甲醇工藝流程介紹

1、前 言 本工藝為利用焦?fàn)t生產(chǎn)的剩余焦?fàn)t氣生產(chǎn)公稱(chēng)能力為20萬(wàn)噸/年的甲醇裝置。其內(nèi)容包括：空分、脫硫、轉(zhuǎn)化、壓縮、甲醇合成、甲醇精餾、甲醇罐區(qū)及相應(yīng)的公用工程?！　”竟に嚥捎肗HD脫硫技術(shù)和干法脫硫脫除焦?fàn)t氣中的無(wú)機(jī)硫和大部分有機(jī)硫組份，將總硫脫至0.1ppm以下，轉(zhuǎn)化則采用催化部分氧化法，在轉(zhuǎn)化催化劑的作用下制得合格轉(zhuǎn)化氣，轉(zhuǎn)化氣經(jīng)加壓后進(jìn)入甲醇合成。甲醇合成采用先進(jìn)的低壓甲醇合成技術(shù)，合成塔采用絕熱等溫甲

2、醇合成反應(yīng)器，選用兩臺(tái)合成塔。甲醇精餾采用節(jié)能型三塔精餾流程，,本工藝任務(wù)為：將焦?fàn)t氣（CO：6.20，CO2：2.20，H2：58.48，CH4：26.49，N2：4.00，Ar＋O2：0.60，H2S：250mg/m3(標(biāo))，COS：250mg/m3(標(biāo))，CmHn：2.00）通過(guò)氣體脫硫除去無(wú)機(jī)硫和有機(jī)硫，使其能夠作為轉(zhuǎn)化的原料氣，在轉(zhuǎn)化爐內(nèi)脫硫氣與空分來(lái)99.99％氧氣燃燒2H2+O2=2H2O放出熱供給CH4 + H2O =C

3、O + 3H2甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)得到組成 CO： 13.83， CO2 ：9.57 ，H2 ：73.17， CH4： 0.4， N2＋Ar： 2.64 ，H2S+COS ≤1ppm 的新鮮合成氣 ，在合成塔中發(fā)生CO＋2H２＝CH3OH與 CO2+3H2=CH3OH+H2O反應(yīng)，經(jīng)冷卻分離得到粗甲

4、醇?！　?粗甲醇中含有水及其他有機(jī)雜質(zhì)，需經(jīng)過(guò)精餾分離得 到99.95％的合格精甲醇產(chǎn)品。,,,,,,空分,氣柜,脫硫,壓縮,合成,精餾,罐區(qū),轉(zhuǎn)化,,,,,,,,,煤氣柜焦?fàn)t氣,氧氣,轉(zhuǎn)化氣,粗甲醇,精甲醇,甲醇工藝流程簡(jiǎn)圖,,,,,空分工段　　空分裝置采用高效的全低壓分子篩吸附前端處理技術(shù)和目前國(guó)際上先進(jìn)可靠的液氧泵內(nèi)壓縮流程，空氣壓縮機(jī)和空氣增壓機(jī)組成單系列空氣壓縮增壓機(jī)組，裝置的操作負(fù)荷調(diào)節(jié)

5、范圍可在70%~110%內(nèi)變化。流程先進(jìn)、技術(shù)成熟、運(yùn)行安全可靠、操作方便、能耗低。　　空氣壓縮機(jī)和增壓機(jī)采用汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)，根據(jù)全廠蒸汽平衡，采用全凝式汽輪機(jī)。,國(guó)際焦化公司空分系統(tǒng),,空壓機(jī)組,空冷塔,純化器,增壓透平機(jī)組,主換熱器,下塔,過(guò)濾器,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,過(guò)冷器,,,,,,主冷,上塔,,,,,,,泵,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,污氮放空,空氣,常壓氮?dú)?氧氣

6、,,去水冷塔,,,,,中壓氮?dú)?工藝流程簡(jiǎn)述　　壓縮、預(yù)冷和純化系統(tǒng)　　從入口空氣過(guò)濾器出來(lái)的空氣被去除了塵埃和其他機(jī)械雜質(zhì)后，經(jīng)過(guò)空氣壓縮機(jī)壓縮至約0.65MPa(A)進(jìn)入空氣預(yù)冷系統(tǒng)中的空冷塔，在其中被水冷卻和洗滌?！　〕隹諝忸A(yù)冷系統(tǒng)的工藝空氣進(jìn)入用來(lái)吸附除去水份、二氧化碳、碳?xì)浠衔锏目諝饧兓到y(tǒng)，純化系統(tǒng)中的吸附器由兩臺(tái)臥式容器組成。,,,,,,,分餾塔系統(tǒng)出空氣純化系統(tǒng)的潔凈工藝空氣，部分進(jìn)入冷箱內(nèi)的主換熱器，被

