合成岗位操作法

合成岗位操作法

4、操作技术说明

4.1甲醇合成原理：合成甲醇的原料气中，一般都含有一氧化碳和二氧化碳，因此它是一个复杂的反应系统，在小于5.4Mpa

压力下，经合成催化剂的作用达到化学平衡，每一种物质的平衡、浓度或分压必须满足每一个独立化学反应的平衡常数关系式，

在甲醇合成反应中，则可能发生的主反应有：

(1)、C0+2H2=CH30H

(2)、C02+3H2=CH30H+H20

副反应有：

⑴、2C0+4H2=(CH3)20+H20

(2)、C0+3H2=CH4+H20

(3)、4C0+8H2=C4H90H+3H20

(4)、C02+H2=C0+H20

4.1.1合成催化剂的特点：我厂采用三元催化剂，ZnO-CuO-AL2O3,氧化铝不是氧化锌的好助催化剂但对铜却有非常好的助催

化作用，但其抗老化能力弱，同时由于氧化铝在高温下对甲醇有脱水作用，因此合成催化剂温度不得高于300度，氧化锌和氧化

铜有相互助催化作用，研究表明氧化铜本身不具有催化性能只有当其成为一价铜或铜单质时才具有活性，因此要对触媒进行升温

还原，由于铜和硫发生不可逆沉淀反应使触媒活性严重下降，因此合成触媒对进气中的硫含量要求非常高，同理对油和氯要求也

极高。

4.2影响合成的因素

4.2.1温度的影响

以化学平衡考虑，甲醇合成反应为可逆放热反应。随着温度的增加，甲醇平衡浓度下降，但从动力学考虑，提高温度，反应速度

加快，因而，存在一个最佳的温度范围。对于不同催化剂，其最佳温度不同。在工厂使用中为保证催化剂有较长的使用寿命，在

确保产量的前提下，针对不同塔结构，结合催化剂不同使用阶段及惰性气含量等，确定最佳操作温度，根据我厂KC603型触媒的

技术要求，合成塔内各点温度最高值为280度严禁超过300度，同时高温还极易引起设备的脆化反应。

4.2.2压力的影响

甲醇合成反应为体积收缩反应，增加压力，反应向生成甲醇的方向移动，从动力学考虑，增加压力，提高了反应物质的分压，加

快了反应的进行，因而，提高压力对反应是有利的，但合成压力的高低，受设备承压能力、催化剂活性负荷高低、惰性气体含量

等因素的制约，可在小范围内调节产量；

4.2.3空速的影响

空速或循环量是调节合成塔温度及产量的重要手段之一，循环量增加时，C0转化率下降，但单位时间内通过的气量加大了，甲

醇产量反而增加，当循环量增加到一定范围时，甲醇产量的增加就不明显了，对于C603型催化剂，工厂使用中通常选择为4000

—2000h—1；

4.2.4气体组分的影响

4.2.4.1H2/C0的影响

按化学计量关系，原料气中的H2/C0应为2,在工厂实验应用中考虑到反应热的控制与导出循环气中H2/C0控制在5以上，对于

铜系催化剂，原料气中C02也参与合成反应，故以H2—C02/C0+C02为指标进行控制，一般而言，H2—C02/C0+C02太低，增加副

反应，还会引起积碳反应，H2—C02/C0+C02控制太高，影响产量并引起能耗等消耗定额增加，通常新鲜气中H2—C02/C0+C02控

制在2.0—2.1,入塔气中控制在4—5；

4.2.4.2惰性气含量：

循环气中惰性气含量高，相应地减少了反应物浓度，对合成甲醇反应不利，动力消耗也增加，惰性气来源于造气及合成甲醇过程

中的副反应，惰性气在循环中会不断积累，因此，需要经常排放一部分气体来维持一定的惰性气体含量。当催化剂活性衰退、反

应进行不好时，系统压力会升高，催化剂床层温度会难以维持。此时，惰性气体含量可控制低些，但在催化剂使用初期，往往控

制循环气中的惰性含量在30—40%,而人为地抑制催化剂的活性，有利于延长催化剂的使用寿命；

4.2.4.3循环气中的甲醇含量：

入塔气甲醇含量应尽可能低，这样不仅有利于甲醇合成反应的进行，同时也可以避免高级醇的生成，水冷温度越低，甲醇蒸汽分

压越低，循环气中甲醇含量也越低，除此之外，对冷凝下来的甲醇也要及时分离出来，操作上应勤排放，以降低塔后气中的甲醇

含量。

4.2.4.4循环气中的硫、氯、油等：

硫是最常见的毒物，也是引起催化剂活性衰退的主要因素，原料气中的硫一般以H2s和C0S的形式存在，通常认为H2s和催化剂

中活性组分CuO起反应，使其失去活性。

催化剂平均吸硫量达到3.5%时，活性基本丧失；一般要求循环气中的总硫W0.1PPM,才能使催化剂有较长的使用寿命；

氯也是一种毒物，其毒害程度比硫还厉害，催化剂制造过程中选择原料不当或工厂使用中由蒸汽系统有可能引入氯，对氯中毒也

应引起重视；

循环气中的油主要来源于循环机和压缩机，油对催化剂的危害主要是因为油堵塞了催化剂中的微孔，减少了催化剂的活性表面积,

除要求对循环机和压缩机加强日常操作管理外，还要求循环机和压缩机的油分离器运行良好，勤排油，尽可能减少油的带入；

4.3气体流程

4.3.1来自压缩四段的新鲜气，同循环机出口的循环气在气体缓冲罐中混合，混合后的气体经中间换热器壳程加热后，从合成塔

顶部进入合成塔管程，在催化剂作用进行反应后气体从合成塔底部出合成塔，经中间换热器管程降温后，再经甲醇冷凝器冷却后,

去甲醇分离器分离掉粗甲醇后，分离后的气体一小部分经洗醇塔洗涤后去提氢，另一大部分气体经循环机加压后，进入下一循环;

