天然气制甲醇合成工艺优化

当二 者都 存在 时 ， 原 料 气 对 氢 碳 摩 尔 比要 求 有 以下
２种 表 达方式 ： 凡 （ Ｈ２ 一 Ｃ Ｏ） ／ ｎ （ Ｃ Ｏ＋Ｃ Ｏ ２ ）＝ ２ ． １ ＿２ ． １ ５ ｎ （ Ｈ２ ） ／ ２ ／ （ Ｃ Ｏ＋１ ． ５ Ｃ ０ ２ ）＝ ２ ． Ｏ 一２ ． ０ ５
在 实 际生 产 中 ， 控 制 的氢碳 摩 尔 比应该 比化 学 计量 略高 。如果 人 塔 气 氢碳 摩 尔 比控 制 过低 ， 容 易
为了保护催化剂的正常使用寿命 ， 在催化剂的 早、 中期应 该维 持较 低 的合成塔 出 口温 度 ， 随着使 用
时 间 的增 加 ， 根据 各 工 艺参 数 、 产量 、 吨耗 的变 化 要 逐 步提高催 化 剂 的床层 反应 温度 … 。 合成 塔 的 出 口温度 可 以通过 合成 汽包 的压力 来 控制 ， 而 进 口温度却 几乎 没有 调节 和控 制手段 ， 提 高 出 口温 度对 提 高 产 量 、 降低 吨 耗 有 着 积 极 的作 用 。 在 负荷 为 １ ０ ０ ％情 况下 ， 通 过 调整 合 成 塔 出 口温 度 ， 其 他参 数保 持不 变记 录数据 如表 １ 。
中海石 油建 滔化 工有 限公 司 日产 ２ ０ ０ ０ ｔ 甲醇装
对 比获取 对装 置 实 际生 产 有 指 导性 质 的参 数 ， 从 而 达 到优化 参数 指 标 、 提 高 产量 、 降低 能耗 ， 提 高 本 身
竞 争力 ， 保证 经济 效益 的 目的 。
１ 工艺 操作 优化
置 采用 德 国 Ｌ Ｕ Ｒ Ｇ Ｉ 公 司 甲醇 工 艺 技 术 ， 以高 Ｃ Ｏ 、
高Ｎ 含 量 的天然 气 为原 料 ， 经过蒸 汽 一段 转化 为适
合制 甲醇 的合成 气 ， 再经压缩 、 采用 Ｌ ｕ ｒ ｇ ｉ甲醇水 冷 式合 成 塔 、 精 馏 等工 序 产 出优 等 品标 准 的精 甲醇 ， 其
ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ，ａ ｎｄ ｍｏ ｌ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｍｅ ｔ ｈａ ｎｏ ｌ ｉ ｎ ｒ ｅ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ｇ ａ ｓ， ａ ｓ ｗｅ ｌ ｌ ａ ｓ ｗｈｅ ｎ ｔ ｏ ｉ ｍｐｒ ｏ ｖ ｅ ｓ ｙ ｎ ｔ ｈｅ ｔ ｉ ｃ ｔ ｏ ｗｅ ｒ ｏ ｕ ｔ ｌ ｅ ｔ
第４ ２卷 第 ５期 ２ ０ １ ４年 ５月
化 学 工 程 Ｃ Ｈ Ｅ ＭＩ Ｃ Ａ Ｌ Ｅ Ｎ Ｇ Ｉ Ｎ Ｅ Ｅ Ｒ Ｉ Ｎ Ｇ（ Ｃ ＨＩ Ｎ Ａ）
Ｖｏ １ ． ４２ Ｎｏ． ５ Ｍ． ｄ ｖ ２ ０１ ４
天 然气 制 甲醇 合 成 工 艺 优 化
毛 司理 ，冯 建 ，胡 明 ，陈 勇 ，钟 国强
（ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｂ ｌ ｕ ｅ Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｄ ｏ ｎ ｇ ｆ ａ ｎ ｇ ５ ７ ２ ６ ０ ０ ，Ｈ ａ ｉ ｎ ａ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｅ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈ ｅ ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｇ ａ ｓ ｔ ｏ ｍｅ ｔ ｈａ ｎｏ ｌ ｐｌ ａ ｎ ｔ ｏ ｆ ＣＮＯＯＣ— ＫＢ Ｃｏ ｒ ｐ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗａ ｓ ｓ ｔ ａ ｒ ｔ ｅ ｄ ｕ ｐ ｉ ｎ Ｓ ｅ ｐｔ ｅ ｍｂｅ ｒ ，２ ０ ０ ６，ｗｈ ｉ ｃ ｈ
・
７ ６・
化学工程
２ ０ １ ４年第 ４ ２卷第 ５期
包 压力 ， 准确 、 灵 敏 控 制合 成 塔 反 应 温度 ， 有效 地控 制 了副反应 ， 避 免石 蜡 、 羰 基 化 合 物 的形 成 ， 并 且容 易 操 作 控 制 。 回收 高 位 能 热 ， 每生产 １ ｔ甲醇 能够 产生 ４ ． ０ ＭＰ ａ的 中压 蒸 汽 １ ． ０ —１ ． ４ ｔ 。其 结 构 紧 凑， 开工方 便 ， 压 降小 。
