甲醇合成塔介紹

甲醇合成塔介紹來??源：百川資訊 更新時(shí)間：2011-09-0116:17 【打印】【收藏】關(guān)鍵字：甲醇?合成塔摘??要：甲醇合成塔設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一就是要高效移走和利用甲醇合成反應(yīng)所放出的巨大熱量。甲醇合成塔設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)之一就是要高效移走和利用甲醇I三」I三」I三三英國ICI公司低壓法甲醇合成塔采用多層冷激式絕熱反應(yīng)器，內(nèi)設(shè)3-6層催化劑，催化劑用量較大，合成氣大部分作為冷激氣體由置于催化劑床層不同高度平行設(shè)立的菱形分布器噴入合成塔，另一部分合成氣由頂部進(jìn)入合成塔，反應(yīng)后的熱氣體與冷激氣體均勻混合以調(diào)節(jié)催化床層反應(yīng)溫度，并保證氣體在催化床層橫截面上均勻分布。反應(yīng)最終氣體的熱量由廢熱鍋爐產(chǎn)生低壓蒸汽或用于加熱鍋爐給水回收。該法循環(huán)氣量比較大，反應(yīng)器內(nèi)溫度分布不均勻，呈鋸齒形。ICI冷激塔結(jié)構(gòu)簡單、用材省且要求不高、并易于大型化。單塔生產(chǎn)能力大。但由于催化劑床層各段為絕熱反應(yīng)，使催化劑床層溫差較大，在壓力為8.4MPa和12000h-1空速下，當(dāng)出塔氣甲醇濃度為4%時(shí)，一、二兩段升溫約50°C，反應(yīng)副產(chǎn)物多，催化劑使用壽命較短，循環(huán)氣壓縮功耗大，用冷原料氣噴入各段觸媒之間以降低反應(yīng)氣溫度。因此在降溫的同時(shí)稀釋了反應(yīng)氣中的甲醇含量，影響了觸媒利用率，而且反應(yīng)熱只能在反應(yīng)器出口設(shè)低

壓廢鍋回收低壓蒸汽。為了防止觸媒過熱，采用較大的空速，出塔氣中甲醇含量不到4%。最大規(guī)模3000t/d,全世界現(xiàn)有40多套。二、 德國林德Lurgi管殼式反應(yīng)器水冷型。圖2Lurgi甲醇合成反應(yīng)器是管殼式的結(jié)構(gòu)。管內(nèi)裝催化劑，管外充滿中壓沸騰水進(jìn)行換熱。合成反應(yīng)幾乎是在等溫條件下進(jìn)行，反應(yīng)器能除去有效的熱量，可允許較高CO含量氣體，采用低循環(huán)氣流并限制最高反應(yīng)溫度，使反應(yīng)等溫進(jìn)行，單程轉(zhuǎn)化率高，雜質(zhì)生成少，循環(huán)壓縮功消耗低，而且合成反應(yīng)熱副產(chǎn)中壓蒸汽，便于廢熱綜合利用?？梢钥闯鯨urgi公司正是根據(jù)甲醇合成反應(yīng)熱大和現(xiàn)有銅基觸媒耐熱性差的特點(diǎn)而采用列管式反應(yīng)器。管內(nèi)裝觸媒，管間用循環(huán)沸水，用很大的換熱面積來移去反應(yīng)熱，達(dá)到接近等溫反應(yīng)的目的，故其出塔氣塔徑大，運(yùn)輸難l=J

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I三m=/三、 東洋公司（TEC）的郵型反應(yīng)器

1=1MRF反應(yīng)器為多段間接冷卻徑向流動(dòng)反應(yīng)器，采用套管鍋爐水強(qiáng)制循環(huán)冷卻副產(chǎn)蒸氣，反應(yīng)氣體呈徑向流過沿徑向分布的多級冷卻套管管外分布的觸媒層，溫度分布呈多段Z字分布，溫度分布有所改善，從而有利于提高催化劑壽命；徑向流動(dòng)使氣體通過床層的阻力降低；多孔板可保證氣體分布均勻；催化劑在管外裝填，反應(yīng)器催化劑裝填系數(shù)得到適當(dāng)增大，有利于實(shí)現(xiàn)大型化，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大。1=1據(jù)了解，TEC可用單臺MRF-Z型反應(yīng)器達(dá)到日產(chǎn)5000噸的產(chǎn)能，甲醇塔直徑5米，反應(yīng)器管長22.4m，催化劑裝填量為350m3。按14萬噸/年的反應(yīng)器直徑2.5米，床高12米，催化劑裝填量43m3,合成壓力5.82MPa，催化劑生產(chǎn)強(qiáng)度約0.4噸/m3?h。工業(yè)業(yè)績：特立尼達(dá)1380t/d；中國315t/d；瀘天化正在建40萬噸/年。四、 日本三菱MGCI三」I三三l=J

