煤基甲醇制烯烃项目中合成气制甲醇装置的改造方案

第44卷第3期煤化工Vol 44 No. 32016年6月Coal Chemical IndustJun.2016煤基甲醇制烯烃项目中合成气制甲醇装置的改造方案赵代胜(中国神华煤制油化工有限公司北京工程分公司,北京100010)摘要针对某煤基甲醇制烯烃项目中甲醇合成装置反应器内取热能力不足,循环器压缩机超负荷运行等问题,进行了原因分析及技术改造。通过新增甲醇合成回路利用上游气化装置的富余产能为甲醇合成提供原料气,解决了上述问题,实现了合成气制甲醇装置总产能由原来的5500t/d增加至6000t/d关键词煤制烯烃,合成气制甲醇,装置改造净化槽,稳定塔,氢回收文章编号:10059598(2016)-03-02404中图分类号:TQ221.2文献标识码:B煤基甲醇制烯烃技术是一种以煤为基础原料经由甲醇合成器,在此生成甲醇并回收反应热,反应热可甲醇制取低碳烯烃的新技术,该技术以相对廉价的副产1.8MPa-23Ma的饱和蒸汽。出第一甲醇合成器煤代替石油,生产低碳烯烃2),有利于降低我国对海的物流换热冷却后,进入第一气液分离器,分离出的外石油的依赖程度。合成气制甲醇装置是煤基甲醇液相进人闪蒸槽,分离出粗甲醇;气相与来自合成气制烯烃必不可少的中间环节,甲醇装置高效稳定运压缩机的第二股合成气进人循环气压缩机,经压缩及行,才能保证下游甲醇制烯烃(MTO)装置、烯烃分离及换热后,进入第二甲醇合成器,在高活性的铜基催化聚合装置的稳定运行。神华集团某煤基甲醇制烯烃项剂作用下,高选择性地生成甲醇并回收反应热,反应热目投产以来,其合成气制甲醇装置一直未能满负荷运副产1.8MPa~2.3MPa饱和蒸汽。出第二甲醇合成器行,该装置的循环气压缩机等部分设备也长期处于超的物流换热后,进人第二气液分离器,液相进入闪蒸负荷运行的状态,严重影响了企业经济效益的进一步槽,分离出粗甲醇,气相与第一股合成气一起进人第提高,并对整个装置的长周期安稳运行构成威胁。为此,甲醇合成器。为了防止惰性气体如甲烷、氮气、氩气在深刻剖析原因的基础上,提出了针对性的解决方案。等在系统中积累,进入第一合成反应器的循环气连续地从第二气液分离器引出一部分气体即弛放气。1改造前合成气制甲醇的工艺流程合成气制甲醇装置存在合成气压缩机循环段神华集团某煤基甲醇制烯烃项目中原合成气制超负荷运行的现象,经分析原因为:两台合成塔换热甲醇装置主要流程示意图见图1。面积不足以移走反应热,导致热量后移,合成塔催化合成气经合成气压缩机压缩后分为两股。第一股剂床层温度偏高;两台合成空冷器空气侧环境设计合成气与出第二气液分离器的循环气换热后,进入第温度偏低,再加上合成塔的反应热后移,导致换热面积第一甲醉不够;合成结蜡现象严重;合成反应达不到专利商所提合成器离供的物料平衡数据,循环气平均分子量较专利商物料合成气一闪蒸气璐机机四惠酒平衡增大,导致合成气压缩机循环段长期超负荷运行。粗甲摩2甲醇合成装置改造方案她放气-离【成针对原合成气制甲醇装置存在的问题,改造方案图1原合成气制甲醇生产工艺流程示意图主要内容包括:(1)增加一条新的甲醇合成回路,包括收稿日期:2016-03-03中国煤化工作者简介:赵代胜(99)男山东淄博,高级工程师在读研究生192年本HCNMHG工专业,主要从事煤化工、石油化工领域的研究,E-mail:zhaodaishengecsclc.com。2016年6月赵代胜:煤基甲醇制烯烃项目中合成气制甲醇装置的改造方案新的合成气压缩机和循环气压缩机等,新甲醇合成回后被分离下来,合成气离开除蜡器后进一步冷却至路的生产能力为1630t/d,原甲醇合成回路的生产40℃,进入新增气液分离器。新增气液分离器分离出能力降至4370t/d,在总生产能力由5500t/d(原设的粗甲醇、除蜡器分离下来的液态混合物送入原甲醇计值)增加至6000/d的同时,降低原循环气压缩机合成回路闪蒸槽。为了防止除蜡器分离下来的石蜡、的负荷及原合成回路反应器的取热量;(2)利用上游气甲醇液态混合物冷凝析出固体,该管线需要保温伴化装置的富余产能,为甲醇生产能力的增加提供所需热,保证工艺介质温度在90℃以上。