甲醇装置简介和重点部位及设备示范文本

文件编号：RHD-QB-K2586 （安全管理范本系列）

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甲醇装置简介和重点部位及设备示范文本

甲醇装置简介和重点部位及设备示

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一、装置简介

(一)装置发展及类型

以一氧化碳和氢为原料合成甲醇的生产技术始于20世纪20年代。到50年代末，我国已掌握了甲醇和合成甲醇催化剂的制备技术。60年代未，我国又实现了合成氨和合成甲醇的联合生产(简称联醇)，联醇技术降低了合成氨和甲醇的生产成本。20世纪60年代，世界上，低压法合成甲醇新工艺技术实现了工业化。低压法由于其能耗低，逐步取代了原来的高压法合成甲醇工艺，并得到了快速发展。80年代初，

我国研制的低压合成甲醇催化剂已达到国际水平。

联醇工艺技术是合成氨生产过程中，利用合成氨原料气中一氧化碳、二氧化碳与氢气同时生产甲醇。联醇工艺技术由于生产方式灵活、工艺简单、原料利用率高、成本低、效益好，在我国中型合成氨装置得到普遍的推广。

甲醇生产一般以天然气、轻油、重油、煤及某些加工过程中产生的尾气为原料。制得的原料气通过净化，得到一氧化碳、二氧化碳与氢气，经合成生成甲醇。典型的流程包括原料气制备、原料气净化、甲醇合成和粗甲醇精馏等工序。

甲醇装置生产工艺所采用的原料气制备与净化工艺，与合成氨装置相同或相类似。原料气制备工艺类型一般有：煤(焦)固定床气化工艺；煤(焦)气流床气化工艺；渣油、水煤浆部分氧化制气工艺；烃类(轻

油、天然气)蒸汽转化制气工艺。气体净化工艺类型也与合成氨原料气净化工艺类型相同，一般根据原料气的组成不同而采用不同的脱硫、变换、脱碳工艺技术。甲醇的合成工艺类型主要有高压法和低压两种：前者操作温度300-400℃，操作压力30-

50MPa(表)；后者操作温度220-250℃，操作压力5．0—8．0MPa(表)。甲醇合成塔类型：按气体流向分有轴向塔和径向塔；按床层换热方式分有内部换热式、中间换热式和中间冷凝式。甲醇精馏有常压法和加压法，以及双塔精馏和三塔精馏两种流程。

低压法合成甲醇工艺技术目前发展的方向是：采用活性高、转化率高、选择性好的甲醇合成催化剂；采用温差小、阻力小、反应温度易控制、热能回收率高的均温型合成塔；并不断提高热量利用率和合成气利用率，向低能耗方向发展。

(二)单元组成与工艺流程

1．组成单元

甲醇生产装置采用的原料种类不同，工艺流程不同，其组成单元也不同。现介绍以天然气为原料，采用低压合成工艺技术的甲醇生产装置。

装置由硫化物脱除(简称脱硫)、天然气蒸汽转化制气(简称转化)、合成气压缩(简称压缩)、甲醇合成(简称合成)、粗甲醇精馏(简称精馏)5个单元组成。各单元介绍如下：

(1)脱硫

天然气与氢气混合进行加氢反应，将天然气中的不饱和烃、有机硫化物转化为饱和烃、硫化氢。再由氧化锌脱硫剂吸附除去原料中的硫化物。如天然气中硫含量过高，则在脱硫单

元中要增加预脱硫装置。

(2)转化

天然气与蒸汽发生转化反应，得到含氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等的气体，并回眼热量产生中压蒸汽。

转化反应需要的热量由天然气和合成吹出气燃烧提供。

(3)压缩

通过合成气压缩机将工艺气压力提高，补充入甲醇合成循环回路，并提供甲醇合成回路气体循环需要的动力。

(4)合成

一氧化碳、二氧化碳与氢气在一定的压力、温度及催化剂存在下反应生成甲醇。反应后的气体经换热，冷却分离出粗甲醇。未反应的气体经加压后与新鲜气汇合，换热后回到合成塔。

(5)精馏

粗甲醇通过精馏，除去水、不溶气体及杂质，得到精甲醇产品。2．工艺流程

工艺流程说明：工艺原则流程见图7—3

(1)脱硫

天然气经天然气压缩机升压到2．6MPa(表)，与少量氢气混合后，进入转化炉对流段换热器，与烟气换热(开车时经开工加热炉加热)，加热到350℃。再进入加氢反应器，将天然气中少量不饱和烃及有机硫化物转化为饱和烃及硫化氢。然后进入氧化锌脱硫槽吸附硫化氢，使天然气中硫含量降到<0．2mg／m₃，脱硫后的天然气送到转化。

(2)转化

脱硫后的气体与水蒸气混合，预热后进入转化炉炉管内，在镍催化剂作用下，进行甲烷与蒸汽转化反应，出口温度达820—860℃左右，出口气体中CH₄含量达3％左右。高温转化气再进入废热锅炉，回收热量，产生中压蒸汽。转化气通过水加热器、换热器，进一步换热、降温后去压缩。

转化炉设有侧(或顶)壁烧嘴，由天然气和合成吹出气燃烧，提供转化反应需要的热量。燃烧后的烟气通过废热锅炉及换热器，回收热量，并产生中压蒸汽。

(3)压缩

转化来的合成气压力为2．OMPa(表)，经合成气压缩机加压到6．5MPa(表)，送到甲醇合成系统。合成压缩机用中压蒸汽透平驱动。

合成气压缩机还有一个循环段，甲醇合成系统来

的循环气经循环段升压后，与加压后的合成气混合一起送到甲醇合成系统。

(4)合成

合成气压缩机出口合成气与循环气混合后进入热交换器，与合成塔出口高温气换热，温度上升到230℃，经开工加热器(正常生产停用)调节温度后进人合成塔。反应后的循环气通过热交换器，温度降到90℃，经水冷器冷却到40℃，进人粗甲醇分离器，粗甲醇与循环气分离，分离后的循环气去循环段入口。粗甲醇进入闪蒸槽，减压分离出气体后，送至粗甲醇储槽。

甲醇合成塔为管式合成塔，管内充填甲醇合成催化剂，合成反应产生的大量热量通过管间锅炉水蒸发，产生蒸汽回收。

为了排除合成回路中惰气，从循环段人口引出部