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I三m五、 德國林德Linde螺旋管反應(yīng)器

1=1水冷型。Linde在催化反應(yīng)層中設(shè)置螺旋管，用鍋爐水自然對流循環(huán)移去管外催化劑層反應(yīng)熱。殼側(cè)反應(yīng)物料與螺旋冷卻管橫向接觸，傳熱效率極高,所需冷卻面積為管式的60-75%。半球形管板消除了熱應(yīng)力，不需昂貴的雙相鋼，上半球管板使汽包與合成塔合為一體，而且催化劑裝填系數(shù)大，有利于大型化。但設(shè)備加工難度進(jìn)一步增加，據(jù)報(bào)道國內(nèi)只有川維廠使用一套。全球已有5套甲醇裝置。最大規(guī)模4000t/d。1=1六、 丹麥托普索Top^se絕熱-水冷型。由三臺絕熱徑向流反應(yīng)器組成,反應(yīng)器間設(shè)外部換熱器移走熱量,氣體在床層向心流動(dòng)。徑向流動(dòng),壓降低，可增大空速，提高產(chǎn)量,可使用小粒徑催化劑，提高粒內(nèi)效率,提高宏觀反應(yīng)速度?？稍谥睆讲蛔兊那闆r下，簡單地通過增加高度就可擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。全球已有3套甲醇裝置。最大規(guī)模2000t/d。七、 國內(nèi)絕熱等溫混合型甲醇合成反應(yīng)器1￥1i=i=ji=i=ji=1￥1i=i=ji=i=ji=六、杭州林達(dá)公司JW均溫合成塔

=1杭州林達(dá)公司JW均溫甲醇合成塔，其主要特點(diǎn)是在全部觸媒床層中采用可自由伸縮活動(dòng)裝配。催化劑裝填系數(shù)為70?75%。用管內(nèi)冷氣或冷水連續(xù)吸收管外反應(yīng)熱，管內(nèi)冷氣或冷水與觸媒層中反應(yīng)氣有并流換熱和逆流間接換熱，可以在催化劑層內(nèi)及塔內(nèi)任何部位設(shè)置溫度監(jiān)測點(diǎn)。用塔外設(shè)置廢鍋副產(chǎn)低壓蒸汽或鍋爐給水加熱器回收熱量。林達(dá)均溫型塔催化劑裝填系數(shù)和冷激塔一樣，均在70%以上，但因接近等溫反應(yīng)，反應(yīng)中間不用冷激氣降溫避免降低反應(yīng)器中甲醇生成濃度。據(jù)哈氣化均溫型和冷激型比較，在同樣原料氣量、進(jìn)塔氣量、合成壓力和催化劑裝量下，提高產(chǎn)量50%。若在同樣入塔氣有效壓力下將增產(chǎn)更多。故達(dá)到同樣能力其反應(yīng)器尺寸可比冷激塔減少1/3以上。=1該合成塔在國內(nèi)小型的裝置中應(yīng)用較多，如哈氣化2000年4萬噸改造；2001年8萬噸；2005年云南曲靖5.5萬噸；渭化20萬噸等，為了適應(yīng)甲醇裝置大型化的趨勢，林達(dá)公司于2001年開發(fā)了優(yōu)化甲醇工藝，并申請了PCT國際專利，該技術(shù)采用前后相連的自熱式內(nèi)冷式反應(yīng)器和外冷反應(yīng)器前后相連串聯(lián)的方式。最大規(guī)模300t/d。七、三菱瓦斯超級合成塔（SPC）這是近年來在世界上廣為使用的大型合成塔，為三菱瓦斯化學(xué)公司的工藝。該塔為雙套管式。進(jìn)塔氣先預(yù)熱到150—170°C，入塔后分布到各雙套管的內(nèi)管中，吸收管外套管間的反應(yīng)熱，預(yù)熱至反應(yīng)溫度240C后進(jìn)入套管間的催化劑層反應(yīng)，熱點(diǎn)溫度250C

左右，反應(yīng)熱同時(shí)被內(nèi)管中冷氣和外管外殼程間的沸騰水移走，出觸媒層溫度為205—230°C左右，出塔氣中甲醇含量8.5%。SPC有著比Lurgi等溫反應(yīng)器低的循環(huán)比和比Lurgi反應(yīng)器更高的單程轉(zhuǎn)化率，SPC雙套管內(nèi)徑75mm比Lurgi列管反應(yīng)器中24大得多，管數(shù)少得多，故裝卸觸媒容易，SPC外管受壓壁厚，比列管式機(jī)械強(qiáng)度好，內(nèi)管、撓管和隔板為不受壓部件,作用在這些部分的觸媒層壓降最多為2-3kg/m2。所以大型化容易，單套最高產(chǎn)量為2500MT/D。八、瑞士甲醇卡薩利公司（MCSA）IMC甲醇合成塔該塔采用板式換熱技術(shù)移走甲醇合成反應(yīng)熱，設(shè)計(jì)將換熱板埋入催化劑床層內(nèi)作為冷卻換熱元件，換熱板內(nèi)走鍋爐給水或其他冷卻介質(zhì)：將反應(yīng)熱移出催化劑床層同時(shí)產(chǎn)生中壓飽和蒸汽。蒸汽壓力可高達(dá)39bar。換熱板徑向放置并且沿著同心的扇形有^開，內(nèi)走冷卻介質(zhì)（鍋爐給水或新鮮合成氣，換熱板在床層底部支撐，中心管作為合成塔下部的通道，催化劑通過底部惰性介質(zhì)床層支撐，催化劑可以從底部卸料口卸掉。換熱元件為預(yù)制成組的換熱板，一組組換熱板通過頂部人孔裝入合成塔內(nèi)（新建和改造合成塔均適用）。換熱板沿著徑向布置并且從塔內(nèi)件的內(nèi)壁到外壁裝滿催化劑，每個(gè)換熱元件都有進(jìn)出管口分別與冷卻介質(zhì)主分氣管和主收氣管相連。每塊換熱板由兩塊SS304金屬板（氣體換熱板）或者DUPLEX金屬板（蒸汽換熱板）焊接而成，機(jī)械上非常堅(jiān)固，剛性好。這

