中海石油天野化工20万吨甲醇装置简介

1、中海石油天野化工20万吨甲醇装置简介日期：2010年2月23日1目录甲醇装置的原料及产品简介甲醇生产的化工原理 工艺流程简介 重要设备 甲醇装置的主要消耗指标 甲醇生产中主要的催化剂 2一、甲醇装置的原料及产品简介甲醇装置是以天然气为原料，天然气与蒸汽进行转化反应，生成以氢气、一氧化碳、二氧化碳为主要成份的转化气，转化气经过压缩机提压，低压合成甲醇。本装置设计日产精甲醇667吨（年产20万吨），天然气用量包括两种：原料天然气19122Nm3H，燃料天然气6232 Nm3H，共计25354Nm3H（1.824亿方天然气年）。甲醇装置的主要原料及产品包括天然气及精甲醇两种。 3一、甲醇装置的原料及

2、产品简介天然气序 号分 析 项 目单 位实 测 值设 计 值1CH4mol94-9795.9492C2H6mol0.580-1.1000.9083CO2mol3.03.04总硫mg/Nm320205低位热能kJ/NM333800-35800350586温度0C环境温度254一、甲醇装置的原料及产品简介GB3381992中华人民共和国国家标准工业甲醇产品质量标准 项目指标优等品一级品色度（钴钼） 5密度（200C） g/cm30.7910.7920.7910.793温度范围（0.1MPa） 0C64.065.5 沸程（包括65.60.10C） 0C0.81.0高锰酸钾试验 min5030水溶性试

3、验澄清 酸度（以HCOOH计） 0.00150.0030碱度（以NH3计） 0.00020.0008羰基化合物含量（以HCHO计）0.0020.005蒸发残渣含量 0.0010.0035一、甲醇装置的原料及产品简介 到目前为止，产品质量控制非常成功，所有出厂产品全部为优级品，其中在国标中未要求的乙醇含量也可以严格控制在30PPm以内达到美国联邦标准“A”级。 6二、甲醇生产原理转化工序脱硫原理天然气一蒸汽转化基本原理 甲醇合成反应原理 精馏原理 7二、甲醇生产原理转化工序脱硫原理 由于天然气中含有微量的硫（有机硫、无机硫），硫的存在会造成转化触媒和合成触媒中毒，所以天然气在进转化管前必须先进行

4、脱硫，使总硫量降到0.1PPm以下。 本装置采用镍钼加氢（有机硫转化为无机硫），氧化锌脱硫，它属于干法脱硫中的化学吸附法。含硫天然气中的有机硫先经过催化加氢，转化成硫化氢，然后进行脱除，其反应如下： COS+H2CO+H2S +Q 氧化锌脱硫是通过化学吸附来脱硫的，可以脱除无机硫，其化学反应方程如下： H2S+ZnOZnS+H2O 氧化锌和硫化氢即使在常温下也可以反应生成性质稳定的硫化锌。反应生成的硫化锌不能再生，因此氧化锌脱硫剂在使用一段时间后，随着氧化锌含量的降低，硫化锌含量的升高，脱硫效果下降，氧化锌脱硫剂需要定期更换 8二、甲醇生产原理天然气蒸汽转化 脱硫后的天然气利用本身的温度，经饱

5、和塔使天然气中的水蒸汽达到饱和，再加入一定量的过热蒸汽，使水蒸汽和天然气以3.23.3的水碳比混合后，进入混合原料气加热器，加热至520左右，进入转化管内在镍催化剂的催化作用下进行转化反应： CH4+H2OCO+3H2 - 205.66KJ/mol CH4+2H2OCO2+4H2 -164.69kJ/mol 同时发生CO的变换反应 CO+H2OCO2+H2 +40.7KJ/mol 9二、甲醇生产原理甲醇合成反应原理 主反应是氢气与一氧化碳或二氧化碳反应生成甲醇，合成反应是一个可逆的放热反应，反应方程如下： CO+2H2 CH3OH +89.35KJ/mol CO2+3H2CH3OH+H2O +

6、46.65KJ/mol 10二、甲醇生产原理精馏原理 甲醇精馏的基本原理是利用粗甲醇中各组分在一定压力下，沸点的不同，在精馏塔填料中进行多次的传热传质过程，除去粗甲醇中的杂质，获得产品甲醇。我厂甲醇精馏采用三塔加压流程，它的特点是更合理地利用了热量，除预精馏塔外，它还采用了两个主精馏塔，第一主精馏塔为加压精馏，操作压力为0.57 MPa，第二主精馏塔为常压操作，三塔流程较两塔流程节约了热能，节省了冷却用水，有效地利用了能量。 在三塔加压流程中，二甲醚及轻质馏分是在预精馏塔内脱除的，加压精馏塔和常压精馏内主要脱除乙醇、水等重组分，最终获得产品甲醇。常压精馏塔底部残留的4.72%的甲醇，在回收塔中

7、得到进一步回收利用，避免了浪费，最终从回收塔底部排出的废水中甲醇含量小于36PPm，排入生化池继续处理。 11三、工艺流程简介配气站氢回收CO2回收CO2压缩天然气压缩天然气转化甲醇精馏甲醇合成K01301中间罐区原料天然气3.9MPa工艺蒸汽燃料天然气烟道气CO2酸性气来自合成氨燃料膜分离尾气氢回收H2驰放气循环气粗醇粗醇粗醇精醇精甲醇去成品罐区12三、工艺流程图简介来自西部公司的天然气经过减压后压力1.4MP进入配气站，流量为19122 Nm3/h的原料天然气进入天然气压缩机K01101进行压缩，压缩后的天然气温度103、压力2.85MPa送往天然气转化工序。压缩后的原料天然气经过预热、脱

