我国甲醇生产技术开发进展_钱伯章

1.甲醇过程工艺进展林达公司具有自主知识产权的大甲醇技术得到广泛应用。

2009年7月24日，采用杭州林达化工技术工程公司卧式水冷甲醇合成塔技术的国内第一套工业装置，在内蒙古苏里格天然气化工股份有限公司通过72小时运行考核。

该装置高产量、低循环比、高醇净值、低温差和低压降等各项经济技术指标都达到国际领先水平，标志着我国大型甲醇合成塔自主技术和装备研发并产业化已经走在了世界前列。

卧式水冷甲醇合成塔技术已被授权中国发明专利，并申请了PCT国际专利。

据了解，内蒙古苏天化公司以天然气为原料的年产18万吨甲醇装置，采用Φ3400卧式水冷甲醇合成塔替代原引进的日本三菱瓦斯公司冷激式甲醇合成塔，该合成塔于2008年6月全面投运，实现了长周期运行。

这套装置曾使用过日本三菱瓦斯的冷激式塔和超转化率（SPC）反应器，三菱瓦斯SPC技术在我国曾开出2000万美元技术费的天价，而现在采用卧式水冷甲醇合成塔改造后，无论循环比、反应气甲醇含量、日产量均优于三菱瓦斯。

国家化工行业生产力促进中心表示，卧式水冷甲醇合成塔是甲醇合成技术一项革命性的突破，将循环比下降到1.9，出塔气甲醇平均含量达11.85%，这已优于世界先进水平，其结构新颖是另一亮点。

该合成塔的醇净值高、压差小、温差小、结构合理，技术指标超过国外先进技术，装置年产能不仅可达60万吨，而且可达180万吨，循环比还可降到0.5，液相催化存在的问题用气固相反应器可完全解决。

杭州林达公司开发了拥有完全自主知识产权的甲醇合成塔技术，打破了长期被国外少数公司所垄断拥的局面。

内蒙古苏天化公司最大程度地推进设备国产化，既保证了项目技术装备的国际领先水平，又节省了大量的资金，同时，该项目创造了国内同类型、同规模项目建设工期最短、国产化率最高、投资最省、资源综合利用最优的新记录。

卧式水冷塔在还原过程和投运过程中，调节温度方便，操作控制性能好，床层温差大幅下降。

由于突破了传统合成反应的多项局限性，林达卧式水冷甲醇塔投运后显示了多方面优势：合成塔床层阻力很低，进出合成塔压差仅为0.02~0.03MPa，为一般合成塔的十分之一；换热管内外径承受的高压差已超过7MPa，按设计可承受高达9MPa的压差，为目前国内外水冷合成反应器所罕见，设计高压差为缩小合成塔尺寸，提高生产能力提供了条件；低循环比，高甲醇净值。

这台卧式水冷塔设计循环比为2.5，目前实际只有2.1左右，比通常情况降低50%。

根据实际甲醇产量核算，醇净值可高达9%，为一般合成塔的2倍；换热面积可按反应过程放热大小设计，有强移热能力。

低循环比为大型化提供了条件。

单台卧式水冷塔可达产能100万吨以上，已签约的年产60万吨和100万吨甲醇塔均为单台塔方案。

陕西渭河煤化工集团有限责任公司和杭州林达化工技术工程公司共同完成的“均温型甲醇合成塔的大型化研究开发”项目，鉴定认为，该项目整体达到国内同行业领先水平，是甲醇合成塔技术创新的一项突破，为煤制甲醇装置的大型化提供了成功示范。

据介绍，年产20万吨甲醇于大型均温型甲醇合成塔的特点是：在结构上通过上下行冷管的优化设计，达到了缩小轴向和平面温差、提升热点温度位置的目的；催化剂装填在管间，装填系数达70%以上，反应器体积小，壳体和内件自由伸缩，避免了热应力；壳体结构设计合理、简单可靠，催化剂装卸方便，制造安装维修容易；用低合金钢和国产不锈钢替代进口双相不锈钢，大大降低了投资。

