甲醇合成装置优化运行总结

作者:未知

  摘 要:针对甲醇合成催化剂运行末期气冷反应器催化剂床层温度高以及粗甲醇中副产物乙醇含量高等问题进行了分析,提出了有效的优化措施。
  关键词:甲醇副产物;合成气副线;优化操作
  兖州煤业榆林能化有限公司60万吨/年甲醇装置采用鲁奇水冷串气冷反应工艺流程,自2009年运行以来,已更换五炉甲醇合成催化剂,目前第六炉甲醇合成催化剂运行稳定。
  1 现状及存在问题
  鲁奇公司在设计时没有考虑两反应器负荷调节的问题,在甲醇合成催化剂使用初期,甲醇反应90%负荷集中在水冷反应器内进行;在催化剂使用末期,水冷反应器负荷低于65%,反应负荷向气冷反应器转移,气冷反应器壳程甲醇反应剧烈,放热量大,管程冷气体不能及时移走反应热量,气冷反应器催化剂床层温度涨至305℃,粗甲醇中副产物乙醇含量7587ppm(设计指标500ppm),造成甲醇精馏工段提纯难度增大,精甲醇中乙醇含量高于100ppm,严重影响甲醇销售。
  2 解决措施
  为了降低粗甲醇中副产物乙醇含量,首先要降低气冷反应器催化剂末期床层温度。在甲醇合成工艺流程中增加从合成压缩机出口至气冷反应器入口管线,在催化剂使用初期,调节水冷反应器与气冷反应器负荷分配,将部分合成气分配至气冷反应器壳程入口,降低水冷反应器负荷,同时减轻合成气中的有毒组分(硫化氢)对水冷反应器催化剂的损害,充分发挥水冷反应器催化剂末期活性,从而降低气冷反应器催化剂末期温度,减少粗甲醇中副产物乙醇含量。分配至气冷反应器的合成气量为4万Nm3/h,使水冷反应器负荷与气冷反应器分配负荷达到设计比为7:3。
  3 实施效果
  兖州煤业榆林能化有限公司60万吨/年甲醇装置第四炉、第五炉甲醇合成催化剂均为托普索MK-121 催化剂,第四炉甲醇合成催化剂自2015年11月3日投入运行,2017年4月7日停用,共运行522天,生产甲醇100.14万吨;第五炉甲醇合成催化剂自2017年4月24日投入运行,2018年9月27日停用,共运行521天,生产甲醇106.33吨,运行过程中转化新鲜气量20~21万Nm3/h,达到设计最大负荷工况。
  第五炉甲醇合成催化剂运行过程中,合成气副线流量4万Nm3/h,合成装置运行情况总结如下:
  ①第五炉催化剂运行过程中,合成气副线流量4万Nm3/h,气冷反应器催化剂末期床层温度282℃,低于第四炉气冷反应器催化剂末期床层温度23℃。
  ②第五炉催化剂运行末期,合成气副线流量4万Nm3/h,气冷反应器催化剂末期床层温度282℃,粗甲醇中乙醇含量最高3923ppm,低于第四炉催化剂运行末期粗甲醇中乙醇含量3664ppm;精甲醇中乙醇含量由100ppm降低至50ppm以下。
  ③通过对第四炉、第五炉废旧催化剂进行硫含量分析,发现第五炉水冷反应器上层催化剂中硫毒物低于第四炉水冷反应器上次催化剂中硫毒物1110ppm,主要是第五爐催化剂运行过程中,新鲜气副线投用,部分新鲜气直接进入气冷反应器壳程,减少了流毒物对水冷催化剂的毒害。
  4 结论
  在第五炉催化剂运行过程中,通过甲醇装置合成气副线优化操作,引4万Nm3/h合成气(合成气共20万Nm3/h)直接到气冷反应器壳程,可将气冷反应器分配负荷由11.5%逐步增加至29.4%,水冷反应器分配负荷由88.5%降至70.6%,达到了设计要求的水冷反应器分配负荷与气冷反应器分配负荷比例为7:3。气冷反应器催化剂末期床层温度由305℃降至282℃;粗甲醇中乙醇含量由7587ppm,降至3923ppm;精甲醇中乙醇含量由100ppm降低至50ppm以下。
  作者简介:
  孙占买(1984- ),男,汉族,陕西榆林人,大学本科学历,兖州煤业榆林能化有限公司工程师,研究方向:煤制甲醇生产运行。
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