合成操作规程.doc

1、1甲 醇 厂合成工序操作规程编写： 审核： 复审： 审定： 批准： 2010 年 7 月 20 日目录第一部分 生产工艺介绍2一、 生产工艺原理二、 生产工艺流程叙述第二部分 技术操作规程一、 岗位任务二、 岗位管辖范围设备、阀门主要参数三、 工艺指标一览表1）检测项目表2）分析项目表3）物料平衡数据4）饱和水蒸汽温度与压力平衡表四、 操作规程1.开车1）原始开车2）短停后的开车3）长期停车（或检修）后的开车2.正常生产操作3.停车1） 计划长期停车2） 计划短期停车3） 紧急停车4）事故处理5）异常现象及事故处理3五 安全防护六 三废及处理第三部分 氢回收操作规程一、装置说明二、工艺要求和公

2、用工程消耗1. 规 模2. 操 作 时 间3. 原料气规格4. 富 氢 产 品 气 和 非 渗 透 气 体 要 求5. 公 用 工 程 规 格 （ 甲 醇 厂 界 区 ）三、工艺说明 1. 流程简述2. 工艺流程图（见附图）3. 物料平衡表（PFD）4. 主要设备5. 控制系统 4、操作说明1. 原料气的加热及预放空2. 膜分离系统5、开停车操作1. 开车前的准备工作2. 氮气置换操作步骤3. 开车操作步骤开车操作步骤4. 停车步骤5. 操作中注意事项4附录 1 催化剂装填、钝化与卸出方案附录 2 全收率甲醇分离器在低压甲醇生产中的应用第一部分 生产工艺介绍一、生产工艺原理5将来自低温甲醇洗新

3、鲜原料气中的一氧化碳、氢气，经过甲醇合成离心机压缩增压后，进入甲醇合成塔内进行催化反应，部分合成气态甲醇，再经冷却、冷凝、分离出粗甲醇产品，送往甲醇精馏工段，未反应的气体再经甲醇合成离心机循环气压缩机升压后大部分进入合成回路循环利用，少部分驰放气进入氢回收装置,回收有效气体与新鲜气汇合返回循环机进口。其甲醇合成的反应原理如下：甲醇合成反应是在催化剂上进行的复杂的、可逆的化学反应。主反应有：CO2H 2CH 3OH102.5kJ/molCO2+3H2CH 3OH+H2O+59.6kJ/mol副反应2CO+4H2CH 3OCH3+H2O+200.2kJ/molCO+3H2CH 4+H2O+115.

4、6kJ/mol4CO+8H2C 4H9OH+3H2O+49.62kJ/molCO2+H2CO+H 2O-42.9kJ/molnCO+2nH2(CH 2)n+nH2O+Q甲醇合成反应是一个非均相的催化反应，其机理相当复杂，一般认为，其复杂的过程可分为以下五个步骤：（1）扩散气体自气相扩散到气体催化剂的界面；（2）吸附各种气体组分在催化剂的活性表面上进行化学吸附；（3）表面反应化学吸附的气体，按照不同的动力学假说进行反应，生成产物；（4）解吸反应产物的脱附；（5）扩散反应产物气体自气体催化剂界面扩散到气相中去。以上五个过程， （1） 、 （5）进行得最快；（2） 、 （4）进行的速度比（3）快得多

5、，因此整个反应过程取决于第三个过程，即反应物分子在催化剂的活性表面的反应速度。由前述的甲醇合成反应方程式可以看出，甲醇合成反应是可逆的放热缩体反应，温度、压力、空速、反应物的组成浓度和催化剂的性能对反应都有影响。在反应压力、空速、反应物组成和催化剂一定的情况下，温度对 CO、CO 2与 H2反应生成甲醇的速度和程度有着相互矛盾的影响；反应温度升高，反应的速度将加快，但 CO 和 CO2能生成甲醇的程度将随温度的升高而下降；降低反应温度，有利于提高反应物生成甲醇的转化率，但反应速度将下降。故6采用合适的反应温度，有利于提高产量和降低生产成本：把反应温度和平衡浓度绘成一组曲线，再把反应温度与反应速