该技术在强放热条件下，具有固定床甲醇合成床层径向和轴向的温度均匀、温差小、操作稳定、控制方便、催化剂生产强度大、CO转化率高等优良性能。

工厂运行结果表明，该合成塔完全满足水煤浆加压气化和等压合成工艺的需求，各项运行及经济指标良好。

陕西渭化年产20万吨甲醇装置采用水煤浆加压气化，采用林达JW3000均温型甲醇反应器，CO的单程转化率为75%，精甲醇日产量达660吨；甲醇产量和催化剂强我国甲醇生产技术开发进展□钱伯章度高于直径4米、相同工艺条件的管壳式甲醇塔；每吨甲醇耗电48度。

在原料气达到设计气量6.8万标方，合成设计压力为5.5MPa的工况下，日产甲醇可超过700吨。

该项目开发的气冷均温大型甲醇合成塔及甲醇合成技术，成功应用于水煤浆加压气化为原料气的等压合成工艺，证明水煤浆制气等压合成甲醇具有降低能耗的明显优势。

同时表明，林达开发的大型均温型甲醇塔具备大型化优势，并适用于各种原料气类型，是一项工艺先进、节省投资的自主低压甲醇反应器技术。

华东理工大学开发的绝热-管壳外冷复合型甲醇合成反应器已在兖州鲁南化肥厂10万吨/年装置中成功应用，其关键部分为管板上列管的焊接、壳程热水与蒸汽的热力循环等。

低水气比耐硫变换制甲醇可实现节能环保。

河南开祥化工有限公司运用青岛联信化学有限公司开发的粉煤气化-低水气比耐硫变换制甲醇工艺的装置平稳运行，且节能优势明显，证明壳牌粉煤气化工艺气采用低水气比变换流程进行甲醇生产是完全可行的。

从而填补了高一氧化碳（CO）含量合成气在低水气比变换工艺条件下制甲醇的国际空白，为高碳氢比的粉煤气化合成气开辟了一条节能、环保的新出路。

新工艺中，第一反应器只需添加少量的蒸汽，第二段和第三段通过激冷少量的水降温并增加水气比，就可满足甲醇生产的要求，并且变换过程无甲烷化副反应。

与传统高水气比变换工艺相比，新工艺至少可节约蒸汽15吨/小时，同时还可大量节省后续工段冷凝水，装置操作平稳且节能效果显著，因此是一种非常理想的用高浓度CO合成气生产甲醇的工艺。

继2007年成功应用于广西柳化制氨装置后，低水气比耐硫变换工艺又成功应用于甲醇装置。

据了解，壳牌粉煤气化工艺制得的原料气中的CO 含量高达60%以上，不仅加重了耐硫变换系统的CO变换负荷，而且还可能引起高放热的甲烷化副反应，使催化剂床层超温。

为避免变换工段发生甲烷化副反应，传统设计中大都采用了高水气比变换工艺。

高水气比虽然可以抑制甲烷化副反应，但由于CO浓度和水气比都高，反应推动力大，一段催化剂的装量只要稍有变化，就会明显影响反应深度，不易控制床层温度。

河南开祥公司30万吨甲醇装置经过对催化剂品种的调整和工艺流程的简单改动，采用低水气变换工艺生产出合格甲醇。

我国第一套低水气比变换工艺“航天炉”装置在安徽临泉化工股份有限公司平稳运行，实现了高CO和水含量工艺气在低水气比变换工艺条件下制甲醇。

这标志着我国煤制甲醇技术又向前跨越了一大步。

据介绍，安徽临泉化工股份有限公司应用北京航天煤化工工程公司设计开发、具有自主知识产权的“航天炉”技术以及青岛联信化学有限公司开发的粉煤气化-低水气比耐硫变换制甲醇工艺建设了15万吨甲醇装置。

工业运行表明，选用青岛联信化学公司生产的QDB-04催化剂，采用调节水气比的方案控制反应深度和床层热点温度的办法，用高CO含量和高水含量的工艺气制甲醇是完全可行的，在负荷为50%的情况下，床层各热点温度不超过400℃；操作平稳，指标容易调整且变换过程无甲烷化副反应的发生。