新增气液分离器原料气,与原合成气制甲醇装置共用净化槽系统、稳分离出的循环气压力约为7.0MPa,进入新增循环气定塔系统和氢回收系统,最大限度节省改造费用。压缩机压缩至7.62MPa后,与新增甲醇合成回路的甲醇合成系统预留地可以满足此次改造的用地原料合成气汇合。为了防止惰性气体在新增甲醇合成需要,足以布置1套1630t/d新甲醇合成系统;压缩回路中的累积,出新增气液分离器的气相会引出一股厂房可向西扩展,布置1台新增的合成气/循环气压气作为弛放气。新增甲醇合成回路的粗甲醇及原合成缩机及透平;在第二循环水B启动1台小的循环水回路的粗甲醇在闪蒸槽内闪蒸,除去粗甲醇中的大部泵,即能满足新增甲醇合成系统的循环水量要求;合分溶解气体,闪蒸汽作为原料气引出界区,粗甲醇进成系统的车间变电所只需增加低压配电盘即可满足步处理后,作为下游MT0装置的进料。原甲醇合成要求。本着装置改造利旧原则,考虑甲醇合成回路部回路的流程前已提及,此处不再赘述。分系统存在剩余负荷,新增甲醇合成系统的技改方案充分考虑与原甲醇合成系统的有机结合,并尽量减少3改造的影响分析及预期效果对老系统的改造;甲醇合成装置包括压缩工序、甲醇合成工序。压缩工序的合成气/循环气联合压缩机与3.1对共用设备的影响分析原有合成回路压缩机布置在一起,需要对压缩机厂房由于改造新增的合成回路与原有合成回路共用进行扩建。新增的甲醇合成回路与原有合成回路共用净化槽系统、稳定塔系统和氢回收系统,且总的甲醇净化槽系统、稳定塔系统和氢回收系统。改造后工艺生产能力由5500t/d提升至6000t/d,因此改造后流程示意图见图2。会对共用设备产生一定影响。3.1.1净化槽系统合成器」分离器改造后净化槽每小时处理原料气量由506040m3r闪蒸汽合成气循环气蒸增加至59120m,增加了约10%由于原料气已经过粗甲醇上游净化装置脱除有害物质,甲醇装置净化槽系统起合成弛放气一三气液第二甲的作用是防止前端净化装置来的原料气不正常,引起弛放气甲醇合成催化剂中毒。因此,初步判断处理气量增加也备含成图器-断a约10%,不会影响净化槽系统的正常运行。3.1.2稳定塔系统「新增循环改造后稳定塔系统处理粗甲醇的量增加了约10%另外粗甲醇的质量略有变化。改造主要是对稳定塔系图2改造后合成气制甲醇装置工艺流程示意图统的稳定塔再沸器、稳定塔回流冷却器、MT0级甲醇压缩工序包括合成气的压缩和循环气的压缩,按冷却器等换热器的热负荷及塔盘的负荷造成影响联合压缩机设计。原料合成气分为两股,一股去原甲改造后上述设备的负荷与设计负荷的比较见表1醇合成回路的合成气压缩机,另一股去新增合成气压表1稳定塔系统设备负荷缩机。去本项目的合成气在约30.5:30下匚设备名称设计负荷/W改造后负荷/W进入新增合成气压缩机增压至7.85MPa(A),与来自稳定塔再沸器新增循环气压缩机的循环气汇合并预热后,进入新增稳定塔回流冷却器8.23甲醇合成器,发生甲醇合成反应。新增甲醇合成器出MTO级甲醇冷却器11.58口气体在回收热量后冷却至约106℃,其内副反应产中国煤化工生的石蜡及部分甲醇在此温度下冷凝液化,与工艺气通过表1CNMH(器的热负荷起进入除蜡器中液态的石蜡及少量甲醇经除蜡器提升10%-12%原设计中规定装置的操作上限为110%26煤化工2016年第3期负荷,塔盘的操作弹性一般在60%-120%。因此初步判成回路排放至氢回收系统的弛放气量约4600m3/h断,改造不会影响稳定塔系统的3台换热器及稳定塔通过以上比较可以看出,改造后排放至氢回收系统的的正常操作,但稳定塔系统的操作弹性将会降低稳总弛放气量与改造前基本维持不变,因此不会影响氢定塔系统长期处于最大负荷运行。回收系统的正常运行。3.1.3氢回收系统3.2对原甲醇合成装置的影响为防止惰性气体在系统中积累,新增甲醇合成表2是改造方案实施后对原甲醇合成装置关键回路及原甲醇合成回路都要连续排放弛放气,弛放设备的影响分析。由表2可以看出,与目前现场运行气中的氢气通过氢回收系统回收后,返回合成回路。情况相比较,改造方案实施后,表中所列所有设备的改造后新增合成回路弛放气量约5400m3/h、原负荷均显著降低。同时,与设计负荷相比,除个别设备合成回路弛放气量约40400m3/h,改造后总的弛放气外,大部分设备在改造后负荷均低于设计负荷。