卡薩利甲醇合成工藝

肖仁富（中海石油建滔化工有限公司，海南東方 572600）

卡薩利甲醇合成工藝

肖仁富
（中海石油建滔化工有限公司，海南東方 572600）

首先分析了1 000kt/a甲醇裝置中卡薩利均溫型合成塔的運(yùn)用情況，依據(jù)該裝置近期運(yùn)行情況，總結(jié)了卡薩利軸徑向甲醇合成塔型所存優(yōu)缺點，最后針對具體問題提出相應(yīng)的解決措施。

卡薩利軸徑向；甲醇合成塔；措施

甲醇合成塔作為整個甲醇裝置當(dāng)中的關(guān)鍵設(shè)備，合成塔選型好壞，不僅會對甲醇合成能耗造成影響，而且對裝置生產(chǎn)規(guī)模也會造成較大影響。國內(nèi)因在運(yùn)輸條件方面的限制，單塔在產(chǎn)能上存在上限，所以會限制裝置規(guī)模。當(dāng)前較多采用合成塔串并聯(lián)模式，但此模式除了會造成操作難度增加外，還會增加設(shè)備的投資費(fèi)用。至此，基于1 000kt/a甲醇項目，針對采用卡薩利軸徑向合成塔的具體情況，結(jié)合實際問題，提出對應(yīng)措施。

1 合成工藝流程分析

凈化來4.3MPa新鮮氣（30℃）經(jīng)壓縮機(jī)進(jìn)口分離器將液體分離之后，進(jìn)至壓縮機(jī)相應(yīng)壓縮段，升壓到8.86MPa，經(jīng)過添加高壓蒸汽，得到水汽補(bǔ)充后，進(jìn)入保護(hù)床，保護(hù)床事先裝有脫硫劑及低溫水解劑等。與保護(hù)床內(nèi)進(jìn)行深層次凈化之后，此時新鮮氣當(dāng)中的脫羰基鐵鎳含量≤5×10-9，硫化氫在含量上便會≤20×10-9，完成深度凈化后，便可獲取新鮮氣，然后與壓縮機(jī)循環(huán)段輸出的8.6MPa循環(huán)氣混合，而其混合之后，輸送至出口換熱器，換熱于合成塔所輸出的出口氣，此時溫度由此而升高，即200℃，然后經(jīng)過合成塔頂部，被壓送至合成塔進(jìn)行反應(yīng)，完成反應(yīng)后，氣體流經(jīng)換熱器，進(jìn)塔氣中實現(xiàn)換熱，經(jīng)水冷器，降低溫度，即降低至45℃，然后經(jīng)過氣液去甲醇分離器時，便會完成甲醇的分離工作。如若高壓甲醇分離器流經(jīng)粗甲醇過濾器，經(jīng)LV7008，對其液位實施調(diào)節(jié)，然后便會被輸送至閃蒸槽，進(jìn)行閃蒸操作，經(jīng)對閃蒸汽實施適當(dāng)?shù)膲毫φ{(diào)節(jié)后，便可完成蒸汽的去除工作，最后輸送至過熱器F7001，將其當(dāng)作燃料氣，閃蒸后，調(diào)節(jié)粗甲醇液位，實施去精餾操作。鍋爐給水時，通過對流量實施相應(yīng)調(diào)節(jié)，輸送至汽包，而處于汽包中的鍋爐水，便會被壓送至下降管，最后被輸送至合成鍋爐。經(jīng)合成鍋爐給水，并將升壓操作完成后，利用分布于塔底的環(huán)管，輸送至合成塔的換熱板，從兩相流進(jìn)入至汽包。

2 卡薩利軸徑向合成塔優(yōu)缺點分析

2.1 主要優(yōu)點

運(yùn)用換熱板移動熱源，具有較大的催化劑裝填空間。針對軸徑向合成塔當(dāng)中所存在的氣體，在催化劑之間，會形成一定的流動距離，從外分布器到內(nèi)收集器之間，采用比較低的流通床層，較低空速，還具有很小的塔壓降，當(dāng)處于正常生產(chǎn)狀態(tài)時，合成塔所存在的進(jìn)出口壓差0.03～0.05MPa，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)能耗的有效降低。氣體經(jīng)外分布器時，會向收集器均勻送入，床層當(dāng)中無純軸向合成塔當(dāng)中所出現(xiàn)的顯著熱點，至此，催化劑便會被充分使用，粗甲醇當(dāng)中的雜質(zhì)便會由此而降低。在卡薩利合成塔當(dāng)中，通過選用更好效能的換熱板，能夠以強(qiáng)制形式，實施循環(huán)換熱操作，具有比較好的移熱能力，所生成蒸汽具有較高壓力，因此，可提升蒸汽利用效率與價值。因CO2與CO轉(zhuǎn)化率較高，循環(huán)比低，較高碳效率。