由于HT-L粉煤加压气化产生的气体中CO含量高达60%，且水气比达1.1，因此变换反应的分段、反应深度和床层热点温度的控制是该装置能否成功运行的关键。

为此，安徽临泉化工股份有限公司、北京航天煤化工工程公司和青岛联信化学有限公司的技术人员采用调整原料气中水气比的办法来控制反应深度和床层热点温度的变换方案。

“航天炉”气化变换装置是继壳牌炉低水气比制氨、制甲醇装置后，又一套采用低水气比变换工艺的工业化装置。

采用石家庄正元塔器设备有限公司垂直筛板型甲醇三塔精馏技术建设的30万吨/年甲醇精馏装置，在山东明水大化集团投产成功。

用该技术建设的豫北化工有限公司30万吨/年甲醇精馏装置项目也在实施中。

继在百余套中小型甲醇装置成功应用后，垂直筛板型甲醇三塔精馏技术正式进军大型甲醇装置。

据介绍，甲醇三塔精馏工艺技术是正元塔器公司采用新型垂直筛板塔专利技术，结合工艺流程优化，自主开发的以新型垂直筛板为分离元件的三塔精馏工艺技术。

传统的甲醇精馏工艺采用两个塔，即脱醚塔和精馏塔。

三塔精馏是将甲醇精馏塔分为加压精馏和常压精馏两个塔，充分利用加压塔的甲醇冷凝热，实现“双效”精馏。

三塔流程使蒸馏的蒸汽消耗比传统双塔流程降低了40%以上，1吨甲醇可节约蒸汽1吨以上，冷却水用量降低50%，同时装置处理能力增加10%~20%。

此外，与传统浮阀塔相比，新型筛板塔内件结构使精馏塔塔高降低了1/4，大大降低了设备造价及安装费用，设备使用寿命也相应延长。

近年来，石家庄正元塔器设备有限公司开发的甲醇三塔精馏这一成熟技术，已成功应用在全国5万吨/年至18万吨/年甲醇技改或新建项目上，取得了投资省、产品优、增产节能的效果。

石家庄正元塔器设备有限公司研发成功的DR 型低阻力双层甲醇合成塔内件，在湖北宜化集团投用。

这一独创的新型甲醇合成塔内件不仅可显著提升甲醇产量，且节能降耗效果突出，将为合成氨联醇企业和甲醇生产企业节能增效。

在甲醇塔合成反应过程中，阻力大小是影响甲醇产量和能耗的关键因素之一，而合成塔内件是起决定作用的关键部件。

石家庄正元自主研发的新型内件阻力小、电耗低、催化剂利用系数高，因具有双层催化剂筐结构，即一塔可作两塔用，使单塔产能大幅增加，催化剂还具有自卸功能，使操作更加方便。

该产品适合于中小氮肥企业和甲醇生产企业进行技术改造和新上项目，也适用于将淘汰的低产能合成氨塔改造为甲醇合成塔。

已有多家河北省化肥企业节能技改中使用了该内件。

运行结果表明，内件阻力低，催化剂利用系数高，操作方便，且能回收低压蒸汽，达到了节能、降低运行费用的效果。

经使用显示，直径800毫米、高14米的高压甲醇塔（联醇）阻力仅为0.1~0.12MPa，为同高度塔阻力的1/8，而甲醇产量可以提高到原来的160%，循环机电耗降低了30%以上。

国内大型化肥生产企业———湖北宜化集团公司此次应用的是一套直径1400毫米的DR型双层甲醇合成塔内件，用于其5万吨甲醇技改项目。

目前，我国甲醇生产装置中主要采用的冷管型内件普遍存在阻力高，使用寿命短，催化剂易老化、利用率低等问题。

为延长催化剂使用周期，很多企业采用加大催化剂装填量的方法，加大了备用系数，增加了催化剂的投用成本，同时也增加了运行阻力，使装置动力消耗增大。

石家庄正元塔器设备公司开发出DR型低阻力双层甲醇合成塔内件，并获得了国家专利。

正元集团随后将该产品应用于所属化肥厂，取得了显著的节能增效效果，随后相继在河北省多家企业推广应用。

国家知识产权局已于2010年9月6日受理陕西延长石油集团公司申报的低碳技术合成甲醇方法和装置发明专利申请，这项技术将煤、油田气、甲烷、氢气等多种原料进行优化配置，原料利用率可比目前国内先进水平提高12%。

与国内外先进水平的煤制甲醇装置相比，180万吨/年甲醇项目能耗至少降低22%，年节约标煤67万吨。