全收率甲醇分离技术在100kt/a甲醇装置上的应用

第32卷第6期化学工业与工程技Vol 32 No 62011年12月Journal of Chemical Industry &. EngineeringDec. 2011全收率甲醇分离技术在100kt/a甲醇装置上的应用唐翠兰,张俊庆(大庆油田化工集团甲醇分公司,黑龙江大庆163411)摘要:介绍了全收率甲醇分离技术的特点以及在100kt/a甲醇装置的成功应用,实现了甲醇生产过程中合成循环气回路中液态、雾态和气态甲醇近100%全分离回收解决了甲醇生产过程中的一个瓶颈问题关键词:甲醇合成循环气全收率甲醇分离技术增产中图分类号;TQ351文献标识码:B文章编号:1006-7906(2011)06-0054-03Methanol separation technology with full recovery andits application in 100 kt/a methanol deviceTANG Cuilan, ZHANG JungingMethanol Branch Company of Daqing Oilfield Chemical Co. Ltd, Daqing 163411. China)Abstract: The characteristics of methanol separation technology with full recovery are presented, and the technologyhas been applied in 100 kt/a methanol device successfully. The liquid, fog and gas form methanol in synthetic circulatinggas circuit in the process of production is recovered almost 100 %, and the bottleneck in the methanol production has beenKey words: Methanol; Synthetic circulating gas; Methanol separation technology with full recovery; Yield increase1项目改造背景在关注一项甲醇分离新技术—全收率甲醇分离技甲醇分公司100kt/a一甲醇装置采用的是一段术,并于2007年9月和2008年9月先后2次派技蒸汽转化、二段纯氧转化、低压合成、三塔精馏的工术人员到河南、山西、安徽等6家化工生产企业进行艺路线,甲醇合成工序的甲醇冷却分离过程采用的了实地调研。通过调研,认为全收率屮醇分离技术是传统的40℃冷却、机械分离方式。2007年5月,是一项成熟的技术,应用企业数量近几年增加较快,分公司对一甲醇装置合成循环气中醇含量进行了分目前已在全国50余套单醇、联醇装置上应用,效果析得到的结果是循环气中甲醇体积分数0.9%,与良好。原设计比较,甲醇分离器出口的甲醇含量比设计值2技术改造方案的确定高出0.21%。造成该问题的主要原因是现有的冷为了确保改造路线的科学性,在充分调研的基却器出口温度为40℃,以及甲醇分离器分离效率础上,对目前国内现有的甲醇分离技术进行了比较低,这不仅造成合成塔入塔气中甲醇含量偏高,合成见表1表2反应转化率下降,同时影响合成循环气机组长期、稳收稿日期:20中国煤化工定运行,装置总体经济效益受到较大影响。作者简介:唐CNMHG专,工程师,现从事鉴于以上情况,分公司从2007年初开始,一直技术分析工作唐翠兰等全收率甲醇分离技术在100kt/a甲醇装置上的应用55表1各种甲醇分离器性能、原理、效果比较名称结构原理分离范围分离精度分离效率醇分出口气醇(液+雾+气),%体积分数,%机械式醇分拦截导分、旋分、丝网惯性分离液态甲醇和较大颗≥0.1m>0.8超滤式醇分导分、旋分、丝网拦惯性分离液态甲醇和较小颗截、滤芯过滤滤芯过滤粒雾状甲醇0.01m<850.6冷冻分离旋分、丝网拦截深冷分离液态甲醇+雾状甲醇+气态甲醇0.12~0.18全收率醇分号分分丝网拦惯性分离液态甲醇十雾状甲近10%<0.07表2一甲醇合成系统分离技术改造技术方案比较序号比较项目冷冻分离系统常规的水洗分离系统收率甲醇分离系统1设备数量果:2台换热器、台漠化1台分离器,2台注水,1合分离器,2台注水梨,1台锂制冷机2占地面积,m23土建工程量少少4公用工程需求量需增加循环水、蒸汽、电耗少量除盐水和电,循环水仪表风等消耗消耗少量除盐水和电耗量因水冷温度放宽而有所降低5操作控制点数量/个66操作难度较大较小较小7出口液相甲醇体积分数,%878出口气相甲醇体积分数,%0.120,49精馏过程蒸汽消耗不增加粗甲醇含量低,增加了蒸不增加,且节约萃取水用量汽消耗10气相出口带液情况无时有发生无11建设周期/年12总投资/万元130020013运行成本/万元40014年甲醇增产/t5000150015年效益/万元30081316投资回收期/年增产量少,投资少,建设17综合评价增产明显,效益较好,但周期短,效益不明显,回增产明显,效益好,建设周期建设周期长,投资大,运收的粗甲醇含量过低,对短,投资少,运行费用低,投资行费用高,投资回收期长精馏的影响较大,适合于回收期短煤制甲醇的生产工艺注:效益及投资回收期按甲醇售价平均2500元/t计算通过比对,得出了如下结论周期短,投资少,运行费用低,投资回收期短,建议a)常规的水洗分离技术投资小,建设周期短,但应用。