6、度绘成曲线，则这两条曲线的交点所对应的温度应该是最适宜的反应温度。反应温度也是全塔热平衡的主要标志，合成塔内温度稳定时，就是在此温度下合成甲醇的反应热与气体流动带走的热量达到平衡。要维持这一平衡，反应温度又必须要和压力、空速、原料气的组分等因素联系起来考虑。另外，催化剂随时间的使用，转化率逐渐下降，反应放出的热量逐渐减少，实际生产中，为了维持热量的平衡，一般是提高反应温度或改变空速，减少热量的带走，以提高转化率。另外还要注意最高温度不能超过催化剂的耐热温度，催化剂的前期使用温度要低一些，以防催化剂过早老化，所以工艺操作温度一般选在230250左右。甲醇合成反应是体积减小的反应。从化学平衡角度考

7、虑，提高压力有利于提高平衡甲醇含量，并能加快反应速度，增加装置生产能力。但是压力的提高对设备的材质、加工制作的要求也会提高，原料气压缩功耗也要增加，以及由于副产物的增加还会引起产品质量变差。所以工厂对压力的选择要综合考虑技术经济效果。空速是指单位时间内通过单位体积的催化剂的流体体积量。一般来说，催化剂活性越高，对同样的生产负荷所需的接触时间就越短，空速越大。甲醇合成所选取的空速的大小，既涉及合成反应的醇净值、生产强度、循环气量的大小和系统压降的大小，又涉及到反应热的综合利用。空速增大，将使出口气体中醇含量降低，即醇净值降低，催化剂床层中既定部位的醇含量与平衡醇浓度差增大，反应速度也相应增大。由

8、于醇净值降低的程度比空速增大的倍数要小，从而合成塔的生产强度在增加空速的情况下有所提高，因此，可以增大空速以增大产量。但是空速的大小应有一合适值：第一、提高空速，意味着循环气量的增加，整个系统的阻力增加，使得压缩机循环段的功耗增加。第二、甲醇合成是放热反应，依靠反应热来维持床层温度。那么，若空速增大，单位体积气体产生的反应热随醇净值的下降而减少。空速过大，催化剂床层温度就难以维持，合成塔不能维持自热，这可能在不启用外加热的情况下使床层温度垮掉。合成系统中隋性气体含量的高低影响到合成气中有效气体成分浓度的高低。惰性气体的存在，引起一氧化碳、二氧化碳、氢气分压的下降，随惰性气体含量增加，甲醇的时空

9、收率下降。合成系统中惰性气体含量取决于补入工艺新鲜气中惰性气体的多少和从合成系统排放的惰性气体量。排放量过多，将导致有效气体的损失增加。7调节惰性气体的含量，可以改变催化剂床层温度的分布和系统总体压力，当转化率过高，而使合成塔出口温度过高时，提高惰性气体含量可以解决温度过高的问题。此外，在给定系统压力操作下，为了维持一定的产量，必须确定适当的惰气含量，从而选择合适的（弛放气）排放量。从化学反应方程式来看，合成甲醇时，氢气与一氧化碳的化学当量比为 2/1，这时可以得到甲醇最大的平衡浓度。而且，在其它条件一定的情况下可使甲醇合成的瞬间速度最大。由于合成气中还有小部分的二氧化碳，二氧化碳与氢气合成甲

10、醇的比例为 1/3，而且反应气体中一氧化碳、二氧化碳受催化剂表面吸附及其它因素影响的程度不同。所以要求反应气体中氢气的含量要大于理论量，以提高反应速度。一氧化碳浓度高，时空收率高；氢气浓度高，时空收率高；但通常一氧化碳浓度增加同时伴有氢气浓度下降，所以组分之间的影响有相互作用，实际生产中氢碳比按以下关系确定：（H 2-CO2）/（CO+CO 2）=2.052.15 二氧化碳对时空收率的影响比较复杂，而且存在极值。完全没有二氧化碳的合成气，催化剂活性处于不稳定区，催化剂会在运转几十个小时后，很快失活。所以，二氧化碳是活性中心的保护剂，不能缺少。二氧化碳浓度在 4%以前，二氧化碳对时空收率的影响是

