焦炉煤气制甲醇实用工艺方案设计.docx

1、焦炉煤气制甲醇实用工艺方案设计适用文档4工艺技术方案 工艺技术方案的选择 原料路线确立的原则和依照依据焦炉气的构成及甲醇合成对原料气的要求，确立工艺路线以下。由焦化厂送来的焦炉气是经过化产后的焦炉气，压力3 31000mmH2O，温度 40， H2S含量 100mmg/Nm,有机硫 250 mmg/Nm,第一进入焦炉气压缩机压缩到 2.5MPa,再进入精脱硫装置，进行有机硫加氢转变及无机硫脱除，将焦炉气中总硫脱至 以下，以满足转变催化剂及合成催化剂对原料气中硫含量的要求。脱硫后的焦炉气进入转变工段，在这里进行加压催化部分氧化，使焦炉气中的甲烷和高碳烃转变为甲醇合成的有效成分氢气和一氧化碳。为保

2、证脱硫精度，转变后仍串有氧化锌脱硫槽。转变气经合成气压缩机提压后进行甲醇合成，生成的粗甲醇进入甲醇精馏制得切合国标GB338-2004优等等级精甲醇。甲醇合成的弛放气一部分送转变妆置的预热炉作燃料，节余的弛放气和回收氢后的尾气去焦化公司锅炉房作燃料。转变采纳纯氧部分氧化，所需氧气由空分供应。全厂方框流程图及物料均衡表见附图。文案大全适用文档文案大全适用文档文案大全适用文档文案大全适用文档工艺技术方案的比较和选择焦炉气压缩由焦化厂送来的焦炉气33H2S小于 100mg/Nm，有机硫约 250 mg/Nm，压力为常压，在进一步办理前，一定进行气体的压缩。本工程焦炉肚量较大，可选择的压缩机有来去式和

3、离心式两种。来去式压缩机技术成熟， 价钱廉价，但单机打肚量小， 机器宏大，噪音高，惯性力强，需要强固的基础。 别的，来去式压缩机易损件多，简单泊车，检修屡次，维修花费高，一定考虑备机，如采纳来去式压缩机，需两开一备，占地大，电耗稍高。离心式压缩机体积与重量都小而流量很大，占地少，供气均匀、运行安稳、易损件少、保护方便，能够长周期安全运行， 不考虑备机。更加有益的是能够用蒸汽透平驱动压缩机， 进而合理地利用热能。 但离心式压缩机价钱远高于来去式压缩机， 投资为来去式压缩机投资的两倍，别的，焦炉气含尘、含硫，简单造成离心式压缩机叶轮通道的拥塞，更加致命的是焦炉气中 H2含量高，气体均匀分子量小，如

4、采纳离心式压缩机设施加工难度大。 对比之下，来去式压缩机对气体组分没有要求，合用性广，技术成熟，所以焦炉气压缩采纳来去式压缩机。该机采纳对称均衡型四列三级压缩，双一级气缸，二级、三级气缸各一个，对称均衡型压缩机惯性力完整均衡， 同时因为相对两列的活塞力相反，能互相抵消，减少了主轴颈和主轴承之间的磨损。 精脱硫焦炉气压缩机出来的焦炉气中 H2S小于 100mg/Nm3， 有机硫约 250文案大全适用文档3mg/Nm， 无机硫脱除相对简单，有机硫不简单直接脱除，一定先转变为无机硫，再进行脱除。加氢转变反响属可逆反响，采纳有机硫两级转变和无机硫两级脱除有益于有机硫转变反响的进行， 并简单保证脱硫精度

5、。有机硫转变催化剂主要有钴钼加氢催化剂、 铁钼加氢催化剂和湖北所等单位开发的水解催化剂。 钴钼加氢催化剂价钱昂贵， 过去主要用于天然气脱硫，经过研究加入有效助剂后，能够用于焦炉气脱硫，战胜了甲烷化的弊端， 并且对噻吩有很高的转变率； 水解催化剂主要用于水解羰基硫，对噻吩基本不起作用；铁钼加氢催化剂价钱适中，对各样有机硫有着较高的转变率， 适合焦炉气脱硫， 并且在很多焦化厂制取合成氨和甲醇装置中获取查验。 为保证脱硫精度， 本装置采纳两级铁钼加氢转变，串两级干法脱硫，脱硫后总硫控制在 0.1ppm 以下。 转变焦炉气转变能够采纳蒸汽转变、 催化部分氧化和非催化部分氧化法。蒸汽转变法不需要空分装置

