10万吨焦炉气制甲醇操作法

10万吨甲醇操作法全套第一篇合成岗位操作规程第一章工艺原理一、合成工艺原理甲醇合成是在5.0MPa压力下，在催化剂的作用下，气体中的一氧化碳、二氧化碳与氢反应生成甲醇，基本反应式为：CO+2H2=CH3OH+QCO2+3H2=CH3OH+H2O+Q在甲醇合成过程中，尚有如下副反应：2CO+4H2=（CH3）2O+H2O2CO+4H2=C2H5OH+H2O4CO+8H2=C4H9OH+3H2O此外，还有甲酸甲酯，乙酸甲酯及其它高级醇、高级烷烃类生成。以铜为主体的铜基催化剂，对于甲醇合成具有极高的选择性，而且在不太高的压力及温度下，要求合成气的净化要彻底，否则其活性将很快丧失，它的耐热性也较差，要求维持催化剂在最佳的稳定的温度下操作。铜基催化剂一般可在210-280℃下操作，视催化剂的型号及反应器型式不同，其最佳操作温度范围与略有不同。管壳式反应器的最佳操作温度在230-260℃之间。在铜基催化剂上合成甲醇，合适的操作压力是5.0～10.0MPa，对于合成气中二氧化碳较高的情况，压力的提高对提高反应速度有比较明显的效果。合成气的成份对甲醇合成反应的影响较大，由前述反应式可见，要降低能耗，应采用适量的二氧化碳浓度的合成气，若合成气中二氧化碳含量过高，会加重精馏工序的负担并增加了能耗，但二氧化碳含量太低，会导致催化剂活性和转化率过低。理论的合成新鲜气成份，应满足以下比值：氢碳比f=（H2-CO2）/（CO+CO2）=2.05实际操作中氢碳比应适当增大,大约在2.05～2.15之间。空速一般控制在8000～10000h-1左右。甲醇合成是强烈的放热反应，必须在反应过程中不断的将热量移走，反应才能正常进行，管壳式反应器利用管子与壳体间副产中压蒸汽来移走热量，这样，合成反应适宜的温度条件维持就几乎全依赖于副产品中压蒸汽压力操作的正常与稳定。第二章工艺流程简述由压缩工序来的循环气经入塔气预热器（C0401）预热至225℃，由顶部进入管壳式等温甲醇合成塔（D0401），在铜基触媒的作用下，CO、CO2与H2反应生成甲醇和水，同时还有少量的其它有机杂质生成。合成塔出塔气经出塔气预热器（C0401）、出塔气冷却器（C0402）和甲醇水冷器（C0403）冷却至40℃，此时气体中的甲醇绝大部分被冷凝下来，然后进入甲醇分离器（F0401）将粗甲醇分离下来。出F0401的气体一部分作为弛放气排放，以维持合成回路中惰性气体的含量；另一部分气体作为循环气送至压缩工序。排出的弛放气经压力调压阀PICA-1406减压后送往转化工序作为蒸汽转化炉的燃料。甲醇分离器底部出来的粗甲醇经液位调节阀LICA-1403控制液位并减压进入闪蒸槽（F0402），大部分溶解气体被闪蒸出来，闪蒸后的粗甲醇送至精馏工序。闪蒸气送往转化工序作为转化炉低压烧嘴的燃料。甲醇合成塔的反应温度是通过壳侧副产蒸汽的压力来控制的，根据合成触媒使用时间的不同，其活性温度在230～260℃范围内，副产蒸汽的压力在2.5～4.0MPa之间波动。甲醇合成塔所产的蒸汽经压力调节阀PRCA-1402减压至2.5MPa后送至转化工序蒸汽转化炉的对流段过热,用于驱动锅炉给水泵的蒸汽透平。合成汽包（F0403）的锅炉给水由转化工序送来，防止锅炉水结垢的磷酸盐溶液亦由转化工序送来。为保证炉水质量，从汽包连续排放部分液面水并定期从汽包底部和合成侧壳侧底部排污，排污水送往转化工序的连续排污扩容器。合成汽包与甲醇合成塔之间的炉水通过自然循环的方式来产生蒸汽。为了满足开车期间合成塔的升温要求，另设有开工喷射器（L0401）。开车时中压蒸汽经喷射器（L0401）带动合成塔管外空间的炉水循环并使合成塔升温。第三章操作指标一．