種換熱板結(jié)構(gòu)是已經(jīng)經(jīng)過多套裝置實(shí)踐的成熟技術(shù)。這種結(jié)構(gòu)是自動(dòng)化制成的，同一合成塔內(nèi)的所有換熱板完全相同。許多標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范可以檢驗(yàn)這些換熱板，并蓋有“U”質(zhì)量標(biāo)記。每塊換熱板制造后經(jīng)過壓力測試。氣體可以并流或者逆流，軸向或者徑向。等溫床上部可以裝填一絕熱層（副產(chǎn)蒸汽內(nèi)件不安裝絕熱層）。這種結(jié)構(gòu)允許使用其它的流體作為換熱介質(zhì)，進(jìn)入和流出換熱器而不與反應(yīng)氣混合。換熱板可以非常方便地沿著扇形依次裝配。全部結(jié)構(gòu)都是模塊式的標(biāo)準(zhǔn)件，一旦損壞，可以很容易替換。換熱板中空，兩塊金屬板沿著周邊焊接同時(shí)表面點(diǎn)焊，然后沖壓制成。最終外形類似于一個(gè)枕頭，內(nèi)件換熱面積大，催化劑裝填系數(shù)高，高壓空間利用率高，設(shè)備尺寸小，投資低，便于運(yùn)輸安裝。，大規(guī)模預(yù)計(jì)可達(dá)7000t/d，2002年俄羅斯425t/d裝置,2004年俄羅斯840t/d裝置。伊朗一套7000t/d項(xiàng)目正在談判中。九、未來合成塔技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r在合成甲醇反應(yīng)中，CO的單程轉(zhuǎn)化率較低，為了克服傳統(tǒng)的氣相法合成甲醇工藝的缺點(diǎn)，近年開發(fā)了一些新型反應(yīng)器，比較有代表性的有GSSTFR、RSIPR、氣-液相并存式反應(yīng)器和漿態(tài)床甲醇合成工藝。固也1、GSSTFR（氣固固滴流流動(dòng)反應(yīng)器）固也在反應(yīng)器內(nèi)用一種極細(xì)的吸附劑（如硅鋼鋁酸鹽）與反應(yīng)氣體作逆向運(yùn)動(dòng)，反應(yīng)過程中所生成的甲醇被固體吸附劑吸收，促

使平衡向生成甲醇的方向移動(dòng)。這種反應(yīng)工藝一般是幾個(gè)反應(yīng)器串聯(lián)使用，反應(yīng)器之間有冷卻器，將反應(yīng)氣體冷卻到合適的溫度。吸收甲醇的吸附劑有反應(yīng)器外加熱解吸，再生后的吸附劑可重復(fù)使用。該法的CO單程轉(zhuǎn)化率可達(dá)100%。2、 RSIPR(級間產(chǎn)品脫除反應(yīng)器)反應(yīng)器之間有一吸收塔，內(nèi)裝四甘醇二甲醚，反應(yīng)過程中生成的氣體進(jìn)入下一反應(yīng)器繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)器的體積按氣體的流向逐漸變小。吸收飽合后的溶劑再生后可繼續(xù)使用。四級反應(yīng)器的CO轉(zhuǎn)化率可達(dá)97%，優(yōu)點(diǎn)是對原料氣的V(CO)/V(H2)比要求不嚴(yán)，簡化了造氣過程，同時(shí)該工藝的原材料消耗和能耗也較低。3、 氣-液相并存式反應(yīng)工藝氣、液兩相共存，生成的部分甲醇在反應(yīng)器中循環(huán)，并在催化劑的表面形成一層液膜，反應(yīng)過程中生成的甲醇即溶解在這一液膜中，據(jù)報(bào)道，當(dāng)原料氣組成為：CO--29.2%;C02--3.0%;H2--67.5%左右時(shí)，該工藝單個(gè)反應(yīng)器的CO+CO2轉(zhuǎn)化率可達(dá)90%以上。4、 漿態(tài)床(三相床)甲醇合成工藝漿態(tài)床甲醇合成工藝是指：