甲醇装置合成知识

PAGEPAGE１９第七章合成岗位技术操作规程第一节岗位职责一、操作人员在值班时应保持高度的责任心对待工作，严格遵守公司的各项规章制度和劳动纪律，保证人身和设备的安全。二、操作人员是直接操作、监视、维护管理设备的一线工作人员，必须熟知本岗位的技术操作规程，熟知公司的每条安全法规，确保公司安全生产，稳定运行的生产目标。三、操作人员应接受主管的技术指导，服从当班领导的统一指挥，集中精力搞好本工段的工艺指标监控工作，并能根据各控制点的数据，迅速判断运行情况。及时处理一般故障，不能处理的情况应及时汇报中控，调度或值班领导。四、为了确保安全运行，操作人员应按时按巡检路线认真检查，认真、真实的做好记录，运行数据要准确可靠，不允许弄虚作假。并且负责界区内设备、工器具、防护用品的保养及卫生清洁工作。五、操作人员应认真负责维护好所管辖设备的运行状况、备用设备的完好状态及检修情况。严格杜绝各类跑、冒、滴、漏类似事故发生，发现缺陷时应及时汇报、处理，并做好记录。六、操作人员必须严格执行交接班制度，上班前四个小时内禁止喝酒，接班前应提前20分钟进入现场，上岗前必须按规定穿戴好劳保用品。检查各设备的运行情况，确认工艺、设备运行正常后才能接班。值班人员应提前一小时做好卫生清洁工作，为下一班创造良好的工作环境，并保证设备的正常运行。七、发生设备事故时，操作人员必须如实地向主管领导汇报发生情况，并如实记录，以便正确分析事故原因，及时处理并做好防范措施，直接责任人按有关规定进行处理。八、操作人员接到上级命令或工作联系电话时，应主动复诵一次，以免发生错误。九、操作人员必须坚守岗位，严禁擅自脱岗、串岗、睡岗和干私活。十、当有外来人员进入界区时操作人员应主动进行询问，无关人员要求其离开，严禁未满18周岁的人员进入工作区域。十一、当有关领导人员来现场检查时，操作人员应主动汇报当前生产情况，并接受领导提问。十二、操作人员因故不能上班时，必须提前得到主管的批准，并履行正常的请假手续。第二节技术操作规程一、合成岗位的任务本工段是将压缩工段（630）工艺气体，在温度（205~260℃）、压力（4.0~5.8MPa）、触媒（C307）作用下合成粗甲醇，并利用其反应热付产160~250℃、2.0~3.9Mpa中压蒸汽分两路，一路减压至2.7Mpa送往苯加氢车间，加一路减压至0.6Mpa，送入低压蒸汽管网，同时将粗甲醇送至精馏系统，合成弛放气体送往苯加氢车间、二、甲醇合成原理 合成工艺中的CO、CO2分别与H2在铜基催化剂作用下主要生成甲醇，同时还伴有多种副产品。主反应： CO+2H2=CH3OH+QCO2+3H2=CH3OH+H2O+Q主要副反应：2CO+4H2=CH3OCH3+H2O4CO+8H2=C4H9OH+3H2OCO+3H2=CH4+H2O2CO2+2H2=2H2O+2CO三、工艺流程简述甲醇合成气来自合成气压缩工号（630），温度为80℃、压力为5.9MPa。依次进入气气换热器（C40001A/B）的壳程，被来自合成塔D40001反应后的出塔气体加热到~225合成塔D40001为立式绝热—管壳型反应器，管内装有C307型低压甲醇合成催化剂。当合成气进入催化剂床层后，在5.8MPa、220-260℃下CO、CO2与H2反应生产甲醇和水，同时还有微量的有机杂质生成。合成甲醇的两个反应均为强放热反应，释放出的热量大部分由合成塔壳程的沸腾水带走。通过控制汽包压力来控制催化剂床层温度及合成塔出口温度，合成塔出口压力为5.6MPa、温度为255℃的热反应气进入气气换热器（C40001A/B）的管程与入塔合成气逆流换热，被冷却到80℃左右，此时有一部分甲醇被冷凝成液体。