20万吨甲醇装置工艺简介课件.ppt
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1、中海石油天野化工股份有限公司中海石油天野化工股份有限公司2020万吨甲醇装置工艺简介万吨甲醇装置工艺简介 甲醇生産部甲醇生産部 王兴元王兴元22 233 3 装置建设的背景及历程装置建设的背景及历程 为了适应市场变化,改变原材料受限制的不利局面,增强企业抗风险能力,实施多元化的经营策略,天野化工做出了油改气联产甲醇的项目决策。 2003年5月22日油改气联产甲醇项目正式立项; 2004年3月28日在甲醇装置区进行了开工奠基仪式; 20052005年年1212月月1111日甲醇装置一次投料成功产出了合格的精甲日甲醇装置一次投料成功产出了合格的精甲 醇,标志着甲醇装置正式投产。醇,标志着甲醇装置正
2、式投产。 从项目奠基开工到试车投产仅用了一年半的时间。从项目奠基开工到试车投产仅用了一年半的时间。 44 4甲醇装置简介甲醇装置简介 中海油天野化工甲醇200kt/a装置于2005年12月11日正式建成投产。该项目于2004年3月24日伴随着“油改气联产甲醇”的实施而开工建设,其建成投产是天野化工产品多元化发展的标志,具有里程碑意义。主要装置包括转化、压缩、合成、精馏四个工段。在工艺上的转化工序采用一段炉蒸汽转化、压缩工序选用德国阿特拉斯制造的多轴离心式压缩机、透平是德国西门子公司生产、CO2回收是南化院的MEA溶液回收工艺包、精馏工序选取天津大学的三塔工艺流程、氢回收采用普里森膜渗透技术、甲
3、醇合成反应器选的是具有自主知识产权的杭州林达公司制造的低压均温型合成塔。55 5改进与提高改进与提高试车投产以来,甲醇装置通过不断创新改造,逐步解决装置设计不合理导致的无法连续运行及产量不能达产的制约因 素。特别是经过08年的大修,通过检修和技术改造,消除了影响和制约生产运行主要问题(E01211管线)。加上历年来工艺和设备管理经验的积累和管理水平的提升,甲醇装置的整体运行能力有了质的提升。66 6改进与提高改进与提高 20112011年以来,由于天然气供应不足停车两个月(年以来,由于天然气供应不足停车两个月(20102010年年1212月月3 3日日-2011-2011年年2 2月月9 9日
4、),利用此次机会更换了新的进口触媒,不断的对甲醇工艺进日),利用此次机会更换了新的进口触媒,不断的对甲醇工艺进行思考探索,装置整体消耗出现了大幅度的降低,尤其是行思考探索,装置整体消耗出现了大幅度的降低,尤其是20112011年年7 7月消耗月消耗创历史最低:创历史最低:1022NM1022NM3 3/T/T(车间计量(车间计量987NM3/T987NM3/T )。节能减排相当有效每)。节能减排相当有效每月降低天然气用量月降低天然气用量3636万立方米;每月降低大烧用量万立方米;每月降低大烧用量79.279.2万立方米;每月万立方米;每月减少排碳量减少排碳量282.85282.85吨由于燃料气
5、量降低,鼓、引风机负荷也降低了,两吨由于燃料气量降低,鼓、引风机负荷也降低了,两台风机电流大约降低台风机电流大约降低3 3安培。每月节电:安培。每月节电:17958KWH17958KWH。(突破了以前不能多补碳的操作难点)而且工况相当稳定,为深入研究(突破了以前不能多补碳的操作难点)而且工况相当稳定,为深入研究工况提供了可能。工况提供了可能。77 7u 甲醇装置是以天然气(水蒸汽)为原料,天然气甲醇装置是以天然气(水蒸汽)为原料,天然气与蒸汽进行转化反应,生成以氢气、一氧化碳、二氧与蒸汽进行转化反应,生成以氢气、一氧化碳、二氧化碳为主要成份的转化气(合成气),转化气加压循化碳为主要成份的转化气
6、(合成气),转化气加压循环合成甲醇。本装置设计日产精甲醇环合成甲醇。本装置设计日产精甲醇667667吨(年产吨(年产2020万吨)。天然气用途有两种:原料天然气万吨)。天然气用途有两种:原料天然气19122Nm319122Nm3H H,燃料天然气,燃料天然气6232 Nm36232 Nm3H H,共计,共计25354Nm325354Nm3H H(1.8241.824亿方天然气年)。亿方天然气年)。88 8序序 号号分分 析析 项项 目目单单 位位实实 测测 值值设设 计计 值值1CH4mol94-9795.9492C2H6mol0.580-1.1000.9083CO2mol3.03.04总硫总