4.3.2粗甲醇流程

从甲醇分离器分离的粗甲醇，经甲醇闪蒸槽闪蒸气体去中间灌区。

4.4设备简述

本装置包括循环机、甲醇分离器、冷凝器、中间换热器、合成塔、洗醇塔、甲醇闪蒸槽、汽包等设备；

4.5巡回检查的内容

巡回检查主要检查本岗位范围内的生产情况和设备运行情况，主要有以下五方面的内容：

4.5.1查工艺指标：如压力、温度、气体成分、液位等工艺指标是否合格；

4.5.2查设备：其运行情况、紧固情况是否良好；

4.5.3查安全附件：如压力表、液位计指标是否正确，安全阀是否完好；

4.5.4查是否有跑、冒、滴、漏；

4.5.5查是否有事故隐患；

4.6正常操作要点

甲醇塔操作主要由以下几项组成，甲醇塔热点温度、汽包压力、液位、分离器液位、闪蒸槽液位、甲醇洗涤塔液位、系统压力、

新鲜气成分、水冷后温度等。

4.6.1甲醇塔热点温度的控制

调节热点温度关键在于控制汽包蒸汽排放量来调节汽包压力，塔内热点温度的稳定性依赖于汽包压力的稳定，当热点较高时，可

以适当降低汽包压力，增加产气量，多移走热量，同时汽包液位自控要及时补水，原则上对CH30H塔热点温度控制是防止过热烧

毁，可采取“能低不高、宁垮不烧”的方法；

4.6.2汽包液位的控制

为了保证合成反应热能及时顺利移出，汽包必须保证有一定液位，同时为了确保汽包蒸汽的及时排放，防止蒸汽中带水，汽包液

位又不能超过一定高限，脱氧软水上水压力和上水阀门的开关，直接影响到汽包的液位，排污量的大小也同样可以对汽包压力、

液位进行微调，必要时也可通过加大排污量迅速降低液位和汽包压力；

4.6.3分离器、闪蒸槽液位的控制

分离器的液位直接关系到闪蒸槽的安危和循环机的运行状况，液位过高，容易引起雾沫夹带，甚至大量带液，导致循环机液击发

生气缸爆裂；过低，高压气体进入闪蒸槽引起超压爆炸，过高过低，可通过槽底排放阀的开关来调节。

4.6.4系统压力的控制

系统压力的高低，一方面反映负荷的大小，另一方面也反映了CH30H反应与催化剂活性的好坏，催化剂使用初期，活性较好，负

荷适宜时，系统压力低，当负荷突然增大或反应不好，催化剂活性下降时系统压力就会升高，甚至超压，此时系统压力可通过压

缩机气量的加减和塔后驰放放空等手段进行适当调整；

4.6.5驰放气量的控制

在CH30H反应气中，有一部分惰性组分、氮气、甲烷、僦气不参与CH30H合成并逐渐积累下来，这些惰性组分的存在可以抑制

CH30H反应不至于过分激烈，稳定了操作，但含量过高时，将降低CH30H反应速率，影响产量，增加循环机能耗，必须予以适当

排放，在分离器出口惰性气含量最浓处将惰性气排放，一方面可以调整组分含量，另一方面可作为调整系统压力的辅助手段；

4.6.6新鲜气成分的控制

稳定的新鲜气成分是全厂安全、稳定、高产、低耗的首要条件之一，生产中要根据催化剂使用情况而定，使用初期将C/H比例调