表 １ 合成塔 出口温度与产 量、 吨耗记录数据
Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ １ Ｄ ａ ｔ ａ ｓ ｈ ｅ ｅ ｔ ｏ ｆ ｍｅ ｎ ｔ ｈ ａ ｎ ｏ ｌ ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｐ ｔ ｉ ｏ ｎ
ａ ｎｄ ｏ ｕｔ ｌ ｅ ｔ ｔ ｅ ｍｐｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ
是 一个 强烈 的放 热 反应 ， 操 作 温 度 是 合 成 甲醇 反 应 中最灵 敏 的影 响因 素 ， 合 理选 择 操 作 温 度对 合 成 反 应 提高产 量 至关重 要 。该装 置合 成塔 为鲁 奇专有 的 最 具代 表性 的水 冷 列 管式 合 成 塔 ， 通 过 控制 合 成 汽
（ 中海 石油化学股份有 限公 司 ，海南 东方 ５ ７ ２ ６ ０ ０ ）
摘要 ： 中海石油建滔化工有 限公 司天然气制 甲醇装 置于 ２ ０ ０ ６年 ９月投 产 。装置投 产 以来 对工艺 操作指 标进行 了
一
系列调整 ， 从核 心合 成重要工 序人手 ， 主要调整 和优化合成塔入 口 Ｈ ／ Ｃ摩尔 比 、 合成塔进 出 口温度 、 循环气 中甲
氧化 碳 、 二氧化 碳 、 与氢气 反应 生成 甲醇 。该 反应
据对 理 论参 数进 行 对 比 ， 同 时通 过 数 据 对 比和计 算 主要影 响操 作参 数 如 合 成 塔 入 口 Ｈ ／ Ｃ、 合 成 塔 进 出 口温度 、 循 环气 中 甲 醇浓 度 以及 何 时 提 高合 成 塔 的 出 口温 度 以保证 催 化 剂 的活 性 等 ， 通 过 实 际 的 数 据
收稿 Ｅ ｔ 期： ２ ０ １ ３ － １ １ － ０ ７ 作者简介 ： 毛 司理 （ １ ９ ８ ２ 一） ， 男， 助理工程 师， 研究方 向是 甲醇工艺优化 ， 电话 ： １ ３ ５ １ ８ ０ ６ ９ ８ ５ ６ ， Ｅ — ｍａ ｉ ｌ ： ｍ ａ ｏ ｓ ｉ ｌ ｉ ０ ０ ０ ０ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｎ。
ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｔ ｏ ｅ ｎｓ ｕｒ ｅ ｔ ｈｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｃ ａ ｔ ａ ｌ ｙ ｓ ｔ ，ｅ ｔ ｃ ．， ｅ ｍｐ ｈ ａ ｓ ｉ ｚ ｉ ｎ ｇ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
造成合成副反应的增加 ， 加速催化剂活性的衰退 ， 引 起 积碳反 应 的发生 ；如果 人塔 气氢 碳 摩尔 比控制 过 高， 则容 易造 成氢 气 的 积 累 ， 惰性 气 体 含 量 增 加 ， 驰
放 气量 也会 相应增 加 ， 最终 导致 消耗加 大 。 但 随着 催 化 剂 活性 的不 断下 降 ， 组 分 也会 随之
醇摩尔分数 以及何 时提高合成塔 的出 口温度 以保 证催化剂的活性等 ， 重点阐述该操作 工艺指标 的优 化。经过调整 后可 以得 出 ： 提高合成塔 出 １ １ 温度 ， 将合成塔 入 口 Ｈ ／ Ｃ摩 尔 比控 制在 ３ ． ８ ． ４ ， 循 环气 中惰性气 体摩尔 分数应控
制在 ２ ９ ％一３ ２ ％， 循环气温度稳定在 ３ ８℃以下 ， 可 以提高 甲醇产量 ， 降低能耗 ， 进而取得更大的经济效益 。 关键词 ： 甲醇 ； 生产； 工艺优化 ； 天然气
