浅析管壳外冷绝热复合式甲醇合成反应器的应用.pdf

Il工艺与设备 浅析管壳外冷绝热复合式甲醇合成反应器的应用 王泽 国 (贵州鑫晟煤化工有限公司) 摘 要：我国是一个煤炭大国，利用科学技术把煤气化后合成甲醇研制成燃料和化工产品，这是洁净高效利用煤的方向之一。甲醇合成 反应器是甲醇合成的关键设备，不同的甲醇合成反应器代表不同的工艺技术，也代表不同的生产水平，对当今的几种 甲醇合成塔进行介 绍，并重点阐述华东理工大学设计的管壳外冷绝热复合式甲醇合成反应器在我公司的应用。 关键词：甲醇合成；甲醇合成反应器；绝热管壳外冷复合型 l甲醇生产概述 度由操作反应器壳程中沸水的压力来调节。 甲醇工业开始于 20世纪初，2O世纪60年代后，甲醇工业 贵州鑫晟煤化工有限公司甲醇合成塔采用华东理工大学 取得重大进展。1966年英国ICI公司首先推出了低压 甲醇合成 设计的管壳外冷一绝热复合式甲醇合成塔，合成压力8．0MPa，采 工艺一ICI工艺，从此低压法生产 甲醇开始形成。1971年原西德 用C一307型铜基催化剂，该装置 2010年 12月建成投产，生产 Lurgi公司成功开发另一著名低压法工艺一Lu璎i工艺。 能力达到 30万 t／年，日产可达 1100t，目前运行状态 良好。 2O世纪50年代至7O年代，我国甲醇生产一直采用高压法 3．1甲醇合成工艺流程 甲醇工艺，自60年代以后，以原化工部第三设计院(即现在的 从合成气压缩工段来的合成气压力为 8．OMPa(G)，60℃，首 东华工程科技股份有限公司)为主体与有关单位合作开发了中 先经过进出料换热器与合成塔出口换热，温度升到210℃，压力 压联醇工艺以后，甲醇工业得到飞速发展。国内甲醇生产采用 约为 7．9MPa(G)进入 甲醇合成塔。 国内技术和国内设备，先后建设了以煤为原料的上海焦化厂20 塔 内合成气在高活性的铜系催化剂的作用下进行低温 万 年甲醇装置和鲁南化肥厂 10万 年 甲醇装置以及大庆油 (210260~)甲醇合成反应，放出的热量通过加热锅炉给水进 田甲醇厂以天然气为原料的10万t年／甲醇装置等，使我国甲醇 行回收，通过汽化的汽水混合物进入合成汽包后，蒸汽从汽水 工艺技术水平有了较大的提高。我国甲醇生产工艺可以分为高 混合物中分离，稳压后送至 1．3MPa(G)蒸汽管网。 压法、中压联醇法、低压法3种，生产技术特点主要向原料多样 在甲醇合成塔的出塔气中大约含有8％(v01)的甲醇，出塔 化、合成压力低压化、联产普遍化方向发展。 气分别通过进出料换热器、合成水冷器最终冷却至40℃。冷却 我国的能源结构以煤为主，以煤为原料经气化后制成合成 后的冷凝物 (粗 甲醇)及循环气被送入高压分离器。 气合成 甲醇，甲醇是重要的基础化工原料之一，它是碳一化学 在高压分离器中，粗 甲醇从循环气中分离。气相送回合成 的基础，它除用作化工原料外，还可作溶剂或车用燃料，用途十 气压缩机的循环段，至此 甲醇合成回路完成。合成气最大循环 分广泛。所 以以煤为原料制成 甲醇、燃料、化工产品的技术路线 比约为 3．4。 是煤洁净利用、多联产的有效途径，符合国家能源战略发展。 出高压分离器的粗 甲醇经低压闪蒸槽在 0．4MPa(G)减压 2 甲醇合成反应器 闪蒸后，粗甲醇送甲醇中间罐区或甲醇精馏工段 (如图1)。 甲醇合成工艺大多基本步骤是相同的，都包括合成气压缩 (等压合成除外)、甲醇合成、热量回收、甲醇冷却分离等。甲醇 合成反应器是 甲醇合成工艺的关键设备，甲醇合成塔设计应该 考虑几个 问题：催化剂床层温度分布是否合理以及是否能灵敏 控制，反应热是否能及时移除和达到最大程度利用，是否有助 于产品质量提高，催化剂是否容易装卸，合成塔制造难度以及 运输问题等。由于反应器形式的不同，带来