甲醇裝置弛放氣應用論述

張瑞成 劉剛 梅祥 王興元(中海石油天野化工有限責任公司,內蒙古 呼和浩特 010000)

甲醇裝置弛放氣應用論述

張瑞成 劉剛 梅祥 王興元(中海石油天野化工有限責任公司,內蒙古 呼和浩特 010000)

概要說明了氣頭肥與甲醇聯產裝置及其甲醇合成過程中的弛放氣的合理用途，重點介紹甲醇合成弛放氣（現在作燃料）用于合成氨作原料后經濟價值的提升。

提升弛放氣的經濟價值；甲醇裝置；應用

天野甲醇裝置是2004年天野公司合成氨裝置“油改氣聯產甲醇”項目建設的。由于天然氣（甲烷）轉化不完全，所以有部分甲烷混合在轉化氣中無法分離，對于甲醇合成而言也是惰性氣體，只能按照比例排放，排放前進入氫回收系統，利用普里森膜回收一部分氫氣，提高甲烷的濃度，然后送到轉化爐燃燒；論文的核心內容就是把用于燃燒的弛放氣送到合成氨當做原料氣，從而提高其價值。

1 目的

由于我公司甲醇裝置是用天然氣、水蒸汽為原料生產甲醇，根據物質守恒定理及物料平衡，甲醇裝置有大量氫氣過剩（現在把多余的低熱值的氫氣用于轉化爐燃燒是一種浪費）。為了使資源配置更加合理，充分發揮作用，節能減排，降低消耗：把甲醇裝置多余的弛放氣以及不能分離的一氧化碳、二氧化碳送往合成氨裝置，充分發揮作用，提升使用價值。

2 下面從不同角度論述

2.1 圍繞氫元素的物料衡算Ⅰ：

用天然氣生產甲醇的化學方程式：

由上式得出H/C=3

由上式得出H/C=3

2.1.3 本組結論：根據氫碳比概念：H/C=(H2-CO2)/(CO+CO2)無論天然氣轉化生成一氧化碳還是二氧化碳，H/C恒等于3

2.1.4 生成甲醇的化學方程式：

由上式得出:CO生成甲醇完全反應所需H/C=2

從以上分析得出：

以天然氣與水為原料生產甲醇，氫元素是過量的，過量H2與原料氣中CH4的當量比為：1：1，意味著：甲醇裝置生產負荷有多大，就有多少多余H2。

按照甲醇反應機理最合適的H/C是2.1-2.15，基于我裝置氫過量的現狀,設計H/C=2.68；但是根據物質守恒定理，無論多高的H/C，甲醇合成反應的H/C都是2，不會多消耗氫氣，氫氣最終要進入大燒，而熱值又遠遠低于甲烷，不如用于（化學反應）當作合成氣使用。

2.2 圍繞甲烷的物料衡算Ⅱ：

2.2.1 用天然氣生產甲醇的化學方程式：

由上式得出H/C=3

由上式得出H/C=3

以上反應在一段轉化爐工藝條件下不能完全轉化，仍然有3.6%的甲烷存在，在合成系統中不能累積太高，超過25%這就需要排放，習慣上把需要排放的這部分氣體叫弛放氣。

2.2.3 根據19200NM3/H負荷下轉化氣量與CH4含量計算轉化出口CH4量：

74000×3.6%=2664NM3/H

2.2.4 根據轉化氣中CH4的量與弛放氣中CH4組份（CH4：39%、CO：1.83%、CO2：9.37%、H2:49.7%、N2：0.53%）計算弛放氣量：

2664÷0.39=6831NM3/H

本組小結：每小時有66831NM3/H的弛放氣，如果把弛放氣用于合成氨裝置，可以把低熱值的氫氣與不能燃燒的二氧化碳作為合成的原料氣，大大降低合成氨成本。

2.3 經濟效益：

2.3.1 1標準立方米天然氣價格：1.3元

5.714 ×107÷1.277×107=4.475

所以：4.475標準立方米氫氣的熱值相當于1標準立方米天然氣的熱值，可以認為4.475標準立方米氫氣的使用價值是:1.3元；相當于：0.29元/NM3氫氣。

2.3.2 1NM3甲烷生產2NM3氫氣，合成氨生產1標準立方米氫氣的制造成本最低（按天然氣價格計）：1.3元÷2=0.65元/NM3氫氣

結論：如果改變氫氣用途，粗略估計每標方氫氣的價值提升：

0.65 -0.29=0.36元/NM3氫氣。

按正常生產負荷19200NM3/H粗略計算，每年可以實現經濟價值：

3 技改方法

3.1 可以利用K02101（給合成氨送原料氣的壓縮機）送到合成氨裝置。

3.2 多余氫氣從K02101入口打到合成氨裝置。

3.3 多余的氫氣配制管線送到中石油呼和浩特煉油廠（相鄰單位）賣掉。

4 結語

按正常生產負荷19200NM3/H計算，把弛放氣送到合成氨做原料氣，用天然氣代替弛放氣做燃料，每年可以提高經濟價值：4977萬元。

[1]賈文邦.天然氣制甲醇裝置節能降耗途徑探討[J].化工管理.2014(03).

[2]劉衛平.甲醇裝置凈化新工藝的探討[J].化工設計通訊. 2015(02).

[3]張麗平.甲醇生產技術新進展[J].天然氣化工(C1化學與化工).2013(01).