6、，转变炉能够借鉴天然气一段转变炉，焦炉气与工艺蒸汽进行水碳比调理， 混淆气在对流段预热至 500 以长进入转变炉管，在转变管内进行甲烷转变反响， 生成 H2、CO、CO2等组分。转变管出口温度视炉型（顶烧炉和侧烧炉）和转变管资料而有所不一样，一般为使转变管出口甲烷含量最低和获取尽可能高的 CO 含量，尽量提升转变炉出口温度。炉管采纳耐高温的高镍铬合金管，文案大全1400，烃类转变适用文档蒸汽转变是吸热反响， 需耗费大批的焦炉气作为燃料， 供应反响所需的热量 , 能耗较高，操作成本高于催化部分氧化法。固然蒸汽转变法不需要空分装置， 但转变炉管价钱昂贵， 两种转变方法的投资基真同样。蒸汽转变法因为

7、 H2O/C高，转变炉出口 H/C较高，造成甲醇合成弛放肚量大，甲醇产率低。催化部分氧化法不需要昂贵的镍铬转变炉管， 只要一段转变， 转变炉近似于蒸汽转变法的二段炉， 流程简单。采纳纯氧自热式部分氧化，防止了蒸汽转变法外面间接加热的形式， 反响速度比蒸汽转变法快，有益于加强生产，燃料气耗费低，焦炉气利用率高，投资省。我院于二十世纪八十年月为山西焦化公司公司设计的焦炉气富氧部分氧化制合成氨装置，向来使用到现在，别的，我院又先后为曲靖炼焦制气厂、河北建滔甲醇工程等多家公司设计了焦炉气纯氧转变制甲醇装置，这两个厂分别于 2004 年和 2005 年投产，所以，我院对焦炉气转变累积了成功的设计经验，并

8、获准专利保护（专利号）。非催化部分氧化法不用催化剂，反响温度约率高，不用名贵的镍催化剂和高镍铬合金钢材，设施体积小，对原料的硫含量要求不高，能够免却精脱硫装置。 弊端是转变炉反响温度高，内衬金刚玉，造价高；焦炉气及氧气耗量高，甲醇产量低。非催化裂解生成许多炭黑， 增添了后办理的困难， 所以关于较易转变的焦炉气一般不采纳此法。经过以上比较能够看出，催化部分氧化法设施简单，流程短，投文案大全适用文档资少，能耗低，所以本项目焦炉气转变仍采纳催化部分氧化工艺。 甲醇合成(1)合成压力的选择甲醇工业始于 20世纪初，最先采纳 Zn-Cr 催化剂、合成压力 30MPa, 跟着脱硫技术的发展， 和铜系催化剂

9、的开发成功与工业应用， 在较低温度和中、低压力下就能够获取较高的甲醇产率。 铜系催化剂不单活性好，并且选择性好， 减少了副反响，改良了甲醇质量。 因为压力低，设施制造比高压法简单，投资少，能耗低，成本也低。当前高压法渐趋裁减，一般都采纳低压法，超大型装置采纳中压法。(2)甲醇合成反响器的比较与选择当前，国内外甲醇反响器型式比许多，总的趋向是向醇净值高、移热成效好、投资省、操作控制灵巧方便的方向发展。1） 冷激式合成塔冷激式合成塔设施简单，塔体为空塔，无触媒筐，反响床层分为若干绝热段，段间通入冷的原料气控制床层温度，触媒装卸方便，投资省，并易于大型化，但不可以回收高位能反响热， 只好副产低压蒸汽

10、。因为用冷激气喷入触媒段间以降低反响气温度， 合成塔出口甲醇浓度低，循环比大，操作花费高，动工需设动工加热炉。2）管壳反响器管壳反响器管内装填触媒，管间为沸腾水，反响放出的热量经管壁传给管间的沸腾水， 产生中压蒸汽。 经过调理蒸汽压力有效地控制床层温度，床层温差变化小， 操作安稳，副反响少，单程转变率高，文案大全适用文档循环比小，功耗低。副产的中压蒸汽可用于驱动循环压缩机或作为甲醇精馏系统的热源。管壳式反响器构造复杂，资料要求高，投资比冷激式反响器大，但操作花费低。动工设施为蒸汽发射器，不必设置开工加热炉。3） MRF反响器MRF反响器是日本东洋工程公司开发的甲醇合成塔。该反响器由一个立式的压