量约45800m/h。目前现场实际操作工况下,甲醇合改造后合成气压缩机处理能力出现较大的富余表2原甲醇合成装置关键设备改造前后负荷对比设备名称设计负荷现场负荷改后负荷改后/设计改后/现场合成气压缩机10240kW9815KW7860kW0.77循环气压缩机10935kW0.681合成塔277.32GJ/h156.98GJ/h145.60GJ/h0.530.931中间换热器493.71GJ/h542.25GJ/h373.42GJ/h2中间换热器477.81GJ/h484.09GJ/h338.74GJ/h0.701空冷器217.65GJ/h305.89GJ/h218.40GJ/h2空冷器162.92GJ/h318.74GJ/h219.45GJ/h1.351水冷器60.04GJ/h61.34GJ/h58.24GJ/h2水冷器54.64GJ/h81.17GJ/h64.73GJ/hl.18量。但如不增加新的合成气压缩机,则原合成气压缩4结论机将超设计负荷约15%,原因如下:(1)甲醇装置产能由5500t/d改为6000t/d,消耗净化气量增加;(2根据神华集团某煤基甲醇制烯烃项目合成气制氢回收工序返回氢气量由15678m/h改为30000甲醇装置存在的反应器内取热能力不足、循环气压缩m/h,返回氢气量增加;(3)现场气体分子量(10.70)机长期超负荷运行、甲醇生产能力难以达到设计要求比设计值(10.66)大。因此,尽管改造后合成气压缩等问题,在剖析原因的基础上,结合原甲醇装置预留机处理能力出现较大的富余,仍建议增加新的合成气有足够的场地及相关装置存在富余能力等有利条件压缩机。对于原循环气压缩机改造后其超负荷运行状提出了针对性改造方案。改造完成后,原合成气制甲况大大改善,增加新的合成回路后,原循环气压缩机醇装置的甲醇生产能力由5500t/降至4370t/a,基本不超设计负荷。由于原合成气制甲醇装置的合成使得其反应器内取热器能够满足取热要求同时避免塔换热面积不够,实际运行负荷远小于设计负荷,因此原循环气压缩机的超负荷运行;新增合成气制甲醇装设计负荷仅作参考,现场负荷才是反应器移走反应热置甲醇生产能力为1630t/d,总的甲醇生产能力提的实际能力。由于合成塔目前处于较高的运行温度,改升至600t/d。改造完成后,新老甲醇合成回路的共造后的运行温度、气量都有所下降,合成气侧导热系用设备基本能够满足进料增加的需要原甲醇合成反数下降,因此移走热量能力比目前现场运行值略低。应器取热能力可与相应的甲醇生产能力适应,原甲醇改造后模拟负荷已接近现场负荷的95%,即原合成塔合成回路的循环气压缩机负荷降至设计能力,原甲醇基本处于满负荷运行状态。改造后中间换热器负荷低合成装置存在的问题得以根除。于设计值,设备裕量足够大。空冷器负荷低于现场运行值(但比设计值高)出口工艺气温度与现场运行值相参考文献H中国煤化工比,会有下降,即空冷器的裕量足够大。水冷器负荷与[1]吴秀章现场运行值接近(但比设计值高),设备裕量足够大。CNMHG.北京:化学工业出版社,201416年6月赵代胜:煤基甲醇制烯烃项目中合成气制甲醇装置的改造方案2]中华人民共和国国家统计局中国统计年鉴[M].北京:[3]李志庆,赵红娟,王宝杰,等煤基甲醇制烯烃技术进中国统计出版社,2013展及产业化进程[石化技术与应用,2015(2):180-184Technical Proposal for Revamping of the Methanol Synthesis Plant of a Coal BasedMethanol to Olefins ProjectZhao DaishengBeijing Branch, China Shenhua Coal-to-Liquid Chemical Co, Ltd, Beijing 100010, China)Abstract The methanol synthesis plant of a coal based methanol to olefins project cannot run at full capreason analysis and field conditions, a technical proposal