大型甲醇合成塔选择探讨及SPC简介.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：大型甲醇合成塔选择探讨及SPC简介日本高化学上海国际贸易有限公司张炳摘要：本文简要介绍了我国近年来甲醇项目建设的大型化趋势，并对国内外流行的几种合成塔进行了介绍和分析，并详细介绍了SPC甲醇合成塔的特点，以期对我国新上大型甲醇装置选择优良的合成塔有所帮助。关键词：超级合成塔（超转化率合成塔）；双套管；甲醇合成塔keywords:superconverter;doubletube；methanolconverter一、目前我国甲醇生产现状及甲醇装置大型化的必然性甲醇是重要的基础有机化工品和原料，又是极有前途的代用燃料。甲醇的衍生物有100多种，近年来消费量增长迅速。据统计，1991－1999年我国甲醇市场的需求量年平均增长率约为16％，2000年市场需求量为350万吨，2002年甲醇需求量为390万吨，预计到2005年将达到512万吨。现在河南、北京、山西等省市正在大力推广“甲醇代油”工程，国内大型二甲醚工程也如火如荼的进展，甲醇市场在未来几年的需求将远远大于16％的年平均增长率。虽然我国甲醇的年生产能力达到500万吨左右，但由于多种原因，实际开工率并不高，2001年装置开工率只有63％，2002年装置开工率只有55％。国产甲醇远远不能满足国内市场的需求，目前我国甲醇大约40％需要进口。近年来，我国甲醇工业取得了一定的发展，但与国外甲醇工业相比，还存在很大的差距。目前，我国甲醇生产厂家超过150家，2003年实际开工的厂家大约120个，累计产能在578.3万吨。工艺上，10万吨以上的装置还处于国外70年代的水平，产量低、能耗高、工艺落后导致装置经常停车，成本很高，无法与先进工艺竞争。目前我国还没有单套大于30万吨的已投产甲醇装置。其他大多为5万吨以下小型甲醇装置，采用的是国外已经淘汰的煤头高压法。据统计，我国甲醇生产企业中，成本高的超过了1800元／吨，低的900多元／吨，大多数为1400元／吨左右。由此，在甲醇生产领域，国内外存在明显差距，工艺落后、规模太小是阻碍甲醇生产节能的主要原因。甲醇生产装置大型化可以明显降低产品投资和产品成本。国外公司纷纷兴建80万吨以上的甲醇装置。我国从02年起新起了新一轮甲醇扩产和新建的高潮，全国各个天然气及煤基地都在拟建30万吨以上甲醇项目。据统计，国内拟建的60万吨以上甲醇项目至少有4－5个。甲醇装置大型化已经成为我国甲醇工业发展的趋势。二、甲醇合成塔甲醇合成的核心设备是合成塔。选择稳定、节能、高产率、经济的合成塔对生产厂家至关重要。从操作、结构、材料及维修等方面考虑，对甲醇合成塔的基本要求有：1、稳定性好，结构可靠；2、在操作上要求催化剂温度易于控制，调节灵活；合成反应器的转化率高；催化剂生产强度大，活性高而且稳定；能回收高位能的反应热；床层中气体分布均匀；压降低。3、催化剂升温、还原操作方便、还原充分；4、气体能均匀地通过催化剂层，阻力小，甲醇产量高；5、操作稳定、调节方便，能适应各种操作条件的变化；6、装卸催化剂方便，制造、安装和维修容易；7、各个内件的连接与保温适当，使内件能在塔内自由移动，避免产生热应力。甲醇合成塔设计的关键技术之一就是要有效的利用甲醇合成反应所放出的巨大热量。甲醇合成反应器根据反应热回收方式不同有许多不同的类型，下面将分别予以简单介绍，并从以上几方面进行比较。2.1I.C.I反应器英国ICI公司低压法甲醇合成塔采用多层冷激式绝热反应器，催化剂用量较大，合成气大部分作为冷激气体由置于催化剂床层不同高度平行设立的菱形分布器喷入合成塔，另一部分合成气由顶部进入合成塔，反应后的热气体与冷激气体均匀混合以调节催化床层反应温度，并保证气体在催化床层横截面上均匀分布。反应最终气体的热量由废热锅炉产生低压蒸汽或用于加热锅炉给水回收。该法循环气量比较大，反应器内温度分布不均匀，呈锯齿形。ICI冷激塔结构简单、用材省且要求不高、并易于大型化。单塔生产能力大。但由于催化剂床层各段为绝热反应，使催化剂床层温差较大，在压力为8.4MPa和12000h-1空速下，当出塔气甲醇浓度为4%时，一、二两段升温约50℃，反应副产物多，催化剂使用寿命较短，循环气压缩功耗大，用冷原料气喷入各段触媒之间以降低反应气温度。因此在降温的同时稀释了反应气中的甲醇含量，影响了触媒利用率，而且反应热只能在反应器出口设低压废锅回收低压蒸汽。为了防止触媒过热，采用较大的空速，出塔气中甲醇含量不到4%。据笔者所知，可用四段ICI冷激型合成塔串达到