1、提高甲醇产量 降低天然气单耗的研究与应用摘 要：针对甲醇装置甲醇产量低、天然气单耗高的问题进行了研究，通过 Hysys 模型进行数据拟合等，从合成反应温度、气量分配，转化反应水碳比、热量回收等方面进行了研究，制定并实施优化操作，提高装置产量和降低单耗。 关键词：甲醇 合成 Hysys 水碳比 单耗 吐哈油田甲醇厂 24 万吨/年甲醇装置是在原 8 万吨年甲醇装置基础上改扩建而成，于 2006 年 10 月投产。装置以天然气为原料，采用纯氧二段转化工艺制取甲醇合成气，通过鲁齐低压合成生产工艺生产甲醇。装置扩建时保留原 8 万吨/年合成装置，并增加了一套 16 万吨/年合成装置。装置投产后将产量、
2、能耗等指标与设计值进行对比分析，存在甲醇产量仅为设计值 90%、吨甲醇天然气耗量超标 11%的问题，本文就此展开研究和应用。 一、原因分析 通过对甲醇产量、天然气消耗等指标与设计值进行对比分析，我们认为工艺生产过程中存在以下问题。 1.甲醇产量未达到设计指标 一是 2#合成催化剂处于使用末期，合成反应温度偏低，使得甲醇收率偏低。二是由于 2#合成水冷器因换热效果差，降低了循环气量。三是由于二段炉出口温度低，合成气有效组成不佳，甲醇合成收率因此偏低。我们重点对两套合成系统的性能进行了分析研究。 1.1Hysys 模型分析 1.1.1 设计基础数据 Hysys 模型分析 通过 Hysys 软件模型
3、分析，在 90%负荷条件下，采用现有型号的催化剂在 3 年末时，可以达到甲醇产量 677 吨/天，在 4 年末时产量不低于656 吨/天。 1.2 现有催化剂性能评价 我们选用 2011 年 5-6 月生产平稳运行期间的典型生产操作数据通过Hysys 模型进行数据拟合，拟合结果表明 1#合成塔和 2#合成塔的活性基本符合预期活性，2#合成塔的活性已接近 4 年末活性，这主要是催化剂正常运行期间不可避免的局部烧结。 1.3 装置指标优化 对于甲醇产量优化，主要的调节手段是进两合成塔气量分布和汽包的蒸汽温度。基于拟合后的数据，我们做了一些参数优化研究，分析结果如下： 1.3.1 两合成塔气量分布
4、固定两塔蒸汽温度，我们对两塔之间气量分布的改变对产量影响做了研究。结果表明，通过两塔气量分布的调节，粗甲醇中甲醇产量每天能提高 4 吨左右。 1.3.2 合成反应温度和气量分布 反应器操作温度主要由汽包蒸汽温度控制，固定总入塔气量为342870 Nm3/h，我们研究了汽包蒸汽温度和气量分布对甲醇产量的影响，详细结果见下表。 2.甲醇天然气单耗高 通过研究生产甲醇过程中消耗天然气的情况，我们发现，装置运行中存在三个方面的问题 2.1 转化工艺气中 CO 和 CO2 组成比例较设计值有偏 一段转化水碳比值偏高，氢碳比较设计高。水碳比高的不利影响：一是过多的蒸汽会增加系统的阻力。二是过多的蒸汽会使总
5、的天然气消耗量增加的。三是过高的水碳比增加了系统蒸汽冷凝的负荷。 2.2 一段炉排烟温度高于设计指标约 10，热损失大 由于一段炉对流段锅炉给水预热盘管流量偏低，一段炉烟气余热没有充分利用。 2.3 中压蒸汽放空回收量较大，造成蒸汽浪费 经过现场调研发现，蒸汽放空压力调节阀现场阀位比 DCS 显示阀位大 10%以上。放空量约 3t/h，需要消耗约 300Nm3/h 天然气。 二、优化措施 1.提高甲醇产量 根据研究结果，我们针对甲醇产量偏低状况，采取了以下措施：一是氧气供应量提高 6%，甲醇装置合成工艺气中残余甲烷含量由之前的0.9%降低至 0.7%。二是提高 2#合成催化剂反应温度。三是合理
6、分配两套合成循环气量，适当提高 1#合成反应循环气量，降低 2#合成反应循环气量。 2.降低天然气消耗 我们采取的措施，一是在保证残余甲烷含量和氢碳比符合工艺要求的前提下，降低一段炉水碳比，降低了燃料气消耗。二是增加一段炉对流段锅炉给水预热盘管流量，提高一段炉烟气余热利用率，一段炉排烟烟气温度降低约了 8。三是通过有效降低中压蒸汽系统放空量，降低了脱盐水消耗和燃料气消耗。 三、效果评价 通过工艺优化措施，在 90%负荷下，最高甲醇日产量由之前的 575t/天达到目前的 620 吨/天，天然气单耗由 2010 年 1125Nm3/吨降至了1030Nm3/吨，接近设计指标 1022 Nm3，达到历史最好水平，工艺优化效果显著。 作者简介：张志刚，汉族，男，甘肃高台人，工程师，从事甲醇和气体深冷分离生产管理工作。