该气液混合物再经水冷器（C40002）进一步冷却，冷却至≤分离出粗甲醇后的气体，压力约为5.45MPa，温度约为40℃，由下部进入洗醇塔（E40001）进行洗涤，上部加脱盐水喷淋做为洗涤液，洗醇塔底部洗涤液经回流泵（J40005AB）打回流，当洗涤液浓度达到50-70％后送往甲醇精馏。不溶气体经水洗塔顶部的分离器后，大部分作为循环气返回合成气压缩工号（630），经加压后循环使用。为了防止合成系统中惰性气体的积累，要连续从系统中排放少量的循环气体，经洗醇塔（E40001）洗涤甲醇后经两级减压至0.02MPa作为弛放气送往焦炉、锅炉做燃料使用，整个合成系统的压力由弛汽包(F40004)与合成塔(D40001)壳侧一根下降管和六根汽液上升管连接形成自然循环锅炉,付产蒸汽温度160-250℃、压力2.0-3.9MPa。经减温减压装置转化为158℃的饱和蒸汽送入低压蒸汽管网，另一套减温减压到2.7MPa的蒸汽送入苯加氢装置。汽包用的锅炉水来自锅炉给水总管，温度为105℃,压力为4.1MPa。为保证炉水质量，用磷酸盐泵加入少量磷酸盐溶液，在汽包（F40004）下部和合成塔（D40001）下部均设有间断排污，在汽包中部设有连续排污，然后进入排污膨胀槽 催化剂经还原后才有活性。因此合成催化剂在使用前，需对催化剂进行升温还原，还原方程式为：CuO+H2=Cu+H2OCuO+CO=Cu+CO2还原压力为0.8MPa，最高还原温度为230℃，还原气为转化后的焦炉气，稀释气体为N2合成塔内催化剂的升温加热，用蒸汽喷射器（J40003）来完成。加入压力为3.5MPa的中压蒸汽，通过开工蒸汽喷射器（J40003）带动炉水循环，使催化剂层温度均匀逐渐上升。四、正常生产时的操作控制1.气体成分的控制（1）合成气组成：成分组份COCO2H2CH4N2CH3OHH2O含量VOL%8.834.0675.972.098.480.500.07合成气的组成，往往受上游流程的制约，但在可能情况下，尽量提供满足要求的组成。根据化学计量要求新鲜气中氢碳比为：理论要求：（H2-CO2）/（CO+CO2）=2.05～2.15实际为：（H2-CO2）/（CO+CO2）=2.63正常生产时应在所定数值范围内操作，当遇到大减量等不正常情况下可根据入塔气成分及时进行调整新鲜气组成来满足生产的需要。在新鲜气组成中要严格控制总硫含量；ΣS≤0.1ppm当生产中发现系统压力逐渐上升，而其它工况比较正常时，要首先考虑到新鲜气的硫的含量，应及时对照分析，如果硫含量超标要采取相应减量、停车或紧急停车。（2）循环气组成：成分组份COCO2H2CH4N2CH3OHH2O含量VOL%6.803.5276.972.389.860.610.04一般而言，氢碳比控制太低，付反应增加，催化剂活性衰退加快,还引起积炭反应；氢碳比控制太高，影响产量并引起能耗等消耗定额增加。（3）惰性气体合成系统中惰性气体有：CH4、N2等。其组分在合成塔中不参加反应，且影响反应速度。惰性气体含量太高，降低反应速度，生产单位产量的动力消耗增加；维持低惰性气体含量，则放空量增大，有效气体损失多。一般来说，适宜的惰性气体含量，要根据具体情况而定，而且也是调节工况手段之一。触媒使用初期，活性较高，可允许较高的惰性气含量，使用后期一般应维持较低的惰性气含量。目标若是高产则可维持惰性气体含量低些。目标若是低耗，则可维持惰性气体含量高些。2.压力的控制合成系统在生产负荷一定的情况下合成塔触媒层温度、气体成份、空速、冷凝温度等变化均能引起合成系统压力的变化，操作应准确判断、及时调整，确保工艺指标在范围内。当合成条件恶化、系统压力升高时，可适当降低生产负荷，提高汽包压力；必要时打开放空阀控制系统压力在指标范围内，不得超压，以维持正常生产。