8、硫后，配入3.9MPa的工艺蒸汽，工艺蒸汽按水碳比3.2配比，经混合器预热器加热到520、压力2.53MPa后进入一段蒸汽转化炉进行转化反应。反应后的气体855、2.19MPa、117680 Nm3/h，经过一系列的降温、分离水分，最终以流量75900NM3/H、温度40、压力2.00MPa进入合成气压缩机。经过合成气压缩机前5级压缩后，进入6级循环段压缩的气体温度53、压力7.9MPa、流量487798 Nm3/h被送往甲醇合成工序。来自压缩工序的合成气，进入甲醇合成塔R01401进行合成反应。出塔气体温度259，压力7.58MPa经过一系列的换热和最终分离，生产出的粗甲醇35.35T/H被

9、送往甲醇精馏工序。在甲醇分离器后分离出的循环气一部分去压缩工序循环段进行压缩，再参加合成反应；另一部分弛放气去氢回收，回收的氢气去合成气压缩机压缩参加合成反应,尾气去转化作燃料。来自合成的粗甲醇，经过预精馏塔脱除轻组分、加压精馏塔和常压精馏塔脱除重组分后，在加压精馏塔取出13.22 t/h精甲醇并在常压精馏塔取出14.29 t/h精甲醇，两股精甲醇汇合后，送到甲醇中间罐区，准备外送。甲醇中间罐区共设有四个贮槽，作为粗甲醇和精甲醇的临时储存。本装置为提高合成甲醇气质，利用来自转化的烟道气，以及合成氨DA402的气提气，回收再利用其中的CO2。采用MEA溶液在吸收塔内对CO2气体进行吸收，然后在再

10、生塔内进行CO2解吸，一部分：2242 Nm3/h的CO2气体送往尿素装置。另一部分：4535Nm3/h的CO2气体混同合成氨DA203的酸性气共6162Nm3/h，送往CO2压缩机K01901进行压缩，温度114，压力2.9MPa被送往转化工段参加转化反应。转化炉的燃料气共有两部分，一部分是来自配气站的燃料天然气（小烧）6232Nm3H，另一部分是来自氢回收工序的膜分离尾气（大烧）7183 Nm3H。 13四、重要设备转化炉合成塔 压缩机 中间罐区 14四、重要设备转化炉 转化炉的总体结构为方箱型、顶烧管式炉，由辐射室、过渡室、对流段组成。转化炉的炉顶设有强制通风型燃烧器，转化管垂直安放，炉

11、管内工艺气和管外烟气并流，方向垂直向下。转化管在横向布置为八排,每排三十六根，共288根。烟道布置与燃烧方式相适应，采用下烟道结构，使转化管获得理想的轴向温度分布，对流段采用水平线性布置，在对流段内依次置放混合预热器等设备以回收烟气余热。燃料天然气、弛放气燃烧所需的氧量由鼓风机送入炉顶环形风道，分配后进入每一个顶烧风箱，由风门控制风量进入炉膛助燃，燃烧后的烟气通过炉膛辐射室、过渡室，经对流室各换热器换热后用引风机和高烟囱抽走，在炉内形成一定的负压，一部分烟气送入CO2回收工序。 转化管设计压力为2.9MPa,炉管铸造体的设计温度为975，转化管的铸造工艺采用离心铸造，要求内表面有一定光洁度要求

12、，内部组织致密以及无裂纹，无气孔等铸造缺陷。铸造完成后炉管表面需进行喷沙清理，在保证炉管使用壁厚的条件下，需对炉管的内壁进行镗孔，以去掉在离心铸造时内壁的疏松层，最大限度的保证炉管的使用安全和寿命。炉管的规格为126x12x12619,材质为ZG45Ni35Cr25NbM。 15四、重要设备合成塔 甲醇合成塔采用杭州林达化工技术工程有限公司研发的JW型低压立式合成塔，塔径3000mm，触媒装填高度7860mm，塔内触媒装填总重量为74.05t，合成塔总高约14000m。冷气通过塔顶部小封头的18根进气管均匀地将气引入6个环型上集气管内，冷气再经过上集气管内侧两根管进入下集气管后从下集气管外侧两

13、根管返回触媒上层，预热后的合成气进入触媒层进行反应。 16四、重要设备合成塔17四、重要设备压缩机 本装置采用2台德国阿特拉斯生产的多轴式离心压缩机组.离心式压缩机的显著特点是单机打气量大，节省投资，减少占地面积。还有两往复式二氧化碳压缩机。 天然气压缩采用电机驱动的离心压缩机组；合成气压缩机采用的是蒸汽透平驱动的离心压缩机组，另有一台为合成氨装置提供原料天然气的压缩机K02101，也是透驱动。 18四、重要设备中间罐区 中间罐区属公司一级重大危险源，共有四个贮罐，包括两个精醇罐和两个粗醇缸，单个精醇罐容积为402立方米，单个粗醇罐容积为866立方米。其作用有两个，一是临时储存甲醇合成生产的粗甲醇；接受、储存、计量甲醇精馏工序生产的精甲醇，经检验合格后用泵送往成品罐区中储存。 19五、甲醇装置的主要消耗指标天然气单耗：生产每吨精甲醇所消耗的天然气量，单位为标准立方米吨。设计值为976Nm3天然气吨甲醇，2009年实际值为1062 Nm3天然气吨甲醇，其中包括我公司与西气公司计量存在偏差而分摊