甲醇合成操作规程

1、岗位的任务

本工段是将压缩工段来的工艺气体，在一定的压力（5.3MPa）、温度（220~260℃）、触媒作用下合成粗甲醇，并利用其反应热副产3.9MPa中压蒸汽减压至1.3MPa送入管网。同时将合成驰放气与膨胀气送往转化工段。

2、工艺过程概述

2、1 甲醇合成原理：

合成工艺气体中的CO、CO2分别与H2在铜基催化剂的作用下主要生成甲醇，同时还伴有许多副反应。

主反应：CO+2H2=CH3OH+Q

CO2+3H2= CH3OH+H2O+Q

主要副反应：2CO+4H2=CH3OCH3+H2O

4CO+8H2=C4H9OH+3H2O

CO+3H2=CH4+H2O

2CO+2H2=CH4+CO2

2、2 工艺流程

经脱硫、转化制得总硫含量小于0.1ppm，（H2-CO2）/（CO+CO2）=2.72的合格新鲜合成气。经合成气压缩机C3002的压缩段加压至5.3MPa与循环段加压至5.3MPa温度约为

60℃的循环气混合，混合后的入塔气以每小时540000NM3的流量进入入塔气预热器E4001A.、B的壳程，被来自合成塔R4001A.、B反应后的出塔热气体加热到225℃后，进入合成塔R4001A.、B顶部。

R4001A.、B为立式绝热——管壳型反应器。管内装有低压甲醇合成催化剂。当合成气进入催化剂床层后，在5.30MPa，220~260℃下CO、CO2与H2反应生成甲醇和水，同时还有微量的其他有机杂质生成。合成甲醇的两个反应都是强放热反应，反应释放出的热大部分由合成塔R4001A.、B壳程的沸腾水带走。通过控制汽包压力来控制催化剂床层温度及合成塔出口温度。从R4001A.、B出来的热反应气进入入塔气预热器E4001A.、B的管程与入塔合成气逆流换热，被冷却到90℃左右，此时有一部分甲醇被冷凝成液体。该气液混合物再经水冷器E4002A、B进一步冷凝，冷却到≤40℃，再进入甲醇分离器V4002分离出粗甲醇。

分离出粗甲醇后的气体，压力约为 4.9MPa，温度约为40℃，返回C3002的循环段，经加压后循环使用。为了防止合成系统中惰性气体的积累，要连续从系统中排放少量的循环气体：一部分直接作驰放气送转化工段，另一部分经水洗塔洗涤甲醇后作为驰放气送往转化工段，整个合成系统的压力由驰放气排放调节阀PV4005来控制。

由V4002分离出的粗甲醇，减压至0.4MPa后，进入甲醇

膨胀槽V4003，以除去溶解在粗甲醇中的大部分气体，然后直接送往甲醇精馏工段或粗甲醇储槽V5001A、B。甲醇膨胀槽V4003的压力控制在0.4MPa，膨胀气送往转化工段。水洗塔T4001塔底排出粗甲醇液体也排至甲醇膨胀槽V4003中。

汽包V4001与R4001壳侧由二根下水管和六根汽液上升管连接形成一自然循环锅炉，副产3.9MPa中压蒸汽减压至1.2MPa后送入蒸汽管网。汽包用的锅炉水来自锅炉给水总管，温度为140℃，压力为7.0MP a。为保证炉水质量，在V4001下部均设连续间断排污口。连续排污排入排污膨胀槽V4006，间断排污可直接排入下水道。

催化剂经过还原后才有活性。因此合成催化剂在使用前，需要用H2进行还原，还原方程式为：CuO+H2=Cu+H2O 还原压力为0.54MPa，最高还原温度为230℃，还原气为H2，稀释气体为N2，要严格按照催化剂的升温还原程序进行操作。

合成塔内催化剂的升温加热，用蒸汽喷射泵M4001来完成。加入压力为3.9MPa的中压蒸汽，通过开工蒸汽喷射器M4001带动炉水循环，使催化剂床层温度逐渐上升。

在C3002循环段入口管线上还接有三根管线。一根N2管线，供开车前置换系统和催化剂升温还原补N2用；一根还原气管线，供催化剂升温还原时提供H2；一根空气管线，供

催化剂钝化使提供O2。

为防止汽包V4001烧干造成催化剂超温，V4001设有低液位自动连锁；为防止甲醇分离器V4002因液位过高而严重带液，产生液击损害压缩机，影响压缩机的使用寿命，V4002设有高液位自动连锁，当液位过高时自动切断原料气。

3、正常生产时的操作控制

3、1气体成分的控制

3、1、1新鲜合成气

组成：

新鲜气的组成，往往受上游流程的制约，但在可能情况下，尽量提出满足本系统要求的组成。根据化学计量要求新鲜气中氢碳比为：（H2-CO2）/（CO+CO2）=2.72。正常生产时应在所在所定数值范围内操作，当遇到大减量等不正常情况下可根据入塔气成分及时进行调整新鲜气组成来满足生产的要求。

在新鲜气组成中要严格控制硫含量：

H2S+COS≤0.1ppm

当生产中发现系统压力逐渐上升，而其他工况比较正常时，要首先考虑到新鲜气中的硫含量，应及时对照分析如果硫含量超标要采取相应停车或紧急停车。

3、1、2入塔合成气

组成：

根据有关化学计量和实际的生产经验得出,入塔气氢碳比：

（H2-CO2）/（CO+CO2）=5.31~6.16

一般而言，氢碳比控制太低，副反应增加，催化剂活性衰退加快，还引起积碳反应；氢碳比控制太高，影响产量并引起能耗等消耗定额增加。

3、1、3 惰性气

合成系统中惰性气体有：CH4、N2、A r。其组分在合成反应中不参与反应，但影响反应速率。惰性气体含量太高，降低反应速率，生产单位产量的动力消耗增加；维持惰性气体含量，则放空量增大，有效气体损失多。一般来说，适宜的惰性气体含量，要根据具体情况而定，而且也是调节工况的手段之一。触媒使用初期活性高，可允许较高的惰性气含量，

使用后期，一般应维持在较低的惰性气含量。目标若是高产则可维持惰性气体含量低些。目标若是低耗，则可维持惰性气体含量高些。

3、2 压力的控制

合成系统在生产负荷一定的情况下，合成触媒层温度（汽包压力）、气体成分（放空量）、空速大小、冷凝温度等均能引起合成系统压力的变化，操作时应准确判断、及时调整，确保工艺操作在指标范围内。

当合成条件变化、系统压力升高时，可适当降低生产负荷；提高汽包压力；必要时打开放空阀控制系统压力不得超压，以维持正常生产。系统减量要及时提高汽包压力，调整循环量，控制温度在指标范围内。

调节压力时必须缓慢进行，确保合成塔床层温度正常。如果压力急剧变化会使设备和管道的法兰接头及压缩机填料密封遭到破坏。

一般压力升降速度可控制在≤0.4MPa/min。

3、3催化剂层温度的控制

合成塔壳侧的锅炉水，吸收管程内甲醇合成的反应热后变成一定温度的沸腾水，沸腾水上升入汽包内上部形成与沸腾水温度相对应的饱和蒸气压即为汽包所控制的蒸汽压力，合成塔触媒的温度就是靠调节汽包蒸汽压力得以实现。因此通过调节汽包压力就可相应地调节催化剂床层温度。