11、正效应，促进一氧化碳合成甲醇，自身也会合成甲醇，且能拟制二甲醚等副产物的生成。但过高的二氧化碳存在时，会使时空甲醇收率下降，过多的生成了无效物水，且消耗成倍的有效气体原料 H2。此外，过量的二氧化碳，也降低了一氧化碳和氢气的浓度，从而降低反应速度，影响反应平衡。二、生产工艺流程叙述自合成气压缩工序来的合成气（47、6.85 MPaA） ，进入中间换热器 E-2501 的壳程,被管程的出塔气加热后进入甲醇合成塔 R-2501,在催化剂的作用下,合成气在塔内发生甲醇合成反应，并放出大量的反应热，反应热被壳程的锅炉给水吸收带走，反应床层的温度得以维持稳定，出合成塔 R-2501 的气体,依次进入中间

12、换热器 E-2501 的管程温度降至90102，除盐水预热器 E-2502A/B 的管程温度降至 6070，甲醇水冷器 E-2502C/D 的管程,温度降到 40左右,然后依次进入甲醇机械分离器 V-2503A 进行气液分离, 全收率甲醇分离器 V-2503B 进行气液分离。全收率分离器 V-2503B 在引气前先开稀醇循环水泵 P-2502A/S 给其顶部加水，建立水吸收段的液位后，打开液位阀 LV-25014，首先排液至稀醇循环水槽 V-2506A/S，再至稀醇循环水泵 P-2502,进行稀醇溶液循环吸收，当稀醇达到一定浓度后送往闪蒸槽 V-2502。开车正常后，全收率分离器 V-2503

13、B 内直接加脱盐水，可不采取稀醇循环了。8自全收率甲醇分离器 V-2503B 出来的气体,绝大部分作为循环气去合成气压缩工序的循环气压缩段,一小部分作为弛放气去氢回收装置。自甲醇分离器 V-2503A/B 出来的粗甲醇液体,经减压后去闪蒸槽 V-2502，绝大部分溶解于粗甲醇中的气体被闪蒸出来去煤气化管网，闪蒸后的粗甲醇去甲醇精馏工序或去粗甲醇罐。自变换 P2003 泵送来的中压锅炉给水，进入汽包 V-2501，然后经过下降管进入合成塔壳程下端，再沿合成塔上行，并吸收管程物料放出的反应热，其温度不断上升，饱和后的锅炉水进入汽包，进行汽水分离，产生的蒸汽经压力控制后去 2.5MPa 蒸汽管网。汽

14、包的排污水进入排污膨胀槽 V-2504，膨胀后产生的低压蒸汽去 0.5MPa 低压蒸汽管网，膨胀槽 V-2504 排出的污水去污水处理装置。 第二部分 技术操作规程一、 岗位任务将来自低温甲醇洗新鲜原料气和氢回收装置的回收的有效气体进行混合，进入压缩机一段压缩升压，然后与合成工序来的循环气进行混合进入压缩机二段升压，再进入管壳外冷绝热复合型的甲醇合成塔内进行催化反应，部分合成气态甲醇，再经冷却、冷凝、分离出粗甲醇产品，送往甲醇精馏工段，未反应的气体经循环气压缩机升压后绝大部分进入合成回路循环利用，小部分驰放气进入膜氢气回收装置，回收的渗透气即有效气体氢气返回压缩机一段进口，尾气送往燃烧炉燃烧。