系统减量要及时提高汽包压力，调整循环量，控制温度在指标范围之内。调节压力时，必须缓慢进行，确保合成塔温度正常。如果压力急剧上升会使设备和管道的法兰接头和压缩机填料密封遭到破坏。一般压力升降速度可控制在≤0.4MPa/min。3.催化剂温度的控制合成塔壳侧的锅炉水，吸收管程内甲醇合成的反应热后变成沸腾水，沸腾水上升进入汽包后在汽包上部形成与沸腾水温度相对应的饱和蒸汽压，即为汽包所控制的蒸汽压力，合成塔触媒的温度就是靠调节此汽包蒸汽压力得以实现。因此通过调节汽包压力就可相应地调节催化剂床层温度。一般是汽包压力每改变0.1MPa，床层温度就相应改变1.5℃另外生产负荷、循环量、气体成分、冷凝温度等的改变都能引起催化剂床层温度的改变，必要时应及时调节汽包压力，维持其正常操作温度，避免大幅度波动。4.循环量的控制循环量是指每小时合成气回到压缩机循环段的气量。提高循环量可以提高合成塔催化剂的生产能力，但系统阻力增加，催化剂床层温度下降。正常生产操作中，在压缩机新鲜气量一定的情况下可以通过调节循环量来控制入塔气量，继而调节催化剂床层的温度。循环量的大小主要是靠压缩机循环近路阀，加减循环量应缓慢进行，不得过快。五、开车前的准备（一）准备工作1.检查检修所加的挡板拆除后回装完毕，所有连接处连接好。联系仪表检查所有仪表，连锁信号等具备开车条件。2.打开UV40002前后截止阀，PG40009上阀门，HV40001前后截止阀，U40003前后截止阀，LV40003前后截止阀，甲醇水冷器上水回水阀（注意排气），各液位计、压力表、安全阀的根部阀。3.关闭各调节阀的旁路阀、导淋阀、取样阀、脱盐水加水阀、其他放空阀（二）N2置换1.系统检查后开车时，必须进行置换，具体置换部位和方法按置换方案进行，置换时要注意死角适当打开设备、管道、仪表调节阀，前导淋，进行排气以便置换彻底，在设备排放点取样分析，关闭调节阀旁路阀。2.置换时注意事项（1）合成塔内气体不得倒流。（2）合成塔未换催化剂也未钝化时，必须注意置换时空气不得进入合成塔内。（三）气密试验1.置换合格后，联系压缩机岗位，氮气进行气密试验，试压时分段进行。采用耳听、手摸和涂肥皂水的方法进行全系统检查，发现泄漏处作出记号视情况卸压后系统处理。2.试压注意事项（1）系统充压前，必须把与低压系统连接的阀门关死。严防高压气体窜入低压系统。（2）升压速度不得大于0.4MPa/min。分三个阶段进行，第一阶段是1.0MPa时，检查气密性；第二阶段是3.0MPa时再检查气密性；第三阶段是6.0MPa时检查气密性。在气密时，参加气密人员必须认真做好记录，用石蜡笔对漏点做出标记，待卸压后处理。（3）导气放空时，防止气体倒流。（4）气密试验结束系统卸压：若气密试验合格，可卸压至0.5MPa，做好触媒的升温还原准备。（5）在合成系统进行置换、试气密的同时，水洗塔要进行试压。（四）合成触媒升温还原参照催化剂触媒升温还原方案进行。1.准备工作（1）压缩机正常备车。（2）盲板抽出点气密合格。（3）氮气、纯氢气蒸汽、脱盐水、锅炉水合格备用。（4）仪表测温点、测压点及调节系统反应显示灵敏、准确。（5）水桶、磅秤、胶管、防毒面具及劳保用品、消毒器材现场备用。（6）分析仪器及取样工具完好无缺。（7）氮气置换系统直至氧含量≤0.2%。（8）向汽包加脱盐水至30%液位。2.还原方法（）启压缩机打循环，系统用氮气充压至0.7MPa。打开合成塔蒸汽喷射器，调整蒸汽大小，使触媒升温速度符合升温指标。（）当合成塔触媒温度大于60℃（）当合成塔出口温度到170℃3.注意事项（）在触媒升温还原时，如果压缩机因故障停车，必须马上切断进氢气阀，迅速打开放空阀，并用氮气置换整个系统。