO2 含氧由9.86%降至9.15% ,C0含量由12. 32%提高至负荷(标准状态)/m’.h 1 5 0005 0005 20012. 85% ,精甲醇产量由l05. 536 m'/d增至115. 556H20/C4.03.83.5m'/d,能耗降低5.26% ,按- -年有效生产天数300炉出口温度/心770781CH2/%4.524.073.71个生产H计算,每年增加精甲醇产量1388. 89 I,1 tC02/%10.659. 869.15精甲醇按市场价2 200元计算,每年增加产值305 .C0/%10. 9811. 5612. 85万元，效益相当可观,天然气单耗量/m'●t I 2001 1401 080精甲醇量/m3●d-I100105.263115.5563结束语气单耗由1 200 m'/t降至1 140 m'/1,精甲醇日产量通过调整水碳比,稳定控制转化炉出口温度,达增加5.263 m'/d,犬然气能耗降低5%。后来通过到稳产高产甲醇的H的,而H使能耗降低,取得了很计算分析,将水碳比降至3. 5(已低至设计值下限)，好的效果。