ｗ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｎ ｆ ｏ ｌ ｌ ｏ ｗ ｅ ｄ ｂ ｙ ａ ｓ ｅ ｉ ｒ ｅ ｓ ｏ ｆ ａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｄ ｅ ｘ ｅ ｓ ．Ｆ ｏ ｃ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｍ ａ ｉ ｎ ｌ ｙ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｒ ｅ ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｓ ， ｔ ｈ ｅ ｍａ ｉ ｎ ａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｅ ：Ｈ ／ Ｃ ｍ ｏ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ａ ｔ ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｉ ｃ ｔ ｏ ｗ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｎ ｃ ｅ ，ｉ ｎ ｌ ｅ ｔ ａ ｎ ｄ ｏ ｕ ｔ ｌ ｅ ｔ
合成 工 艺是 整个 装 置技 术 的关键 。本 课题 将根 据 中
１ ． １ 合 成塔 出 口温度对 合 成反应 的影 响 甲醇 合成 反 应 是 在催 化 剂 的作 用 下 ， 气 体 中 的
一
海 石油 建 滔化 工 有 限公 司年 产 ６ ０万 ｔ甲醇 装 置 的
实 际设 计 和生 产情 况 ， 应 用 实 际生 产 装 置 的现 场 数
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ｏｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｇ ａ ｓ ｔ ｏ ｍｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｏ ｌ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ
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中 图分 类 号 ： Ｔ Ｑ ２ １ 文献标识 码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ５ — ９ ９ ５ ４ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ５ － ０ ０ ７ ５ ０ － ４
Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ５ － ９ ９ ５ ４ ． ２ ０ １ ４ ． ０ ５ ． ０ １ ８
ｍｏ ｒ ｅ ｅ ｃ ｏ ｎ ｏ ｍｉ ｃ ｂ ｅ ｎ ｅ ｉ ｆ ｔ ｓ ｂ ｙ ｒ ｉ ｓ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｏ ｕ ｔ ｌ ｅ ｔ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｓ ｙ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｉ ｃ ｔ ｏ ｗ ｅ ｒ ，ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ Ｈ／ Ｃ ｍｏ ｌ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ａ ｔ
２ ９ ％ —弓２ ％ ．ｋ ｅ ｅ ｐ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ｇ ａ ｓ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｂ ｅ ｌ ｏ ｗ ３ ８℃ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ｍｅ ｔ ｈ ａ ｎ ｏ ｌ ；ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ；ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｐｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ； ｎ ａ ｔ ｕｒ ａ ｌ ｇ ａ ｓ