（）升温阶段结束时，一定恒温4小时以上，保证催化剂在平面温差、轴向温差较小情况下进行还原。（）用氢气还原时，由于低氢浓度分析不易准确，故在结束任一阶段的还原前，都应进行对照分析，以免因分析误差引起的失误。（）坚持“提氢不提温，提温不提氢”的原则，防止剧烈还原造成催化剂超温烧结。六、正常开车开车步骤如下：（一）联系压缩机岗位向合成系统供新鲜气，置换合成回路中的N2，直至N2＜1%，然后关死弛放气阀。送气过程要平稳不可太快。（二）加新鲜气过程中，随时注意合成塔出口温度，通过调节蒸汽喷射器及汽包排污，维持合成塔出口温度在210℃至230（三）一旦发现塔出口温度下降较快，应立即开大喷射蒸汽，减少循环量，若温度没有上升趋势，应立即切断新鲜气，升温后再接气生产。（四）系统压力达到4.0MPa时开吹除气保持入塔气成分的稳定，系统压力继续慢慢上升，接近4.8MPa时，用吹除量调整系统压力不在增加。（五）逐渐增大循环量，出现降温趋势时，停止加大循环量，新鲜气量要逐渐增加，不可太快，直至出口温度回升。（六）交替加量，间隙稳定直至加满。（七）甲醇分离器液位正常后给定30%投自控，并通知精馏送液。（八）汽包付产蒸汽压力达到2.0MPa后，并入管网。（九）开启洗醇水泵，建立水洗塔液位，开循环泵，打回流。部分去粗甲醇管道送精馏系统。（十）逐渐调整各指标，进入正常进行状态。七、正常停车接指令后，压缩机停供新鲜气，内部打循环，使循环气中的CO、CO2继续反应，直至（CO+CO2）<0.5%；当汽包压力低于2.0MPa时，停外送蒸汽放空；减少循环量，降低系统压力，用喷射器保持合成塔以25℃/h当合成塔温度低于100℃可停止向合成塔汽包加水，将合成汽包中的水由汽包排污阀就地排空，当合成塔出口温度低于50通N2吹扫系统，使氢含量低于0.2%，使整个系统保持0.5MPa氮封。八、生产中不正常现象的判断和处理(一)合成塔温度急剧上升原因分析：循环量突然减少；汽包压力升高；汽包连锁失灵出现事故；气体成分突然发生变化，如CO含量升高；新鲜气量增加过快；操作失误，调节幅度过大。处理方法：增加循环量；调节汽包压力使之恢复正常值，必要是可加大排污量或调整循环量的方法使温度尽快降下来；如出现干锅应立即采取果断措施，以免使事故扩大；与前系统联系，使CO含量调整至正常值，并适当增加H2/CO比与惰性气含量，使温度尽快恢复正常；及时调整循环量或汽包压力，使之负荷相适应；精心操作，细心调节各工艺参数，尽快避免波动过大；根据床层温升情况，适当降低系统压力，必要时按紧急停车处理（二）合成塔温度急剧下降原因分析：循环量突然增加；汽包压力下降；新鲜气组成突然发生变化，如CO含量降低，硫含量超标；甲醇分离器高或假液位造成甲醇带入合成塔；操作失误，调节幅度过大。处理方法：适当减少循环量；提高汽包压力，使之恢复正常值；与前系统联系，使CO含量调整至正常指标，如果总硫超标，切断气源，待合格后再导气生产；应开大甲醇放出阀，使液位恢复正常，同时减少循环量控制温度，用塔后放空控制系统压力不得超压，联系仪表检查联锁与液位指示；精心操作，细心调节各工艺参数，尽快避免波动过大；8.3遇到下列情况按紧急停车处理管道设备大量泄漏，爆炸着火或相关岗位出现重大险情时；停电、停冷却水、停仪表空气；汽包上水中断；新鲜气中总硫严重超标，触媒活性剧降；汽包液位低或分离器液位高造成的连锁停车等。