甲醇合成技术及大型化20110315.docVIP

GC型甲醇合成技术及大型化 摘要 GC型甲醇合成技术中甲醇合成反应器的应用、GC甲醇合成反应器结构特点，在工业化成功应用的基础上，研究开发能耗低、醇净值高的百万吨级的GC型甲醇合成技术。 关键词 研发应用 结构 特点 发展 大型化 1前言 “十一五”期间，我国的甲醇产能的快速提升，推动了国内甲醇合成技术及反应器的开发研制，并逐步向国产化、大型化方面发展。借此东风，南京国昌公司也在为实现甲醇合成技术国产化、大型化进行不懈的努力。 对于甲醇合成塔的大型化和国产化，我们认为，必须开发具有我国自主知识产权并适合我国国情的甲醇合成塔新技术，为此，我们针对不同的市场需求，分别开发出轴径向绝热甲醇合成塔和轴径向水冷板甲醇合成塔这二种移热方式截然不同的塔型并广泛应用，得到广大用户的认可，取得了显著的经济效益和社会效益。取得这些突破后，南京国昌公司在技术发展的道路上没有止步，而是利用已经掌握并成功应用的两种甲醇合成塔技术以及多塔串并联技术继续进行大型化甲醇合成技术的研究开发。 2 GC气冷型甲醇合成塔 GC气冷型甲醇合成塔采用轴径向多层组合式绝热催化床，层间冷激和层间换热复合移热方式，多段可拆卸的组合结构及催化剂自卸结构，并应用具有独立知识产权的GC型菱形分布器和GC型鱼鳞板径向分布器；甲醇合成塔的基本由外筒、内件或层间换热器组成。 2.1GC气冷型甲醇合成塔应用 GC气冷型甲醇合成塔于2002年首次应用于山东久泰能源化工有限公司年产5万吨甲醇装置中，此后陆续投入使用达十多套，规模分别为3～25万吨/年，其中，典型的装置有两套，一套为2005年山东久泰能源化工有限公司二期工程以煤为原料年产15万吨甲醇装置，甲醇合成塔径2200mm，实际生产能力达17.5 万吨/年，取得了令人满意的结果。该塔的显著特点是操作弹性大，调节灵活方便，催化剂寿命长，设备高径比大、易运输、造价低。另一套为山西临汾同世达焦炉气为原料年产25万吨两套装置，甲醇合成塔径2500mm。2007年建设2009年开车，受甲醇行情影响，原料气改送城市煤气，装置70%左右负荷只运行了几个月，潜能没有得到充分发挥。但该塔操作弹性大，移热能力强，气体分布均匀，调节灵活方便等特点得到体现。设备高径比大、易运输、造价低。 2.2GC气冷型甲醇合成塔特点 应用于中等规模GC气冷型甲醇合成塔典型结构如图。 主要特点： （1） 设备结构简单，运行安全可靠 GC多段绝热床结构的塔型，催化剂床层中没有大量的冷管，结构简单，制造质量容易于保证，并从根本上排除了因冷管引起的泄漏和结构复杂、安装检修困难等缺点，损坏率和检修率均较低，内件的可靠性高、 催化剂利用率好，经久耐用，内件使用寿命较长。 GC型甲醇合成塔采用可拆式层间换热器技术，简化了塔内件结构，而且换热器的内芯可以单独拆卸，便于设备的运输、组装、维修或更换。 因为设备结构简单，管材用量少，而且为普通材料，因此轴径向塔的造价比冷管型塔的价格低很多，价格约为冷管型的60～70％、管壳式的50～0％。 （2） 操作弹性大、反应器阻力低 GC多段绝热反应器的各床层入口温度可根据实际工况通过冷却方式进行调节，移热能力强，有效防止“飞温”。因此，该塔型的生产能力和操作弹性比冷管塔大，能够实现在设计负荷30～Tops?e、GC等反应器的高径比高达10:1，而冷管塔为3:1。冷管塔由于高径比较小，往往不能满足大型甲醇装置生产要求。 （3） 催化剂升温还原容易、使用寿命长 GC型甲醇塔采用多层冷却结构，催化剂床层温度调节手段多。采用多段绝热床结构的反应器，一方面，催化剂的升温还原过程中采用分段还原的方法，从而有效控制水汽浓度及出水速率，保证催化剂具有较高的活性；另一方面，在甲醇的生产过程中可以实现催化剂床层的最佳温度控制，使催化剂床层变化的放热曲线和移热曲线始终同步，催化剂的使用寿命普遍能达到三年以上。对于冷管型塔，由于其冷管移热设计确定后不可调节，而催化剂的放热特性因随使用时间和条件而变化，因此两者不能同步，从而造成上部催化剂活性下降，放热不够，热点下移，不得不开电炉维持生产的事例常有发生，这一现象又往往进一步造成下部催化剂尚未衰退就提前更换，使冷管塔的催化剂使用寿命缩短，一般不超过二年；同时冷管的冷壁效应也使得催化剂活性不能充分发挥，降低了催化剂的利用率。 （4） 容易实现装置的大型化 目前世界上大型甲醇厂非冷管型的ICI、MGC、Tops?e、Casale等多层塔占主要地位，其中仅Johnson Matthey（ICI）的占有率就达50～60％左右。由于冷管塔在大型化中冷管数过多，阻力较大和高径比过小等因素，产量达到300kt/a时，反应器的直径达到4米以上，设备的制造难度和运输，使用的可靠性均易发生问题，而轴径向塔只要2.5米就可解决，