煤制甲醇工艺甲醇合成塔工艺设计探讨.pdf

24一 ■论文广场 石20油14和年化第工17设卷备 一 煤制甲醇工艺甲醇合成塔的工艺设计探讨 姜浩 (西南石油大学石油工程学院，四川成都 610500) [摘 要】 甲醇合成塔是甲醇装置的核心设备之一，也是合成工段中最关键的设备，合成塔为立式绝热管壳型反应器，管 内装有c3O6型低压合成甲醇催化剂，本设计按照30万吨／年焦炉气制甲醇项 目各工序压力、温度、介质成分、流量等工艺条 件，确定合成塔设备排热量及结构形式，为压力容器设计提供理论依据。 [关键词]煤制甲醇；合成塔；工艺设计；工艺参数 1甲醇合成工艺简介 220～260℃下的工艺条件下，CO、CO2与H2参与合 煤制 甲醇的合成工艺按合成压力的高低分 成反应，反应的产物主要是甲醇和水，此外还含 为高压法、中压法和低压法三种。早期高压法合 有微量副产物等有机杂质。甲醇合成过程中有两 成使用活性较低的锌铬催化剂，合成压力一般为 个反应同时进行，均属于放热剧烈的化学反应。 30MPa，合成温度为300～400℃。高压合成法的 为保证反应的平稳进行，反应热主要经过列管式 不足是设备复杂、能耗偏高、产品质量不稳定， 反应器的壳程 内的沸腾水移走。催化剂床层温度 目前 已基本淘汰。1970年 以后，世界各 国新建与 及合成塔 甲醇气出口温度主要依靠控制分汽缸压 改造的甲醇装置几乎全部采用低压合成法。低压 力来调整。经合成塔出来的温度较高的气相产物 合成法采用活性强的铜锌基催化剂，合成压力约 与温度较低的进塔合成气通过合成气预热器逆流 为5～l0MPa，合成温度为220～280℃。低压合成 换热，气相产物被冷却，温度下降~]190℃左右， 法与高压合成法相 比，设备简单、节省原料、能 此时有一部分 甲醇蒸汽被冷凝成液体。该气液混 源消耗低、产品质量稳定、建设费用低，具有明 合物再经水冷器进一步降温冷凝，冷却至温度 显的优越性，是 目前国内外合成 甲醇的主要生产 40℃，再进入粗甲醇分离器分离出粗甲醇。 方法。煤制 甲醇主要成分为氢气和一氧化碳，经 甲醇合成是一个可逆 的强放热反应工艺过 净化处理制得总硫含量小于0．1ppm，氢碳LL(H：． 程，是合成气在低压、铜锌基催化剂的作用下发 CO2)／(co+co2)=2．05～2．15的合格合成气。经透平 生主要化学反应：CO+2H2=CH3OH一90．8kJ／ 压缩机压缩段多级叶轮加压后，出口压力达到4．6 mol，CO2+2H2=CO+H2O--49．5kJ／mol MPa，在气缸 内与甲醇分离器分离所得的循环气 2甲醇合成塔工艺设计 (40℃，4．6MPa)按一定 比例充分混合，经过循 2．1甲醇合成塔物性参数的确定 环段加压至5．20MPa后，送入缓冲罐 中，获得压力 为5．15MPa，温度约6O℃的入塔气。入塔气以每 根据煤制 甲醇生产工艺条件 ，甲醇合成塔 小时l6594．2Nm 的流量进入合成气预热器进行预 为列管式反应器。由于甲醇合成过程属于吸热过 热，预热介质来 自合成塔反应后温度较高的出塔 程，反应过程需要的热量由壳层沸水提供，沸腾 甲醇气体，合成气被加热~11225℃后，从塔顶进入 水工作温度设定为270℃，其物性参数如下： 合成塔进行合成反应。