九、主要生产设备（规格）（一）非标设备：序号设备位号设备名称规格1D40001甲醇合成塔φ3400H=15100管壳式管束（φ38*2*6000）操作温度℃操作压力MPa介质管程：2555.8反应气壳程：2503.9沸水管内填装C306触媒装填量：26.4M3底部装φ25开孔耐火球12顶部装φ10开孔耐火球0.9M2E40001水洗塔φ2400H=19000操作温度：40℃操作介质：弛放气、稀醇水3F40001脱盐水槽φ1600H=3868平底平盖容器V=5.7操作温度：40℃操作介质：脱盐水4F40002地下槽φ1600H=1800立式容器V=3.6M操作温度：40℃操作介质：甲醇水5F40003甲醇分离器φ2200H=8989立式进口设导向分离装置，顶部出口装有除雾装置V=19m3操作温度：40℃介质：粗甲醇，循环气6F40004汽包φ400V=5.4M蒸汽出口设有除雾装置操作温度：250℃介质：水、水蒸汽7F40005磷酸盐槽φ1200H=1500立式V=1.7m3平底平盖容器带搅拌器搅拌电机功率1.5KW搅拌转数110min-1操作温度：40℃介质：磷酸盐稀溶液8F40006排污膨胀器φ1500H=2850立式容器V=3.27m操作温度：100~250℃介质：水、水蒸汽9C40001A气气换热器Aφ1200H=16671立式填料函式A=1150M换热管φ19*2L=12000操作温度操作压力MPa介质管程：290~1925.75反应气壳程：160~2605.9合成气10C40001B气气换热器Bφ1200H=16671立式填料函式A=1150换热管φ19*2L=12000㎜操作温度℃操作压力MPa介质管程：192~955.75反应气壳程：60~1605.9合成气11C40002水冷器φ1500L卧式U型管式换热器A=991m3双管程双壳程操作温度℃操作压力MPa介质管程：107~405.6反应气壳程：32~420.4循环水12C40003A取样冷却器φ400*1100H=2100冷却管为DN15盘管A=1.5m操作温度℃操作压力MPa介质管程：290~405.65反应气壳程：32~420.4循环水13C40003B取样冷却器φ400*1100H=1200冷却管为DN15盘管A=1.5m2操作温度℃操作压力MPa介质管程：250~403.9锅炉污水壳程：32~420.4循环水14J40001脱盐水泵流量：3.0L∕h吸入压力：常压排出压力：6.4MPa电机转速：970rpm电机功率：7.5KW电压：380V15J40002AB磷酸盐泵流量：16L∕h排出压力：4.7MP电机转速：1390rpm电机功率：0.55KW电压：380V16J40003蒸汽喷射器L=1200操作温度℃操作压力MPa介质蒸汽室：4503.82过热蒸汽软水室：40~2503.9锅炉给水17J40004地下槽液下泵流量：7.2L∕h扬程：73m电机转速：2950rpm电机功率：7.5KW电压：380V18J40005AB回流泵流量：6.0L∕h排出压力：4.7MP电机转速：970rpm电机功率：15KW电压：380V（二）定型设备序号设备名称规格1回流泵流量：3M3泵速：970min-1电机功率：7.5KW2液下泵流量：7.23M3/h扬程：73M电机功率：7.5KW电压：380V转速：2950rmp3稀醇水泵流量：3M3/h排出压力：6.4泵速：970rmp电机功率：7.5KW4磷酸盐泵流量：16l/h排出压力：4.7Mpa电机功率：0.55KW十、工艺控制指标，包括分析控制指标（一）温度指标控制点工艺指标进工段合成气温度≤80入塔温度205~250出塔温度220~2290入水冷器~100出水冷器≤40循环水上水32循环水回水42汽包给水105开工用中压蒸汽390~420（二）压力指标控制点工艺指标预热器前压力5.9MPa甲醇合成塔合成气入口压力5.8MPa合成塔进出口压差≤0.2MPa进水冷器反应气压力5.55MPa出水冷器反应气压力5.5MPa去合成气压缩循环气压力5.45MPa弛放气一次减压后压力2MPa弛放气二次减压后压力0.0