is made to solve the existing problem of a methanol synthesis plant,including the defect of reactor heat removal capability, the severe overload of recycle gas compressor, etc. After the optimizationby adding methanol synthesis loop and utilizing the surplus capacity of the upstream gasification plant to provide feed gas formethanol synthesis, the above problems are solved and the total capacity of methanol synthesis plant is increased from 5 500 t/dto 6 000 t/dKey words coal-to -olefins, methanol synthesis from syngas, unit revamping, septic tank, stabilization tower,hyd十“+“+++-“-“+“+-+“十“+“+“+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+“+++(上接第18页)Impact Analysis of Coal to Polypropylene Development on Oil to PolypropylenePlanning Department of Luoyang Petrochemical Complex, SINOPEC, Luoyang Henan 471012, China)Abstract In recent years, coal to olefin technology has developed rapidly, expanding production capacity, and thetraditional oil to polypropylene market share is shrinking gradually. This paper analyzes the coal to olefin capacity anddistribution, propylene raw material form, supply and demand, cost, price and other market conditions. It puts forwardsuggestions about benign development of coal to olefin and countermeasures of the traditional oil to olefin: build the regionalspecial polypropylene material base, regional optimization for product, etcKey words coal to polypropylene, oil to polypropylene, capacity, raw material, supply and demand, cost, price示示示示示出示出示出示出示示忠示出出示出出示出示出示出示小出柳柳坐出出种出举示示举示业示示如何写好中英文摘要1、文摘应包含正文的要点。一般来说文摘应包含研究对象(目的),研究方法(所用的设备、材料),结果与结论。2、文摘要尽量简短,尽可能删掉课题研究的背景信息。3、文摘中出现的数据应该是最重要、最关键的数据。4、不需要自己标榜自己的研究成果。5、二次文献信息应脱离原文而独立存在,因此文摘中不能出现图表参数。6、文摘中的内容应在正文中出现,文摘不能对原文进行补充和修改。7、文摘中的缩写名称在第一次出现时要有全称中国煤化工8、文摘句子应尽量简短。CNMHG