7、硫mg/Nm320205低位热能低位热能kJ/NM333800-35800350586温度温度0C环境温度环境温度25天天 然然 气气99 9GB3382004中华人民共和国国家标准工业甲醇产品质量标准中华人民共和国国家标准工业甲醇产品质量标准项目项目指标指标优等品优等品一级品一级品水的质量百分数水的质量百分数/% 0.10 0.15色度(钴钼)色度(钴钼) 5密度(密度(200C) g/cm30.7910.7920.7910.793温度范围(温度范围(0.1MPa) 0C64.065.5 沸程(包括沸程(包括65.60.10C) 0C0.81.0高锰酸钾试验高锰酸钾试验 min5030水溶性
8、试验水溶性试验澄清澄清 酸度(以酸度(以HCOOH计)计) 0.00150.0030碱度(以碱度(以NH3计)计) 0.00020.0008羰基化合物含量(以羰基化合物含量(以HCHO计)计)0.0020.005蒸发残渣含量蒸发残渣含量 0.0010.003 投产以来,所有出厂产品全部为优级品,其中乙醇含也控制在投产以来,所有出厂产品全部为优级品,其中乙醇含也控制在30PPm以内,达到美国联邦标准以内,达到美国联邦标准“A”级。级。101010单位精甲醇综合能耗:设计指标为单位精甲醇综合能耗:设计指标为35.61GJT精甲醇,精甲醇,实际高于设计值(实际高于设计值(40.19GJT)精甲醇。)
9、精甲醇。天然气单耗:生产每吨精甲醇所消耗的天然气量:设计天然气单耗:生产每吨精甲醇所消耗的天然气量:设计值为值为916Nm3天然气吨甲醇,天然气吨甲醇,2009年实际值为年实际值为1062 Nm3天然气吨甲醇,(天然气吨甲醇,( 2010年实际值为年实际值为1096 Nm3天天然气吨甲醇)其中包括我公司与西气公司计量存在偏然气吨甲醇)其中包括我公司与西气公司计量存在偏差而分摊部分,按装置性能考核值差而分摊部分,按装置性能考核值(不包括分摊部分不包括分摊部分)应该应该是是993天然气吨甲醇。天然气吨甲醇。2011年年7月车间计量单耗月车间计量单耗987 Nm3吨。吨。111111生产甲醇的第一步
10、是通过天然气蒸汽转化反应制造出合成甲醇的原生产甲醇的第一步是通过天然气蒸汽转化反应制造出合成甲醇的原料气即:氢气、一氧化碳、二氧化碳的混合气体(统称合成气)。料气即:氢气、一氧化碳、二氧化碳的混合气体(统称合成气)。反应条件:温度反应条件:温度855左右,压力左右,压力2.53MPa,镍催化剂的催化作用下,镍催化剂的催化作用下进行转化反应。进行转化反应。反应方程如下:反应方程如下: CH4+H2OCO+3H2 -205.66KJ/mol CH4+2H2OCO2+4H2 -164.69kJ/mol 同时发生同时发生CO的变换反应的变换反应 CO+H2OCO2+H2 +40.7KJ/mol转化反应
11、是吸热反应,其反应热由转化管外燃烧的天然气提供。转化反应是吸热反应,其反应热由转化管外燃烧的天然气提供。甲醇生产原理甲醇生产原理 天然气蒸汽转化天然气蒸汽转化121212甲醇生产原理甲醇生产原理 甲醇合成反应甲醇合成反应生产甲醇的第二步是甲醇合成,主反应是氢气与一氧化碳生产甲醇的第二步是甲醇合成,主反应是氢气与一氧化碳或二氧化碳反应生成甲醇,合成反应是一个可逆的放热反或二氧化碳反应生成甲醇,合成反应是一个可逆的放热反应。应。反应条件:温度反应条件:温度210300;压力小于;压力小于7.9MPa;铜催化;铜催化剂。剂。反应方程如下:反应方程如下: CO+2H2 CH3OH +89.35KJ/m
12、ol CO2+3H2CH3OH+H2O +46.65KJ/mol131313甲醇生产原理甲醇生产原理 转化工序脱硫原理转化工序脱硫原理由于天然气中含有微量的硫(有机硫、无机硫),硫的存在会造成转化由于天然气中含有微量的硫(有机硫、无机硫),硫的存在会造成转化触媒和合成触媒中毒,所以天然气在进转化管前必须先脱硫,使总硫量触媒和合成触媒中毒,所以天然气在进转化管前必须先脱硫,使总硫量降到降到0.1PPm以下。以下。本装置采用镍钼加氢(有机硫转化为无机硫),氧化锌脱硫,它属于本装置采用镍钼加氢(有机硫转化为无机硫),氧化锌脱硫,它属于干法脱硫中的化学吸附法。含硫天然气中的有机硫先经过催化加氢,转干法