工艺操作指标温度：TR-1402入塔气温度225℃TRA-1407出塔气温度根据触媒使用情况确定TI-1410甲醇分离器出口气温度40℃压力：PI-1403合成汽包压力2.4～3.9MPaPR-1404入塔气压力5.1MPaPDI-1405合成塔压差0.2MPaPICA-1406循环气压力4.63MPaPICA-1407闪蒸槽出口闪蒸汽压力0.4MPa流量：FI-1401合成汽包产蒸汽流量8.87t/hrFR-1402循环气流量289766Nm3/hr液位：LICA-1401合成汽包液位50%LICA-1403甲醇分离器液位50%LICA-1405闪蒸槽液位50%二、主要分析项目及指标：S405粗甲醇CH3OH80.26%(vol%)H2O18.75%(vol%)比重0.8PH值4～6.5S407炉水PH值7～9(25℃)Na3PO45～10mg/LSiO2＜1mg/L第四章岗位操作法第一节开车前准备工作本工序处于原始开车，则必须另外制定方案进行管道、设备、吹除，单体试车、气密性试验，合成塔壳程及汽包清洗、试漏、触媒装填、联动试车等工作。若检修后再开车，则应针对具体情况作完上述有关工作后，再行开车。1．检查安全设施是否齐全，如氧呼吸器、过滤式面具、灭火器等。2．通知维修人员检查本工序所属电仪设备，使电、仪设备处于备用状态，检查DCS系统运行情况，调校正常。3．检查所属管道、设备是否完整，保温、防腐是否完成，阀门是否灵活，并应在阀杆上涂抹黄油，使所有阀门处于安全开车的位置。4．检查安全阀是否校正就位，安全阀上是否有铅封，确认启跳整定值。5．检查所属仪表是否齐全完好，调节系统是否灵活可靠。6．通知分析人员作好合成工序开车的各项分析准备。7．公用工程准备就绪，如循环水、脱盐水、电、低压蒸汽、中压蒸汽、氮气、仪表空气、还原用转化气等。8．检查盲板是否在工作位置上，所有的人、手孔是否封闭严密。9．转化工序配好5%左右的磷酸盐溶液备用。10．准备好备用工具、操作记录本，开车方案经过讨论和批准。第二节开车一、原始开车㈠、系统置换1、空分空压岗位提供“49”品质氮气备用；2、现场将向本系统充氮的管线（N-002）盲板导通；3、现场关甲醇分离器液位调节阀（LICA-1403），闪蒸槽液位调节阀（LICA-1405）的前后切断阀及副线阀；4、关闭合成系统所有的放空阀、导淋阀、取样阀和排污阀；5、开合成系统进出口切断阀，关放空阀；6、以上工作确认无误后，现场开氮气入系统切断阀，向系统充压至0.5MPa；7、开压缩机出口放空阀，各取样阀及其它排放口，采取间断憋压、排放的方法置换系统中的氧气，直至系统中各取样点S402、S403、S404等任一处排放口取样分析氧含量≤0.1%；8、将联合压缩机的副线MG-0304，MG-0305打开流通几次，并通过循环气压力调节阀PICA-1406置换弛放气系统（当不能向火炬系统排放时，可通过现场放空来排放）；9、高压系统置换合格后，将闪蒸气压力调节阀PICA-1407甲醇分离器液位调节阀LICA-1403，闪蒸槽液位调节阀LICA-1405的副线打开，进行低压系统的置换（去精馏的阀门关闭），直至系统中的所有排放口取样分析氧气含量≤0.1%为合格。㈡、阀门设定1、现场关循环气压力调节阀PICA-1406,甲醇分离器液位调节阀LICA-1403，闪蒸槽液位调节阀LICA-1405、闪蒸气压力调节阀PICA-1407的前后切断阀及副线阀，去转化工序的弛放气切断阀，加氢流量调节阀FIC-1403前后切断阀及副线阀。2、主控关PV-1406、PV-1407、LV-1403、LV-1405、LV-1402、FV-1403。3、关掉所有排放口，将系统（不包括闪蒸槽F0402，将分离器F0401和闪蒸槽F0402之间的液体管道阀门关死）充压到0.6MPa,然后关闭氮气入口切断阀。㈢、建立氮气循环1、通知压缩系统，启动联合压缩机，建立氮气循环，并维持合成塔内气体空速在1000～1500h-1（或维持循环量在31000～46500Nm3/h）。2、当循环气量明显偏低时，开氮气进口阀向系统补充氮气，再关闭氮气切断阀。㈣、建立汽包液位1、现场开汽包安全阀根部阀，现场压力表根部阀。