11、力容器， 一个带中心管的催化剂筐， 以及同锅炉给水分派总管和蒸汽采集总管相连结的立式锅炉列管构成。 列管摆列成若干层齐心圆，垂直安装在催化剂床层上， 与水平径向流动的合成气垂直。锅炉给水从炉底通入冷却管， 产生的蒸汽聚集在蒸汽室内。 因为反响气是径向流动，床层阻力小；反响气垂直流过列管表面， 传热系数高，移热成效好。4）林德反响器林德反响器也是管壳式反响器，与一般管壳式、 MRF反响器的显著差别是：后两种反响器都是直管式反响器， 而林德反响器则为绕管式管壳反响器，触媒装在壳程，绕管埋在触媒内，管内充水，利用反应热副产饱和蒸汽，使触媒在等温下操作。因为林德反响器采纳环绕式列管和球型管板，很好地解

12、决了热应力问题。5） Casale 轴径向合成塔Casale 轴径向塔的特色是触媒床顶端不关闭，造成触媒床上部为轴向流动，床层主要部分为径向流动。 触媒筐的外壁开有不一样散布的孔，以保证气流散布。各段床层底部关闭，反响后气体经中心管流文案大全适用文档入合成塔外的换热器，回收热量。因为不采纳直接冷激，而采纳塔外换热，各床层段出口甲醇浓度较高，所需的床层段数较少，长处是易于大型化。6）林达均温型合成塔林达均温型合成塔在触媒床层内埋有能够自由伸缩的冷管制， 用管内冷气汲取管外反响热， 管内冷气与触媒层中反响气有并流和逆流间接换热，出塔反响气副产低压蒸汽。均温塔不受压力限制，调温提压简单，资料简单，价

13、钱廉价，运行稳固。综上所述，在选择合成塔种类时要综合考虑技术靠谱性、 投资及运行花费。冷激式反响器在甲醇合成工业业绩最多，但与 管壳式 、MRF、林德管壳式等温反响器对比， 其差距是十分显然的。 国内仅有的几套冷激式反响器现均改成了其他型式的反响器。 林达反响器固然有价钱上的优势，但因为高位能没有获取有效利用， 在大型项目上推行有必定难度。管壳式、 MRF、林德反响器均为管壳式等温反响器，因为设施内列管占去较大多数体积，催化剂装填系数低，当生产规模较大时，反响器体积较大，给反响器的设计制造带来较大难度。Casale 反响器因为是轴径向流动，催化床层阻力降显然减少，能够增添合成塔的高度，但因为是

14、绝热反响，床层温度变化较大，易形成副产物，别的该反响器是卧式反响器，占地较大。管壳式、 MRF、林德反响器均为等温反响器，但只有管壳式等温文案大全适用文档反响器实现了国产化，并有多套生产装置在成功运行，为操作方便，本工程甲醇反响器采纳管壳式等温反响器。 甲醇精馏甲醇精馏分为两塔精馏和三塔精馏流程， 主要差别在于三塔流程采纳两个主精馏塔，一个加压操作，一个常压操作，用加压塔塔顶蒸汽冷凝热作常压塔塔底再沸器热源， 进而减少蒸汽和冷却水耗费， 但流程稍长，投资稍有增添。从能耗和投资综合考虑，本装置采纳三塔流程。精馏塔内件可采纳填料也能够采纳塔板， 两者投资靠近， 都能够达到甲醇成品精度要求， 考虑到

15、板式塔简单调理采出和进料地点， 操作方便，本可研精馏塔内件采纳俘阀塔板。 工艺流程和耗费定额 焦炉气压缩从焦化厂来的压力为 1500mmH2O、温度 40的焦炉气进入焦炉气压缩机，升压至，冷却到 40后送精脱硫装置。焦炉气共三台，两开一备。动力耗费定额 ( 吨精甲醇 ) 及耗费量序使用耗费耗费量名称规格单位备注号状况定 额每小时每年循环t5004x1061连续P水322电10kV连续kW4800x1063电380V连续kW18x106文案大全适用文档 精脱硫来自焦炉气压缩的压力 ，温度 40OC的焦炉气经过过滤器和预脱硫槽滤去油雾和脱除无机硫后送至转变妆置利用余热提温到约 220OC。提温后的