7、返流出來(lái)的氣體冷卻后進(jìn)入下塔底部，另一部分進(jìn)入增壓機(jī)增壓后，一部分進(jìn)入增壓透平膨脹機(jī)增壓端增壓冷卻后，進(jìn)入主換熱器，冷卻到一定溫度進(jìn)入膨脹機(jī)，膨脹制冷后進(jìn)入下塔底部，參與精餾；其余空氣經(jīng)增壓壓縮機(jī)壓縮冷卻后進(jìn)入主換熱器，回收液氧冷量液化，經(jīng)節(jié)流進(jìn)入下塔下部參與精餾。在精餾塔中，上升氣體與下流液體充分接觸，傳熱傳質(zhì)后，上升氣體中氮的濃度逐漸增加。純氮進(jìn)入下塔頂部的主冷凝蒸發(fā)器被冷凝，在氣氮冷凝的同時(shí)，主冷凝蒸發(fā)器中的液氧得到氣化。一部分液

8、氮作為下塔的回流液下流，其余液氮經(jīng)過(guò)冷后，送入上塔。在下塔中產(chǎn)生的液空及污液氮也經(jīng)過(guò)冷器過(guò)冷，節(jié)流后進(jìn)入上塔參與精餾，在上塔內(nèi)，經(jīng)過(guò)再次精餾，得到產(chǎn)品常壓氮?dú)?、污氮、產(chǎn)品液氧。液氧從冷凝蒸發(fā)器底部抽出，大部分進(jìn)入液氧泵，升壓后進(jìn)入主換熱器，經(jīng)復(fù)熱進(jìn)入用戶(hù)管網(wǎng)，另一部分送出冷箱作為液氧產(chǎn)品。,,,,,,脫硫工段　　脫硫的主要任務(wù)是脫除焦?fàn)t氣（CO：6.20，CO2：2.20，H2：58.48，CH4：26.49，N2：4.00，Ar

9、＋O2：0.60，H2S：250mg/m3(標(biāo))，COS：250mg/m3(標(biāo))，CmHn：2.00）中硫（主要包括無(wú)機(jī)硫和有機(jī)硫），使其能夠作為轉(zhuǎn)化的原料氣，脫硫工段由濕法脫硫和干法脫硫兩部分組成?！　穹摿蜻x用NHD（聚乙二醇二甲醚）溶液。NHD脫硫是一種物理吸收。主要原理是NHD在常溫下可選擇性吸收H2S氣體，并能吸收其中的大部分有機(jī)硫，以減輕干法脫硫的壓力。,NHD脫硫主要設(shè)備有脫硫塔、再生塔。兩塔全部采用填料塔?！　「煞?/p>

10、脫硫是先進(jìn)行鐵鉬加氫轉(zhuǎn)化，將有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫，再先后利用錳礦脫硫劑和氧化鋅脫硫，使焦?fàn)t氣中總硫含量小于0.1ppm，達(dá)到轉(zhuǎn)化和甲醇合成的要求?！　「煞摿虻脑O(shè)備很少，主要有鐵鉬轉(zhuǎn)化器、錳礦脫硫槽和氧化鋅脫硫槽。,脫硫塔,分離器,鐵鉬預(yù)轉(zhuǎn)化器,鐵鉬預(yù)轉(zhuǎn)化器,鐵鉬轉(zhuǎn)化器,氧化鋅槽,氧化鋅槽,氧化錳槽,氧化錳槽,氧化錳槽,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

