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天然气为原料生产甲醇的工艺流程和各工序控制要点.pdf

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天然气为原料生产甲醇的工艺流程和各工序控制要点 天然气法合成甲醇生产工艺举例 2．3．1工艺流程说明 (1)转化工段 由管网来的天然气压力为1．15mpa，温度为常温，其 硫含量为0．1ppm。经原料气压缩机升压至2．5mpa，进 入蒸汽转化炉预热到250℃，然后天然气与汽提塔顶出口汽 提蒸汽相混合，混合后的水碳比由汽提塔的蒸汽加入量调 节，使混合原料气的水碳比为3左右。然后再经对流段的原 料蒸汽混合气加热盘管加热至510℃，进入一段转化炉管内， 发生转化反应。在此，天然气与蒸汽反应生成h2、co、co2， 反应后出炉管的气体温度为800℃左右，出口ch4约为 3．0％。工艺气首先经过废热锅炉，产生3．9mpa的蒸汽。 然后经过锅炉给水加热器，将脱盐水加热至225℃，这时， 转化气去预精馏塔塔底再沸器，回收工艺气中的大部分低位 能，工艺气出预精馏塔塔底再沸器后经水冷分水后，即得到 新鲜合成气。 工艺流程图如下：(2)合成工段 合成气经合成气压缩机压缩，与循环气混合升压至 5．5mpa后，首先经过合成塔进出气换热器加热，进入合成 塔，合成气进塔温度为225℃左右，在此，合成气进行甲醇 合成反应，放出的热量用于产生蒸汽。反应后的气体出塔温 度为255℃，甲醇出口浓度为55％左右。出合成塔的高温气 体热量用于加热入塔合成气，然后经水冷至40℃左右，冷凝 分离出粗甲醇。不凝的气体经驰放少量惰性气体后，大部分 循环回合成气压缩机循环段，与新鲜气混合再进合成塔。弛 放气大部分返回至一段炉作燃料使用。ici反应器属等温型列 管反应器，反应热靠管外沸腾的水很快移走，产生3．9mpa 的饱和蒸汽。该蒸汽降压后和转化工段产生的 3．9mpa的饱和蒸汽一起过热到360℃，作为合成压缩 机驱动透平的动力，以及汽提塔的汽提蒸汽。 (3)精馏工段 预塔操作压力0．103mpa，粗甲醇送入预塔前须加热到 沸点70℃，然后在塔内分离成塔顶气和塔底液，塔顶气主要 是含甲醇的轻馏分，塔底再沸器用合成气加热保持塔底液在 沸腾状态。由于预塔顶引出的轻馏分量甚少，可考虑将其直 接送一段转化炉作燃料。预塔后甲醇的蒸馏采用节能型蒸馏 流程，即用两个串联的蒸馏塔实现甲醇的精馏，一塔在 0．61mpa运行，塔顶可获得120℃的甲醇馏出物，且作为 二塔再沸器热源。塔顶气冷凝后即成为高质量的甲醇产品， 其产量约占总产量的55％。塔底液在142℃左右通过上述料 釜液换热器降温到约91℃入二塔，二塔操作压力为 0．103mpa。 常压精馏塔塔底污水含甲醇≤0．1％。本流程将上述废 水大部分作萃取水循环用于预塔，余量则送往转化工段中的 汽提塔经汽提处理后，作除盐水回收，从而实现了甲醇蒸馏 过程中废水的零排放。 (4)蒸汽平衡 整个甲醇装置共有二处可副产蒸汽，一是一段转化后工 艺气，温度为800℃的转化废热锅炉；二是甲醇合成塔废锅。 两废锅副产蒸汽，它们的压力为3．9mpa，这些蒸汽再在一 段炉对流段中的蒸汽过热器过热至360℃左右，然后供中压 蒸汽用户——合成压缩机驱动透平以及汽提塔。合成压缩机 驱动透平为抽汽凝汽式，抽出的0．6mpa低压蒸汽供精馏、 脱氧槽等低压蒸汽用户用，中低压蒸汽管网与老厂联网，便 于互相调剂，稳定生产，节省投资。整个装置的冷凝液全部 回收，送往除盐水站净化处理。 2．3．2消耗指标 33每吨甲醇耗970．763m天然气，其中生产每吨甲醇 燃烧270m天然气，转 化天然气700．76m3，尾气量1200万~1300万m3甲 醇。第四部分主要设备 主要设备包括反应器、精馏塔、冷却换热设备、压缩机 和泵、催化剂等五类。其国产化前景分析如下: （1）反应器类 ①转化炉是合成气制备工序的核心设备,其国产化情况 也分三类:一是完全可立足于国产化的技术且国内已有类似 设备;二是可立足于国产化但国内尚无同类设备;三是实现中 小型的国产化,但大型化装置需进一步攻关。这三类方案均不 需开发或引进技术,见表9。 ②甲醇合成塔建议采用华东理工大学和兰州设计院合 作开发的甲醇合成塔型式,即多段径向冷激型甲醇合成塔或 绝热-管束型甲醇合成塔。 (2)精馏塔类多为浮阀塔,国内已完全可自行设计制造。 (3)冷却换热设备类均为普通的换热器,不需引进。 (4)压缩机类均为离心式,国内均能自行设计和制造。 (5)催化剂类均立足于国内自行生产的催化剂。