16、气体经过一级加氢转变器， 气体中的有机硫在此转变为无机硫，此外， 气体中的氧也在此与氢反响生成水，不饱和烃加氢成3为饱和烃。加氢转变后的气体含总硫约 252mg/Nm，进入中温脱硫槽，脱去绝大多数的无机硫。 以后经过二级加氢转变器将节余的有机硫进行转变，再经中温氧化锌脱硫槽把关，负气体中的总硫达到 。出氧化锌脱硫槽的气体压力约为 ，温度约为 380OC送往转变妆置。装置中设置中温脱硫槽三台， 操作时可串可并， 正常操作时两开一备。氧化锌脱硫槽为两台，正常操作时两台串连，当一台需要改换触媒时，短时单台操作。开车时或改换新触媒后，中温氧化铁脱硫剂，需要升温复原、铁钼加氢催化剂需硫化。 升温气体经过

17、升温炉来加热， 升温炉用燃料气作热源。协助资料耗费定额及耗费量表序耗费耗费量号名称规格单位定额备注每小时每年1铁钼加氢催kg11700化剂2中温氧化铁kg2570003氧化锌脱硫kg27000文案大全适用文档剂4活性炭kg79505吸油剂kg17800注：耗费定额以吨甲醇产品计 转变脱硫后的焦炉气，压力约 ，温度约 350OC进入转变工段。为甲烷转变反响的需要， 同时为防备焦炉气在高温下析碳， 在焦炉气中加入 的饱和蒸汽。加入蒸汽后的焦炉气经焦炉气预热器加热至 520OC后，再经预热炉预热至 660OC进入转变炉上部。 预热炉用燃料气作为热源。来自空分工段的氧气，温度 100OC，压力约，加入

18、过热蒸汽后进入转变炉上部， 氧气流量依据转变炉出口温度和焦炉气流量来调理。焦炉气和氧气分别进入转变炉上部后立刻进行氧化反响放出热量，并很快进入催化床层，进行以下反响：2H2+O2=H2 (1)2CH4+O2 (2)CH4+H2O=CO+3H2 (3)CH4+CO2=2CO+2H-59.1kcal (4)CO+H2O=CO2+H2 (5)反响最后按 (5) 式达到均衡，转变气由转变炉底部引出，温度950OC985OC、压力约、甲烷含量约 0.7%（干基），进入废热锅炉回收热量副产蒸汽，转变气温度降为 540OC，而后经焦炉气预热文案大全适用文档器加热入炉焦炉气和蒸汽，温度降为 370OC，进入焦

19、炉气初预热器加热原料焦炉气，温度降至 270OC后，经锅炉给水预热器、脱盐水预热器、采暖水加热器进一步回收反响热后，转变气温度降至约 100OC，再进入水冷器冷却至 40OC。经气液分别器分别工艺冷凝液后， 由氧化锌脱硫槽脱除气体中节余的硫， 为甲醇合成做最后的把关。 出氧化锌脱硫槽的转变气温度 40OC，压力约，经过滤器送往合成气压缩工段。气液分别器出口的工艺冷凝液作为循环水增补水。来自锅炉房的锅炉给水，温度约 105OC，压力约，在锅炉给水预热器用转变气加热至 200OC后，一部分送往甲醇合成，一部分经废热锅炉的汽包进入废热锅炉，生产 中压蒸汽。废热锅炉所生产的蒸汽除供应本工段用汽外，富饶

20、蒸汽送往蒸汽管网。协助资料、动力耗费定额 ( 吨精甲醇 ) 及耗费量序使用耗费耗费量名称规格单位每小备注号状况定 额每年时循环t7.6x10 6P1连续水322电380V连续kW430.344 x10 63锅炉连续t0.191 x10 6给水1054蒸汽连续t-44000转变5催化kg12000剂6氧化kg1200锌脱文案大全适用文档硫剂 合成气压缩、甲醇合成来自转变的合成气（ 1.9 MPa），进入合成气压缩机组，经一级压缩后，与循环气混淆进入合成气压缩机组第二级压缩到 6.0 MPa。该机组由蒸汽透平驱动， 可同时压缩合成气和循环气。 出压缩机组的气体经气气换热器换热升温至 220，进入甲

21、醇反响器，在催化剂的作用下进行甲醇合成反响，主要反响以下CO+2H=CH3OH+QCO2+3H2=CH3OH+H2O+Q甲醇反响器为管壳式反响器， 管内填装触媒， 反响管外为沸腾热水，利用反响热副产中压饱和蒸汽。 反响器出口气进气气换热器与合成塔进口气换热， 把进口气预热到活性温度以上， 而后进入水冷器冷却到 40，最后进入甲醇分别器进行气液分别。出甲醇分别器气体大多数作为循环气去合成气压缩机增压后合成甲醇， 另一部分去洗醇塔清洗甲醇。洗醇塔出口气依据需要分别去转变和焦化妆置。由甲醇分别器底部出来的粗甲醇减压到 0.5MPa 后进入闪蒸槽，闪蒸出的溶解气去转变作燃料气， 闪蒸槽出来的粗甲醇去甲