11、,,,,,,焦?fàn)t氣,去轉(zhuǎn)化,來(lái)自轉(zhuǎn)化,去轉(zhuǎn)化,,,原料氣流程　　從壓縮工段來(lái)的40℃、2.65MPa（A）的焦?fàn)t氣，與NHD溶液在脫硫塔內(nèi)充分接觸，焦?fàn)t氣中的無(wú)機(jī)硫（H2S）和大部分有機(jī)硫溶解于NHD溶液中從脫硫塔頂部出來(lái)，此時(shí)焦?fàn)t氣總硫含量為95 mg/Nm3，其中無(wú)機(jī)硫?yàn)?.1514 mg/Nm3，其余為有機(jī)硫。經(jīng)過(guò)氣液分離器分離出焦?fàn)t氣夾帶的液體后送往轉(zhuǎn)化工段，在加熱爐中進(jìn)行預(yù)熱，溫度達(dá)到350℃，返回脫硫工段進(jìn)行干法脫硫，焦?fàn)t

12、氣首先通過(guò)裝有鐵鉬加氫轉(zhuǎn)化催化劑的鐵鉬加氫轉(zhuǎn)化器，在轉(zhuǎn)化器中有機(jī)硫在催化劑的作用下與其中的氫氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化成無(wú)機(jī)硫H2S，而后焦?fàn)t氣進(jìn)入裝有錳礦脫硫劑的錳礦脫硫槽，焦?fàn)t氣在通過(guò)錳礦脫硫槽時(shí)與錳礦充分接觸，焦?fàn)t氣中的大部分H2S與錳礦中的MnO反應(yīng)，出口焦?fàn)t氣中的總硫含量可以達(dá)到3~5 mg/Nm3，焦?fàn)t氣進(jìn)入裝有氧化鋅脫硫劑的氧化鋅脫硫槽 與氧化鋅脫硫劑充分接觸，焦?fàn)t氣中的各種形態(tài)的硫與氧化鋅反應(yīng)生成ZnS，其出口的總硫含量小于0.1ppm

13、，經(jīng)過(guò)干法脫硫的350℃、2.40MPa（G）焦?fàn)t氣送往轉(zhuǎn)化工段進(jìn)行轉(zhuǎn)化。,,,,,脫硫塔,閃蒸槽,換熱器,富液分離槽,水冷器,換熱器,貧液泵II,貧液泵I,再生塔,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,煮沸器,,,,,去焦?fàn)t氣,去硫回收,,,,,溶液流程從脫硫塔底部出來(lái)的NHD富液（2.6MPa，29.4℃）經(jīng)過(guò)出口的調(diào)節(jié)閥減壓至0.8MPa(G)，進(jìn)入閃蒸槽，閃蒸出溶解的CO、H2、CH4、CO2

14、。閃蒸氣送往壓縮工段，經(jīng)原料氣壓縮機(jī)加壓后與原料氣混合送至脫硫塔入口。閃蒸后的NHD富液（0.8MPa，30℃）進(jìn)入貧富液換熱器I，與貧液換熱后溫度為80℃，進(jìn)入富液分離槽分離出其中的氣相，閃蒸氣進(jìn)入再生塔，經(jīng)過(guò)分離的NHD富液進(jìn)入貧富液換熱器II與出再生塔的貧液進(jìn)行換熱，富液被加熱到130℃進(jìn)入再生塔，進(jìn)行減壓加熱再生。再生后為NHD貧液為147℃、0.09MPa（G）進(jìn)入貧富液換熱器II與富液換熱，出換熱器,100℃的貧液進(jìn)入貧液

15、泵I加壓至0.5MPa(G)，加壓后的貧液進(jìn)入貧富液換熱器I，出換熱器的貧液被冷卻到50℃，貧液進(jìn)入貧液水冷器被新鮮水冷卻到25℃。貧液進(jìn)入貧液泵II加壓，進(jìn)入脫硫塔上部。NHD富液在再生塔中解析出各種溶解的氣體，再生氣（0.08MPa(G)、110.7℃）從再生塔頂出來(lái)入再生氣冷卻器被循環(huán)水冷卻到40℃，氣體中的水蒸汽大部分被冷凝下來(lái)，進(jìn)入再生氣冷卻器下部的分離器，從分離器出來(lái)的酸性氣體送往硫回收裝置。因其中含有大量的可燃?xì)怏w可以用