2.2 主要缺點

因合成塔所選用的是強(qiáng)制循環(huán)，當(dāng)水進(jìn)行單程循環(huán)時，其一次汽化率僅＜10%，比如1 000kt/a的甲醇裝置，其在實際運(yùn)行過程中，鍋爐水循環(huán)量始終維持在2 050m3/h，但此狀態(tài)下的汽包產(chǎn)汽量，則為167t/h。大水量循環(huán)狀況，除了會增加循環(huán)爐水泵的相應(yīng)效能之外，還會增加投入成本。在裝填卡薩利軸徑向合成塔催化劑時，床層頂端易出現(xiàn)絕熱層。針對卡薩利軸徑向合成塔而言，其將板式換熱器作為內(nèi)件，此換熱器在板外壓差方面，往往具有比較高的要求，在整個合成系統(tǒng)連鎖當(dāng)中，其與水側(cè)之間所存在的壓差＞6.5MPa，并以此對換熱板安全提供保護(hù)，這便會限制汽包壓力降低及合成系統(tǒng)壓力的上升。為實現(xiàn)溫度的降低，在合成氣當(dāng)中的循環(huán)量及惰性組分，往往會高于設(shè)計值，導(dǎo)致壓縮機(jī)相比于設(shè)計值，具有更高的負(fù)荷。

3 生產(chǎn)中所存問題的應(yīng)對措施

3.1 絕熱層溫度高的解決措施

在實際生產(chǎn)過程中，因絕熱層當(dāng)中多加入的一些催化劑，乃是考慮到甲醇催化劑可能會產(chǎn)生還原收縮狀況，而為此特意多加的一些，針對整個催化劑層而言，可以說是多余的部分。經(jīng)多方論證，決定將絕熱層部分相應(yīng)控制指標(biāo)進(jìn)行提升。為了能夠?qū)崿F(xiàn)合成塔當(dāng)中氣體溫度的相應(yīng)降低，即使之維持在＜304℃。直到絕熱層當(dāng)中部分催化劑產(chǎn)生過熱失活狀況。不會由于出現(xiàn)催化劑燒結(jié)，而造成不同程度的氣體偏流狀況，此外，此部分也不會出現(xiàn)高溫區(qū)，而產(chǎn)生某種程度的副反應(yīng)，還可排除催化劑溫度因素，最大限度實現(xiàn)石蠟生成量的減少。

3.2 合成塔床層溫度高的解決措施

有效控制氣體的成分，還需對氫碳比給予適當(dāng)控制，控制一氧化碳含量，維穩(wěn)氫氣含量。如若氫氣在含量方面出現(xiàn)上漲狀況，或者氫碳比出現(xiàn)升高狀況，則會造成馳放氣量出現(xiàn)不同程度的增加，繼而造成系統(tǒng)壓力隨之增高，最終結(jié)果，不但不能較好的控制溫度，還會在某種程度上造成肌甲醇在消耗量方面的增加。經(jīng)多次試驗嘗試后，對進(jìn)塔CO進(jìn)行適當(dāng)控制，使其維持在12%左右，控制進(jìn)塔氫氣，使之維持在60%～63%，此時系統(tǒng)具有最為穩(wěn)定的壓力與溫度，同時也具有最低的噸甲醇消耗新鮮氣量。在壓力相對安全的情況下，將惰性組份含量適當(dāng)增肌，加大空速。依據(jù)循環(huán)壓縮機(jī)在性能方面的曲線模型，調(diào)整壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，使之始終維持在200，增加合成塔進(jìn)口氣量，使之從設(shè)計值946km3/h提升至1000km3/h。提高進(jìn)塔氣惰性組分，使之從原先的12%升至21%～23%?；诖丝刂?，能夠使得合成塔增加至最大的壓力、溫度允許系統(tǒng)負(fù)荷能，但此時的壓縮機(jī)會處于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

4 結(jié)束語

總而言之，伴隨我國諸多行業(yè)的迅猛發(fā)展，在諸多項目中，開始廣泛運(yùn)用卡薩利技術(shù)，至此，通過對其優(yōu)缺點進(jìn)行深入了解與分析，在設(shè)計生產(chǎn)中有效規(guī)避其缺點，方能實現(xiàn)其優(yōu)點的最大化發(fā)揮。

[1] 張小軍，丁彩麗，王學(xué)軍.卡薩利甲醇合成裝置試車問題分析及解決措施[J].化肥工業(yè)，2012，39（5）：66-70.

[2] 劉立考，丁彩麗.卡薩利IMC甲醇合成塔催化劑裝卸及內(nèi)件改進(jìn)[J].大氮肥，2016，39（1）：28-31.

Casale Methanol Synthesis Process

Xiao Ren fu

This paper analyzes the application of Casali 1000kt/a uniform temperature type methanol unit synthesis tower，according to the recent device operation，summarizes the Casali radial methanol synthesis tower type existing advantages and disadvantages，and finally puts forward the corresponding measures to solve specific problems.

Casale radial methanol synthesis tower；measures

TQ223.121

B

：1003-6490（2016）12-0001-02

2016-12-22

肖仁富（1985—），男，四川敘永人，助理工程師，主要研究方向為甲醇生產(chǎn)技術(shù)。