15、二、 岗位管辖范围设备、阀门主要参数序号设备位号数量设备名称 型号规格 主要性能参数列管参数 材质1 R-2501 1 甲醇反 应器4000H1324660/55设计压力：壳管 5.07.5Mpa（G ）工作压力：壳管 3.96.8 Mpa（G ）设计温度：壳管 265275工作温度：壳管（入口）250225；壳管（出口）250255换热面积：4305换热管44.527000数量4573管材SAF25105 筒体13MnNiNbR2 E-2501 1 中间换 热器1800H2313355设计压力：壳管 7.57.5Mpa（G ）工作压力：壳管 6.856.7Mpa （G ）设计温度：壳管 25

16、0275工作温度：壳管（入口）47/255 ；壳管（出口）：换热管192L18000数量管材0Cr18Ni10Ti0Cr18Ni1922585-95换热面积：355034420Ti/16MnR3E-2502A/B2 最终冷 却器1500 L894016/40;设计压力：壳管 0.77.5Mpa （G ）工作压力：壳管 0.556.7Mpa （G ）设计温度：壳管 100125工作温度：壳管（入口）3087.4；壳管（出口）4063.7换热面积：861 换热管192L7500，数量1002，管材0Cr18Ni9壳层16MnR,4E-2502C/D2 最终冷 却器1500 L894016/40;设

17、计压力：壳管 0.77.5Mpa （G ）工作压力：壳管 0.46.7Mpa （G ）设计温度：壳管 100125工作温度：壳管（入口）3063.7；壳管（出口）4040换热面积：861 换热管192L6600，数量1144U管材0Cr18Ni9壳层16MnR,序号设备位号数量设备名称 型号规格 主要性能参数 容积 材质5V-2503A1 甲醇分 离器1600H972946设计压力 MPa（G）：7.5工作压力 MPa（G）：6.58；设计温度：100 ， 工作温度：40 全容积16.6m30Cr18Ni9+16MnR（正火）6 V-2503B 1全收率甲醇分离器3400H2435595设计压

18、力 MPa（G）：7.5工作压力 MPa（G）：6.58；设计温度：100 ， 工作温度：3540 上段为塔板水吸收段下段为旋流板分离段全容积185 m3Q345R（正火）7 V-2501 1 汽包2000L658844设计压力 MPa（G）：5.0工作压力 MPa（G）：4.0；设计温度：265 ， 工作温度：250 ；全容积19.4m3；16MnR（正火）108 V-2502 1 闪蒸槽2000L967412设计压力 MPa（G）：0.8 工作压力 MPa（G）：0.4设计温度：100 工作温度：40全容积29.2 m3；16MnR（正火）9 V-2504 1 排污闪 蒸罐1000H327

19、08设计压力 MPa（G）：0.6 工作压力 MPa（G）：0.4设计温度：165 工作温度：152全容积1.87m320R10 V-2506 1 脱盐水 罐1400H405010设计压力 MPa（G）：常压工作压力 MPa（G）：常压设计温度：常温工作温度：常温、全容积4.65m30Cr18Ni911 JR2501 1 蒸汽喷 射器喷射管11417/32510设计压力 MPa(G)：5.0工作压力 MPa(G),：3.82设计温度：504，工作温度：420，锅炉水26000Kg/h,中压蒸汽11000-18200Kg/h.0Cr18Ni95. 泵 二台LEWA 高压往复泵 P-2502A/S

20、 ：流量 4 m3/h；扬程 8.0 MPa 额定出口压力 6.7MPa;电机，功率 15KW ，720-730r/min , 防护等级 ExdCT4 。6. 合成循环机（汽轮机拖带） 一台（详见合成压缩机操作）离心压缩机：型号 2BCL458 ，轴功率 5850kw名 称 新 鲜 合 成 气 循 环 段进口流量 Nm 3/h 105000 570000进口压力 MPa(G) 3.03.3 6.45出口压力 MPa(G) 6.48 6.85进口温度 40 40凝气汽轮机：型号 NK32/36/16，额定功率 6435KW，额定转速 11124 r/n ，额定消耗汽量： 400-420 3.43-3.63 MPa 27576kg/h 。7氢气回收装置 一套美国普利森膜，6 根；处理气量，13000 Nm3/h ，最大 16000Nm3/h。