增产少,效益不明显,尤其是回收的粗甲醇含量过通过以上分析,认为本次一甲醇装置合成系统低,对精馏生产有一定影响,适用于煤制甲醇,故建分离技术改造采用全收率甲醇分离技术方案可行。议不应用3全收率甲醇分离技术b)冷冻分离技术增产明显,效益较好,但建设3.1原理周期长,投资大,运行费用高,投资回收期长,虽然在全收率甲醇分离技术是将甲醇装置合成循环气二甲醇装置应用取得良好效果,但本次一甲醇装置中的甲醇成分不推荐应用T凵中国煤化工液态含量)近于100%的CNMHG一项专利技c)全收率甲醇分离技术增产明显,效益好建设术。它根据甲相小句任屈比例互俗的机理,以全·56·化学工业与工程技术2011年第32卷第6期收率甲醇分离器为主体设备,使用极少量水作吸收f)设备具有抗蜡功能,不会堵塞。剂,将水与冷却后的合成循环气进行逆向充分接触,g)设备服役期20年不检修。在塔内通过液相无级提浓,气相无级净化方式使循h)应用领域广泛,无论是大中小型、高中低压环气中夹带的甲醇气体大部分被水吸收、液化,并进的甲醇装置的循环气、弛放气、联醇尾气及任何气相行重力分离,从而达到降低合成气中甲醇含量并增中饱和的甲醇都近乎全部得到分离。加甲醇收率的目的i)清除Fe(CO)及醚、酸、醛,减少醇合成的副该项技术在甲醇生产过程早有应用,但因早期反应。的洗涤分离设备在使用过程中存在带水现象、塔底j)饱和含量的气态水可抑制甲醇脱水生成甲醚部排出液中甲醇含量偏低等问题,未得到推广的副反应,保持催化剂活性中心。全收率甲醇分离技术是在传统的洗涤分离技术4具体改造方案基础上,通过改进洗涤分离器内部结构,从而达到以此次一甲醇装置合成系统全收率甲醇分离技术往传统洗涤分离技术不能达到的技术指标。改进后改造以改善合成系统工艺性能、提高甲醇产量为出的洗涤分离技术解决了气相甲醇含量和液相甲醇含发点,具体方案是拆除合成系统原有的甲醇分离器,量不能兼顾的矛盾,使塔底部回收液中甲醇浓度达并在其基础上重新安装1台二合一的全收率甲醇分到65%~70%以上。该技术的关键点在于需要保离器。改造过程中新增的仪表控制系统依托原装置证气液两相逆流接触过程中的雾状高比表面积传的DCS系统,以方便现场和中控操作,确保系统安质,对洗涤分离器内件的传质效率提出了很高的要全运行。求,需要既可保证气液两相的充分接触,又同时尽可4.1改造后的工艺流程能地避免雾沫夹带。从原甲醇冷却器出来的合成循环气,全部进入新3.2特点增的全收率甲醇分离器中下部气体自下而上流经分全收率甲醇分离技术具有以下特点离器的分离层和复合填料层,与经过注水泵加压的自a)塔顶气相中甲醇体积分数小于0.05%上而下均匀喷淋在填料层的雾状除盐水进行充分接b)塔底液相中甲醇质量分数大于70%。触,循环气中剩余的大部分甲醇溶解在水中,形成质c)全塔总阻力小于0.04MPa。量分数约70%的粗甲醇,在新增分离器底部暂时储存d)强制分离 Porting值饱和含量的相平衡状态后与全收率甲醇分离器分离层出口质量分数约88%下的气态甲醇粗甲醇一起送闪蒸槽,闪蒸后送槽区储存。e)对水冷后气相温度要求不苛刻,可由通常354.2改造过程中所需设备℃以下放宽到55℃左右。见表3表3改造过程中所需设备序号名称5数量/台规格备注1全收率甲醇分离器142200m×21800mm×44mm外壳:16MnR+不锈钢复合板,内件:不锈钢2注水泵3DP60-1/16,8.0MP配套功率为13kW的变频电机5现场投用情况及效果情况下,年可增产精甲醇产量4000t,年增加收入一甲醇装置合成系统全收率甲醇分离技术改造810万元,扣除新增系统在运行过程需增加一些除项目于2009年5~6月在一甲醇装置检修期间实施盐水和电的消耗及固定资产折旧费用,实际年效益完成,现已投入使用,目前设备运行稳定。经分析测约700万元试,全收率甲醇分离器顶部气相甲醇体积分数由原7结语来的0.9%下降至0.051%,分离器中部采出的稀甲全收率甲醇分离技术在100kt/a一甲装置的成醇质量分数保持在1%~74%,在装置原料投料量功应用,实现了甲醇生产过程中合成循环气回路中保持不变的情况下,粗甲醇班产量最高可达146t,液态、雾态和气态甲醇的近100%全分离回收,解决日产量最高达到424t,每天可多产粗甲醇近20t,折了甲醇生产过程中的一个重要瓶颈问题。随着我国精醇12t,全年增加甲醇约4000t节能减排中国煤化工的“扩大装置规模6经济效益分析增产”模HCNMHG的创新成果在甲采用全收率甲醇分离技术后,在负荷不增加的醇行业将具有极大的推广空间