16、作硫回收裝置的燃料。,轉(zhuǎn)化工段　　本工段的任務(wù)是將原料氣中的甲烷轉(zhuǎn)化成合成甲醇所用的有效氣體CO和H2。本裝置采用加壓催化部分氧化法。焦?fàn)t氣催化部分氧化法，是將焦?fàn)t氣中的氧烴類(lèi)（甲烷、乙烷等）進(jìn)行部分氧化和蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)，在轉(zhuǎn)化爐中首先發(fā)生H2、CH4與O2的部分氧化燃燒反應(yīng)，然后氣體進(jìn)入催化劑層進(jìn)行甲烷、乙烷等與蒸汽的轉(zhuǎn)化反應(yīng)。所以這個(gè)方法也稱(chēng)為自熱轉(zhuǎn)化法?！　∩a(chǎn)原理可以簡(jiǎn)單解釋為甲烷、蒸汽、氧混合物的復(fù)雜的相互作用： 第一階段

17、為部分氧化反應(yīng)，主要是氫氣與氧接觸發(fā)生燃燒氧化反應(yīng)生成H2O。第二階段為水蒸汽和二氧化碳氧化性氣體在催化劑的作用下，CH4進(jìn)行蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng) ?！　∞D(zhuǎn)化反應(yīng)在有鎳催化劑作用下，反應(yīng)速度加快，反應(yīng)溫度降低，反應(yīng)平衡溫距減小到1～5℃，在960℃殘余CH4<0.4%。,,,,,飽和塔,三分,加熱爐,轉(zhuǎn)化爐,低廢,加熱器III,加熱器I,水冷器,二分,高廢,加熱器,一分,,,,,,,,,,,,,,,

18、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,脫硫氣,,,,,,氧氣,去合成壓縮,高壓蒸汽,低壓蒸汽,工藝流程簡(jiǎn)述自脫硫工段來(lái)的焦?fàn)t氣（350℃、2.4MPa(A)），進(jìn)入轉(zhuǎn)化工段飽和塔內(nèi),與塔頂下來(lái)的循環(huán)熱水接觸，使焦?fàn)t氣被水蒸汽飽和，使出塔氣H2O/干氣比達(dá)到0.591:1。飽和塔內(nèi)循環(huán)的熱水為本工段回收的工藝?yán)淠骸３鲲柡退幕旌蠚饨?jīng)蒸汽混合器。 再進(jìn)入加熱爐的一段預(yù)熱器,溫升至500℃，進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐頂部噴嘴?？辗炙蛠?lái)的壓力3.0MP

19、a(A)的純氧氣及6.4MPa(G)次高壓過(guò)熱蒸汽（480℃）按比例進(jìn)入混合罐中，由混合罐出來(lái)的H2O/O2比為1：1比例混合，富氧氣進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐頂部噴嘴外層夾套，焦?fàn)t氣蒸汽混合氣與 富氧氣經(jīng)噴嘴噴出，H2和O2立即發(fā)生氧化反應(yīng)，在爐膛頂部燃燒，火焰中心溫度達(dá)1050～1150℃，高溫氣體隨即向下進(jìn)入轉(zhuǎn)化催化劑床，發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)： CH4 + H2O =CO + 3H2 –Q此反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。轉(zhuǎn)化爐出口溫度約為950℃，壓力2.26MP

20、a(A),再依次進(jìn)入高壓廢鍋、低壓廢鍋和鍋爐給水加熱器，轉(zhuǎn)化氣溫度降為190℃，進(jìn)入分離器Ⅰ分離出工藝?yán)淠海俳?jīng)脫鹽水加熱器、水冷器，轉(zhuǎn)化氣溫度降至40℃進(jìn)入分離器Ⅱ、Ⅲ分離除去冷凝水后，送合成氣壓縮機(jī)升壓去甲醇合成。,甲醇合成　　本裝置采用國(guó)際上先進(jìn)的低壓甲醇合成技術(shù)，合成塔采用絕熱等溫甲醇合成反應(yīng)器。選用兩臺(tái)合成塔。甲醇合成塔為列管式等溫反應(yīng)器，管內(nèi)裝有銅基甲醇合成催化劑，管外為沸騰鍋爐水?！　?