22、醇精馏精制。协助资料、动力耗费定额及耗费量序名称规格使用单位耗费耗费量备号状况定 额每小时每年注1蒸汽连续t161280002蒸汽饱和连续t-1264003电380V连续kW52416000文案大全适用文档4锅炉给4.5MPa 105连续t132800水5软水0.2MPa 40连续t88006循环水0.4MPa 32连续t228018.24 x10 67甲醇催kg23200化剂 甲醇精馏从甲醇合成来的粗甲醇， 温度 40，压力 0.5MPa(g) ，进入粗甲醇缓冲槽，出粗甲醇缓冲槽的粗甲醇经粗甲醇预热器预热后进入预精馏塔。出粗甲醇缓冲槽的贮罐气经压力调理送到转变工段焚烧。为中和预塔塔底的少许酸

23、， 由碱液泵向预塔加入少许的 510%的NaOH溶液。从预塔塔顶出来的气体温度 75，压力 0.05MPa(g) ，经预塔冷凝器 I 和预塔冷凝器 II 用循环水分级冷凝后，温度降到 40，冷凝下来的甲醇溶液采集在预塔回流槽内， 经过预塔回流泵加压后， 从预塔的塔顶进入到预塔内， 预塔再沸器的能力要知足必定的回流比。 预塔再沸器的热源为低压蒸汽。预塔冷凝器 II 中不凝气、预塔塔顶少许的排放气和各塔顶部气体管线上安全阀后的排放气体， 均通入排放槽，用软水汲取回收甲醇后送至燃料气系统焚烧。 回收的甲醇液自流入地下槽内。从预塔塔底出来脱除轻组分后的预后甲醇，用预后甲醇泵抽出，送入加压精馏塔，加压精

24、馏塔的操作压力为 0.6MPa(g) ，塔底用再沸器加热，使塔底料液保持在 134，从甲醇加压塔塔顶出来的甲醇蒸汽在常压塔再沸器中冷凝， 开释的热用来加热常压塔中的物料。 常压文案大全适用文档塔再沸器出口的甲醇冷凝液一部分由加压塔回流泵经回流槽在流量控制下送回加压塔顶回流； 另一部分作为成品甲醇， 成品甲醇第一经粗甲醇预热器冷却，再经精甲醇冷却器冷却到大概 40，送往精甲醇中间槽。控制加压塔的液面使节余的产物在 134下进入常压塔，常压塔底部产物在 107和 0.03MPa(g) 压力条件下，由加压塔顶产物的冷凝热再沸。走开常压塔顶的蒸汽约 65，在常压塔顶冷凝器中冷却到 40后送到常压塔回流

25、槽，在流量控制下，再用常压塔回流泵将回流液送回塔顶，其他部分作为精甲醇产品送入精甲醇中间槽。精甲醇中间槽的甲醇产品经剖析合格后， 经过精甲醇泵送到成品罐区储存。常压塔底的产物是水，含有微量的甲醇和高沸点杂质。为防备高沸点的杂醇混入到精甲醇产品中， 在常压塔的下部有杂醇采出， 温度约 85，压力约 0.035MPa(g)，经杂醇冷却器冷却到 40后，靠静压送到杂醇贮槽，再经过杂醇泵送到成品罐区储存。从常压塔底部排出的废水温度 107，压力约 0.045MPa(g) ，经残液冷却器冷却到 40后，由残液泵送往水办理装置进行废水办理。协助资料、动力耗费定额 ( 吨精甲醇 ) 及耗费量使用耗费耗费量序号名称规格情单位备注定额况每小时每年1蒸汽连续t0.147x10 6P1582循环连续t8706.96x10 6水323电380V连续kWh1401.12x10 64NaOH100%连续kg12300文案大全适用文档 空分装置 本装置为 10 万吨 / 年甲醇装置的配套设施。其主要任务是为3转变妆置连续供应压力为 2.5MPa(G), 肚量 6300 Nm/h ，纯度为 99.6%3的氧气；为开车吹扫、置换、触媒升温复原供应肚量 3000 Nm/h 、纯度为 99.99%