13、脱硫中的化学吸附法。含硫天然气中的有机硫先经过催化加氢,转化成硫化氢,然后进行脱除,其反应如下:化成硫化氢,然后进行脱除,其反应如下: COS+H2CO+H2S +Q 氧化锌脱硫是通过化学吸附来脱硫的,可以脱除无机硫,其化学反应方氧化锌脱硫是通过化学吸附来脱硫的,可以脱除无机硫,其化学反应方程如下:程如下: H2S+ZnOZnS+H2O氧化锌和硫化氢即使在常温下也可以反应生成性质稳定的硫化锌。反应氧化锌和硫化氢即使在常温下也可以反应生成性质稳定的硫化锌。反应生成的硫化锌不能再生,因此氧化锌脱硫剂在使用一段时间后,随着氧生成的硫化锌不能再生,因此氧化锌脱硫剂在使用一段时间后,随着氧化锌含量的降低
14、,硫化锌含量的升高,脱硫效果下降,氧化锌脱硫剂需化锌含量的降低,硫化锌含量的升高,脱硫效果下降,氧化锌脱硫剂需要定期更换。要定期更换。141414甲醇精馏基本原理是利用粗甲醇中各组分在相同压力下,沸点的不同,在甲醇精馏基本原理是利用粗甲醇中各组分在相同压力下,沸点的不同,在精馏塔填料中进行多次的传热、传质,多次的气化、多次的冷凝过程,除精馏塔填料中进行多次的传热、传质,多次的气化、多次的冷凝过程,除去粗甲醇中的杂质,获得产品甲醇。我厂甲醇精馏采用三塔加压流程(多去粗甲醇中的杂质,获得产品甲醇。我厂甲醇精馏采用三塔加压流程(多效精馏),它的特点是更合理地利用了热量,除预精馏塔外,它还采用了效精馏
15、),它的特点是更合理地利用了热量,除预精馏塔外,它还采用了两个主精馏塔,第一主精馏塔为加压精馏,操作压力为两个主精馏塔,第一主精馏塔为加压精馏,操作压力为0.57 MPa,第二主,第二主精馏塔为常压操作,三塔流程较两塔流程节约了热能,节省了冷却用水,精馏塔为常压操作,三塔流程较两塔流程节约了热能,节省了冷却用水,有效地利用了能量。有效地利用了能量。在三塔加压流程中,二甲醚及轻质馏分是在预精馏塔内脱除的,加压精馏在三塔加压流程中,二甲醚及轻质馏分是在预精馏塔内脱除的,加压精馏塔和常压精馏内主要脱除乙醇、水等重组分,最终获得产品甲醇。常压精塔和常压精馏内主要脱除乙醇、水等重组分,最终获得产品甲醇。
16、常压精馏塔底部残留的馏塔底部残留的4.72%的甲醇,在回收塔中得到进一步回收利用,避免了的甲醇,在回收塔中得到进一步回收利用,避免了浪费,最终从回收塔底部排出的废水中甲醇含量小于浪费,最终从回收塔底部排出的废水中甲醇含量小于36PPm,排入生化,排入生化池继续处理。池继续处理。甲醇生产原理甲醇生产原理 甲醇精馏工序甲醇精馏工序151515氢回氢回收收CO2CO2回收回收CO2CO2压缩压缩天然气天然气压缩压缩天然气天然气转化转化甲醇甲醇精馏精馏甲醇甲醇合成合成K K0130101301中间中间罐区罐区原料原料天然气天然气3.9MPa3.9MPa工艺蒸汽工艺蒸汽燃料燃料天然气天然气烟烟道道气气C
17、O2CO2酸性气酸性气来自合成氨来自合成氨燃料燃料膜分离尾气膜分离尾气氢回氢回收收H2H2驰驰放放气气循环气循环气粗醇粗醇粗醇粗醇粗粗醇醇精精醇醇精甲醇精甲醇去成品罐区去成品罐区去去聚聚甲甲醛醛161616来自西部公司的天然气经过减压后压力来自西部公司的天然气经过减压后压力1.4MP进入配进入配气站,流量为气站,流量为19122 Nm3/h的原料天然气进入天然气的原料天然气进入天然气压缩机压缩机K01101进行压缩,压缩后的天然气温度进行压缩,压缩后的天然气温度103、压力、压力2.85MPa送往天然气转化工序。送往天然气转化工序。在天然气压缩前分离掉天然气中的轻质油等杂质(基在天然气压缩前分
18、离掉天然气中的轻质油等杂质(基本没有液体)。本没有液体)。甲醇原料天然气压缩机甲醇原料天然气压缩机K01101是由电机驱动的两级是由电机驱动的两级多轴式离心压缩。是德国阿特拉斯制造的进口设备。多轴式离心压缩。是德国阿特拉斯制造的进口设备。171717氢回氢回收收CO2CO2回收回收CO2CO2压缩压缩天然气天然气压缩压缩天然气天然气转化转化甲醇甲醇精馏精馏甲醇甲醇合成合成K K0130101301中间中间罐区罐区原料原料天然气天然气3.9MPa3.9MPa工艺蒸汽工艺蒸汽燃料燃料天然气天然气烟烟道道气气CO2CO2酸性气酸性气来自合成氨来自合成氨燃料燃料膜分离尾气膜分离尾气氢回氢回收收H2H2
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