21、 產(chǎn)出粗甲醇主要組成為　　 CH3OH:84.8% H2O:14.4%,工藝流程簡(jiǎn)述 來(lái)自甲醇合成氣壓縮機(jī)的合成氣（5.3MPa(A)），經(jīng)過(guò)入塔氣預(yù)熱器加熱到220℃，進(jìn)入甲醇合成塔內(nèi)，甲醇合成氣在催化劑作用下發(fā)生如下反應(yīng)： CO+2H2=CH3OH+Q 　　CO2+3H2=CH3O

22、H+H2O+Q　　反應(yīng)放出大量的熱，通過(guò)列管管壁傳給鍋爐水，產(chǎn)生大量中壓蒸汽（2.5MPa飽和蒸汽），減壓后送至蒸汽管網(wǎng)。副產(chǎn)蒸汽確保了甲醇合成塔內(nèi)反應(yīng)趨于恒定，且反應(yīng)溫度也可通過(guò)副產(chǎn)蒸汽的壓力來(lái)調(diào)節(jié)?！　〖状己铣伤鰜?lái)的合成氣，經(jīng)入塔氣預(yù)熱器，甲醇水冷器，進(jìn)入甲醇分離器，粗甲醇在此被分離。分離出的粗甲醇進(jìn)入甲醇膨脹槽閃蒸，被減壓至0.4MPa后送至粗甲醇罐，然后泵送至精餾裝置。甲醇分離器分離出的混合氣去合成氣壓縮機(jī)。　　從甲醇分

23、離器出來(lái)的循環(huán)氣在進(jìn)入壓縮段前排放一部分弛放氣，以保持整個(gè)循環(huán)回路惰性氣體恒定。弛放氣與甲醇膨脹槽頂部排出的膨脹氣都去轉(zhuǎn)化系統(tǒng)作為燃料被消耗。,,,緩沖罐,合成塔A,水冷器A,汽包,膨脹槽,水洗塔,,,,,入塔氣預(yù)熱器A,,,,,,,,,,,,,,分離器,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,合成氣,蒸汽,去壓縮,去精餾,去轉(zhuǎn)化,,合成裝置B,,,,,鍋爐水,,甲醇精餾本裝置

24、采用節(jié)能型三塔精餾流程，與雙塔流程相比較，其主要區(qū)別在于三塔流程采用兩個(gè)主精餾塔，一個(gè)加壓操作（0.6～0.7MPa），一個(gè)常壓操作，用加壓塔塔頂蒸汽冷凝熱作常壓塔塔底再沸器熱源，從而可減少蒸汽消耗和冷卻水消耗，能耗比雙塔流程低10％～20％。三塔流程的特點(diǎn)是：能生產(chǎn)高純度無(wú)水甲醇（甲醇含量可達(dá)到99.95％以上）；同時(shí)不增加甲醇的損失量，甲醇回收率可達(dá)99％以上；在不增加甲醇損失量的基礎(chǔ)上，從甲醇產(chǎn)品中分出有機(jī)雜質(zhì)，特別是乙醇；能合

25、理利用熱能。,,,,,預(yù)塔,加壓塔,常壓塔,回流槽,回流槽,回流槽,泵,泵,泵,泵,,,,,,,,,,煮沸器,,,,煮沸器,,,煮沸器,煮沸器,,,,,換熱器,,,,,,,,,,,,,,,,,,冷凝器,,,,,,,,,,,,,,,冷凝器,,,,,,,,冷凝,冷凝,,,,預(yù)熱器,,,,,,冷凝,,,去槽區(qū),粗甲醇,工藝流程簡(jiǎn)述來(lái)自甲醇合成裝置的粗甲醇（40℃，0.4MPa），通過(guò)預(yù)塔進(jìn)料泵，經(jīng)粗甲

26、醇預(yù)熱器加熱至70℃，進(jìn)入預(yù)精餾塔，預(yù)塔再沸器用0.4MPa(A)的低壓蒸汽加熱，低沸點(diǎn)的雜質(zhì)如二甲醚等從塔頂排出，冷卻分離出水后作為燃料氣；回收的甲醇液通過(guò)預(yù)塔回流泵作為該塔回流液。預(yù)精餾塔底部粗甲醇液經(jīng)加壓塔進(jìn)料泵進(jìn)入加壓精餾塔，加壓塔再沸器以1.3MPa(A)低壓蒸汽作為熱源，加壓塔塔頂餾出甲醇?xì)怏w（0.66MPa(A),122℃）經(jīng)常壓塔再沸器后，甲醇?xì)獗焕淠状蓟氐郊訅核亓鞑郏徊糠志状冀?jīng)加壓塔回流泵, 回到加壓精餾塔