到高限，使用后期可调至低限，不论高限还是低限，必须要求“稳”字当头，杜绝大起大落现象；

4.6.7水冷后温度的控制

水冷却器出口温度的高低将直接影响到分离器后循环气中甲醇含量是否达标，温度升高，分离效果不好，甲醇含量增多，带液现

象发生，造成循环机爆炸，粗甲醇的质量欠佳。因此实际操作中，尽量降低水冷后温度，越低越好；

4.6.8空速的控制

空速是影响甲醇稳定操作的重要参数之一，适当地加大空速可以明显地提高产量，但过高的空速带出热量较多，动力消耗也大，

在正常生产中要把空速首先稳定下来，可通过循环机近路调节，即近路阀关小，循环量增大，入塔气量增多，甲醇合成塔热点温

度降低；近路阀开大，循环量减小，入塔气量减少，甲醇合成塔热点温度升高；

4.6.9本岗位的工艺指标

压力：

新鲜气压力W5.4Mpa；

循环气压力＜5.4Mpa；

汽包压力W3.OMpa；

汽包进水压力3.0—4.OMpa；

合成塔压差＜0.2Mpa；

循环水压力20.2Mpa

闪蒸槽压力WO.35Mpa；

仪表空气压力20.6Mpa；

温度：

合成塔出口温度（根据指令调整）：

合成塔内各点温度：W280C；

水冷却器出口W40c；

循环水温度W32℃；

液位:

醇分离器液位：50±5%

甲醇洗涤塔液位：40±5%；

闪蒸槽液位50±5%

甲醇洗涤塔循环槽液位：60±5%；

汽包液位50±10%；

合成汽包排污：2次/班；

合成油分排油：1次/小时：

压缩机电流68A

气体成份

CH4%

C02%CO%H2%N2%(W)H/CCH30H%(W)

(W)

新鲜气3-522-2565-68342.l±0.05

出塔气3-55-750-553560.7

入塔气4-67-955-603054-50.5

4.7常见事故及处理

4.7.1合成塔温度突然下降

原因处理方法

汽包压力控制过低调节汽包压力在工艺指标内

汽包液位过低加入脱氧水，建立正常液位，减少循环量来维持正常的塔温

液体甲醇带入合成塔内开大分离器排液阀，降低水冷温度

气体组分变化调节维持正常塔温并迅速联系调度员及时进行检查

系统突然减量检查蒸气管线及阀门并加强调节

仪表失灵引起温度下跌假象联系仪表工检查、修理

4.7.2合成塔温度突然上涨

原因处理方法

循环量减少关小或关闭循环机近路阀

循环机跳闸紧急停车处理

气体组分变化联系调度员调整气体组分

仪表失灵引起塔温上涨假象联系仪表工检查、修理

系统蒸汽压力上升检查蒸气管线及阀门并加强调节

4.7.3合成塔进口压力上涨

原因处理方法

找出温度下跌原因及时处理，如系统

催化剂层温度下跌

压力超高，可适当减量放空

循环气中CH4含量增高适当增加塔后放空量

循环气量突然减少或中断检查循环气量减少原因并处理

合成塔水冷效果差