2、现场开汽包液位调节阀LICA-1401前后切断阀，关汽包压力调节阀PRCA-1402前后切断阀及副线阀。3、关开工喷射器L0401蒸汽入口切断阀，关汽包出口蒸汽切断阀。4、开汽包放空阀，关汽包、合成塔壳程排污阀。5、开喷射器L0401导淋，启动空冷器C0402，打开甲醇水冷器C0403冷却器进出口阀门。6、联系转化工序送锅炉水，主控手动调节LV-1401，建立液位后投入自控。7、联系开工锅炉送开工蒸汽，暖管备用。8、通知转化工序启动磷酸盐泵，并调节流量至炉水质量达标。㈤、合成触媒的升温还原还原介质：转化工序来转化气1、现场启动出塔气空气冷却器C0402，同时打开甲醇水冷器C0403循环水进出口蝶阀，通冷却水。2、待排尽冷凝液后，现场关开工喷射器前导淋，缓慢全开去开工喷射器L0401的开工用中压蒸汽，用喷射器手轮严格控制蒸汽加入量，控制升温速率≤25℃/hr。3、如果在加热过程中发现开工喷射器振动，可调整喷射器手轮。当合成塔出口温度升高到100℃时，减少蒸汽加入量，使合成塔恒温2hr。4、当合成塔出口温度达120℃时，再减少蒸汽加入量，恒温4hr以上，观察甲醇分离器F0401的液面，当分离器液面不再升高时，恒温即可结束。现场打开甲醇分离器底部导淋阀，排出分离器F0401中分析出的物理水，并称重计量（与理论出水量相比较），直到有氮气跑出为止。5、现场打开转化气进合成系统FIC-1403前后切断阀，主控手动调节FV-1403控制转化气加入量。当入塔器预热器C0401入口前的气体中（CO+H2）浓度达0.5～0.8%，保持FV-1403流量稳定，触媒在此浓度下进行还原。在此温度（120℃）及该（CO+H2）浓度（0.5～0.8%）下，继续还原触媒，直到合成进出口塔（CO+H2）浓度相等为止。6、维持（CO+H2）浓度在0.5～0.8%,慢慢增加去开工喷射器L0401的蒸汽，使系统以每次提温10～15℃/hr的速度逐级升温还原，每一次提温前，合成塔进出口（CO+H2）浓度一定要达到一致。（进出口还原气浓度差ΔH2≤0.1%），保证每一级温度下触媒都得到充分的还原，绝不可急躁行事，要做到提温不提（CO+H2），提（CO+H2）不提温。7、150～200℃为主还原期，采用分段提温，每段温升约10℃，每段恒至（CO+H2）气不再消耗后，再提温。通知分析人员每半小时分析一次入塔气和循环气中还原气的含量；并且在触媒还原过程中，在甲醇分离器F0401后收集还原过程中生成的水量，借此掌握催化剂的还原进程。8、合成塔出口温度达190～200℃时，触媒就接近还原完全，再继续开大到开工喷射器L0401的蒸汽量。当分析出合成塔进出口（CO+H2）浓度相等时，主控调节FV-1403将入塔气体中的（CO+H2）提到2.0%，合成塔出口温度约为215～225℃。9、继续保持（CO+H2）浓度在2.0%，还原2小时，同时将开工蒸汽尽量开大，使合成塔出口气体温度接近230℃。10、将（CO+H2）浓度增加到5%，并在此浓度下还原2小时以上，直到还原完毕，并注意收集在甲醇分离器F0401中的冷凝水量，当F0401中的液面不再升高或已接近催化剂的理论出水量，即表示还原完毕，记录下生成的水量。11、主控关死FV-1403，现场关闭FICA-1403调节阀前后切断阀，将还原用转化气管道的盲死，缓慢减少喷射器的蒸汽量，降低合成塔温度至210℃，恒温（降温速度≤10℃/hr）。注意事项：A．严格按照触媒制造厂家所提供的使用说明书和方案，进行触媒的升温还原。B．联合压缩机必须处于最佳运行状态，在触媒还原时，如果正在运行的压缩机因故停车，必须马上关闭FV-1403，减少进开工喷射器L0401的蒸汽，迅速打开放空阀，并用氮气置换整个系统。C．加入转化气应小心进行，由于低氢浓度的分析不易准确，故在结束任一阶段的还原前，应进行几次对照分析，以免因分析误差引起失误。D．还原期间，-如果系统压力下降，应补充氮气（或脱硫后天然气）；维持系统中CO2含量＜15%，过高时，加大排放量，并且补充氮气维持