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1998年第3期化工设计13

综述
评论以天然气为原料制甲醇装置工艺方案

蒋德军郑明峰唐宏青中国石化兰州设计院兰州730060

摘要以天然气为原料的10万t/a甲醇装置,对其合成气制备工序的七种工艺流程、甲醇合成工序的
两种工艺流程、甲醇精馏工序的两种工艺流程作详细的流程模拟计算与分析;并在此基础上确定七种基本工
艺方案,进行全系统的流程模拟计算,得出主要消耗定额、能量消耗、装置投资和产品成本;同时分析了工艺技
术和主要设备的国产化前景,认为“加热型两段转化工艺+管束式合成塔流程+两塔精馏”的基本工艺方案,
是目前国产化最好的选择。
关键词天然气制甲醇流程模拟工艺方案国产化

某化工厂拟在近期内筹建以天然气为原料的接提供一段蒸汽转化所需的热量,一段炉基本上
10万t/a甲醇装置。为了配合装置的工程设计和不需外界加热,被称为无焰一段转化炉。根据原
工程建设,受石化总公司技术开发中心委托,中国料进入转化炉的方式,又分串联型和并联型两种
石化兰州设计院应用流程模拟技术,对以天然气工艺。
为原料制甲醇装置的工艺流程进行计算分析,为112甲醇合成
有关方面决策提供参考。(1)多段冷激式合成工艺采用固定床4段
本工作在关键技术国产化的前提下,选择和冷激式绝热轴向流动合成塔;
确定技术先进可靠、能量利用合理、经济上有竞争(2)管束式合成工艺采用管束式副产蒸汽
力的工艺技术方案。等温反应器。
113甲醇精馏
1甲醇工艺技术
(1)两塔流程第一塔为预精馏塔,第二塔为
以天然气为原料制甲醇工艺装置主要由合成主精馏塔,两塔再沸器均用低压蒸汽作热源;
气制备(包括天然气压缩、加氢脱硫、烃类转化、蒸(2)三塔流程采用两个主精馏塔,第一主精
汽动力和废热回收)、甲醇合成(包括合成气压缩、馏塔加压操作,第二主精馏塔常压操作。加压塔
甲醇合成、甲醇分离)和甲醇精馏三部分组成。各塔顶气体的冷凝热用作常压塔塔底再沸器的热
部分涉及的主要工艺技术如下。源,有效地利用了能量。
111合成气制备
2基本工艺流程
以天然气为原料制合成气,有烃类蒸汽转化、
催化部分氧化、非催化部分氧化等方法。根据国内外已成熟并实现工业化的工艺技
(1)一段蒸汽转化(传统方法)是传统的合术,提出如下基本工艺流程。

成气制备方法。根据补加CO2的不同位置,又分211合成气制备工序(包括蒸汽动力系统和废热

炉前补加CO2和炉后补加CO2两种工艺;回收方案)
(2)加热型两段转化(可实现国产化的方法)共有三类七种工艺流程:
即在一段炉中进行蒸汽转化反应,在自热式二(1)第一类基于一段蒸汽转化的工艺流程
段炉中加入纯氧进行部分催化氧化反应,以达到(共三种):
合适的氢碳比。根据原料进入转化炉的形式,又①合成气制备工艺流程A:传统的一段蒸汽
分为两种工艺流程;转化工艺;
(3)换热型两段转化(需进一步开发或引进的②合成气制备工艺流程B:转化炉前补加

先进方法)即由二段转化炉出口的高温气体直CO2一段蒸汽转化工艺;

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14化工设计1998年第3期

③合成气制备工艺流程C:转化炉后补加别进行详细的物料平衡和热量平衡的模拟计算和

CO2一段蒸汽转化工艺;分析对比,并在此基础上,选择和确定技术先进可
(2)第二类基于加热型两段转化的工艺流靠、能量利用合理的工艺方案。
程(共两种):311物热计算的基础条件及内容
①合成气制备工艺流程D:加热、串联型两段物热计算的基础条件包括:
转化工艺;(1)主要原料及燃料规格所用的原料、燃料
②合成气制备工艺流程E:加热、并联型两段天然气组成见表1。
转化工艺;表1原料、燃料天然气组成

(3)第三类基于换热型两段转化的工艺流组成CH4C2H6C3H8CO2N2H2S
程(共两种):V%96.200.450.0781.601.607ppm
①合成气制备工艺流程F:换热、串联型两段
转化工艺
;(2)主要产品规格及装置生产规模甲醇产
②合成气制备工艺流程G:换热、并联型两段品规格为一级品精甲醇。装置生产规模为一级品
转化工艺。
甲醇10万t/a;小时产量为14.00t。年操作300
甲醇合成工序
212天(7200小时)。
合成工艺流程多段冷激式合成塔工
(1)A(物热计算主要内容包括:合成气制备工序七
艺);种流程、甲醇合成工序两种流程和甲醇精馏工序
(2)合成工艺流程B(管束式副产蒸汽合成塔两种流程的物料平衡和热量平衡的模拟计算和分
工艺)。析对比。
甲醇精馏工序
213312物热计算结果及分析
精馏工艺流程两塔精馏工艺
(1)A();31211合成气制备工序应用模拟