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用情況，依據該裝置近期運行情況，總結了卡薩利軸徑向甲醇合成塔型所存優缺點，最后針對具體問題提出相應的解決措施。

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中的關鍵設備，合成塔選型好壞，不僅會對甲醇合成能耗造成影響，而且對裝置生產規模也會造成較大影響。國內因在運輸條件方面的限制，單塔在產能上存在上限，所以會限制裝置規模。當前較多采用合成塔串并聯模式，但此模式除了會造成操作難度增加外，還會增加設備的投資費用。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，結合實際問題，提出對應措施。

1 合成工藝流程分析

凈化來4.3MPa新鮮氣（30℃）經壓縮機進口分離器將液體分離之后，進至壓縮機相應壓縮段，升壓到8.86MPa，經過添加高壓蒸汽，得到水汽補充后，進入保護床，保護床事先裝有脫硫劑及低溫水解劑等。與保護床內進行深層次凈化之后，此時新鮮氣當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，然后與壓縮機循環段輸出的8.6MPa循環氣混合，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℃，然后經過合成塔頂部，被壓送至合成塔進行反應，完成反應后，氣體流經換熱器，進塔氣中實現換熱，經水冷器，降低溫度，即降低至45℃，然后經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粗甲醇過濾器，經LV7008，對其液位實施調節，然后便會被輸送至閃蒸槽，進行閃蒸操作，經對閃蒸汽實施適當的壓力調節后，便可完成蒸汽的去除工作，最后輸送至過熱器F7001，將其當作燃料氣，閃蒸后，調節粗甲醇液位，實施去精餾操作。鍋爐給水時，通過對流量實施相應調節，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。經合成鍋爐給水，并將升壓操作完成后，利用分布于塔底的環管，輸送至合成塔的換熱板，從兩相流進入至汽包。

2 卡薩利軸徑向合成塔優缺點分析

2.1 主要優點

運用換熱板移動熱源，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，當處于正常生產狀態時，合成塔所存在的進出口壓差0.03～0.05MPa，能夠實現系統能耗的有效降低。氣體經外分布器時，會向收集器均勻送入，床層當中無純軸向合成塔當中所出現的顯著熱點，至此，催化劑便會被充分使用，粗甲醇當中的雜質便會由此而降低。在卡薩利合成塔當中，通過選用更好效能的換熱板，能夠以強制形式，實施循環換熱操作，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轉化率較高，循環比低，較高碳效率。

2.2 主要缺點

因合成塔所選用的是強制循環，當水進行單程循環時，其一次汽化率僅＜10%，比如1 000kt/a的甲醇裝置，其在實際運行過程中，鍋爐水循環量始終維持在2 050m3/h，但此狀態下的汽包產汽量，則為167t/h。大水量循環狀況，除了會增加循環爐水泵的相應效能之外，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，在整個合成系統連鎖當中，其與水側之間所存在的壓差＞6.5MPa，并以此對換熱板安全提供保護，這便會限制汽包壓力降低及合成系統壓力的上升。為實現溫度的降低，在合成氣當中的循環量及惰性組分，往往會高于設計值，導致壓縮機相比于設計值，具有更高的負荷。

3 生產中所存問題的應對措施

3.1 絕熱層溫度高的解決措施

在實際生產過程中，因絕熱層當中多加入的一些催化劑，乃是考慮到甲醇催化劑可能會產生還原收縮狀況，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。經多方論證，決定將絕熱層部分相應控制指標進行提升。為了能夠實現合成塔當中氣體溫度的相應降低，即使之維持在＜304℃。直到絕熱層當中部分催化劑產生過熱失活狀況。不會由于出現催化劑燒結，而造成不同程度的氣體偏流狀況，此外，此部分也不會出現高溫區，而產生某種程度的副反應，還可排除催化劑溫度因素，最大限度實現石蠟生成量的減少。

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控制，控制一氧化碳含量，維穩氫氣含量。如若氫氣在含量方面出現上漲狀況，或者氫碳比出現升高狀況，則會造成馳放氣量出現不同程度的增加，繼而造成系統壓力隨之增高，最終結果，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。經多次試驗嘗試后，對進塔CO進行適當控制，使其維持在12%左右，控制進塔氫氣，使之維持在60%～63%，此時系統具有最為穩定的壓力與溫度，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增肌，加大空速。依據循環壓縮機在性能方面的曲線模型，調整壓縮機轉速，使之始終維持在200，增加合成塔進口氣量，使之從設計值946km3/h提升至1000km3/h。提高進塔氣惰性組分，使之從原先的12%升至21%～23%。基于此控制，能夠使得合成塔增加至最大的壓力、溫度允許系統負荷能，但此時的壓縮機會處于超負荷運轉狀態。

4 結束語

總而言之，伴隨我國諸多行業的迅猛發展，在諸多項目中，開始廣泛運用卡薩利技術，至此，通過對其優缺點進行深入了解與分析，在設計生產中有效規避其缺點，方能實現其優點的最大化發揮。

[1] 張小軍，丁彩麗，王學軍.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，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件改進[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技術。