孙 斌，张新民，曾湖汉，谢业平
(湖南金信化工有限责任公司，湖南冷水江 417506)
[中图分类号]TQ 223 12+1
[文献标识码]B [文章编号]1004 9932(2005)05 0021 03
[收稿日期]2005 03 15
[作者简介]孙 斌(1966-)，男，湖南双峰人，高级工程师。
我公司原合成氨联产15kt/a 甲醇装置用2个DN800甲醇合成塔配套DN800、DN1200双塔蒸馏 系统生产。随着公司合成氨翻番扩建工程的投产，为进一步降低合成氨净化系统的能耗，减轻铜洗的负荷，稳定合成氨系统生产，便于公司产品结构调整，新设计、建造了1套联醇装置。该装置粗醇系统利用原D N1400尿素合成塔改制成甲醇合成塔和分离器外壳，内件重新设计，精醇系统利用原DN1200塔作预塔，新上D N1600主塔，粗醇生产能力为40kt/a，精醇生产能力为45kt/a 。该装置一次开车成功，其设计有不少独特之处，现总结如下。
1 40kt/a 粗甲醇系统1 1 工艺简述
压缩工序来的五段原料气(压力10 0MPa，温度35 )与透平循环机来的合成气汇合，进入油水分离器分离夹带的油水后，分4路进入合成塔。 邮购盒
第一路冷副线气 约45 的气体从合成塔顶部电炉小盖引入塔内，顺电炉联接杆向下与中心管出来的主线气混合，起调节零米温度、控制第一轴向床层温度和冷却电极杆的作用。第二路冷管气 约45 的循环气从塔底部三通进入塔内，沿外壳与内筒的环隙上升至塔顶，再从顶部2根下降管导入催化剂冷管层的冷管内，顺流而下，与床层反应气体并流换热，移走床层反应热，控制冷管层与径向段的床层温度。冷管气温度升高后，逆流而上至顶部导出与主线气混合，混合气温度达230 左右，然后进入催化剂层进行合成甲醇的反应。
第三路冷激气 100 左右的气体从塔顶大
盖沿下降管导入菱形分布器，与出第一轴向段的反应气体混合，降低反应气温度，提高C O 的浓度，然后混合气进入第二轴向段进行合成甲醇的反应。
第四路主线气 循环气经循环加热器升温到100 左右，从合成塔底部三通入塔，进入塔下部径向段中的列管式换热器内与管间出催化剂层的反应气体逆流换热，升温到240 左右，再由中心管上升至塔顶与
冷副线气体和冷管气混合，然后进入床层进行合成甲醇的反应。
太阳能跟踪控制器合成反应结束后，合成气(温度265~275 )进入列管式换热器管间，与第一路气体换热后(温度降至170~185 )由塔底引出进入废热回收器，产0 3MPa 、142 饱和蒸汽送蒸汽外管。合成气温度降至125 左右后，依次进入循环加热器(温度降至60 以下)、水冷器(被冷却至35 )，然后进入粗醇分离器，分离已冷凝的含92%甲醇的粗醇液，粗醇液经减压后送至精馏系统。分离后的气体一部分由透平循环机升压后返回系统继续合成，另一部分送精炼工序。 1 2 设计特点
1 2 1 防催化剂中毒措施
进粗醇系统前，在五段气总管设有油水分离器，防止五段气夹带的油进入催化剂层而使催化剂老化。此外，鉴于我公司目前尚无精脱硫装置，在合成塔顶部催化剂层的上面装有氧化锌脱硫剂，防止催化剂中毒。通过采用这些延长催化剂使用寿命的措施，降低了消耗。
1 2 2 采用国内先进的 轴径向!甲醇合成塔内件
经与高等院校技术合作，结合我公司设计氨
第5期2005年9月中 氮 肥
vdisk
M Sized Nitrogenous Fertilizer Progress No 5Sep.2005
合成塔的成功经验，甲醇合成塔内件采用国内先进的轴径向、强内冷、绝热、冷管复合式自卸催化剂内件。三轴一径自卸催化剂!甲醇合成塔内件具有以下突出特点:
(1)冷激、冷管相结合，可使合成塔操作接近最佳温度曲线，充分利用甲醇的反应热。催化剂还原彻底，操作中调节手段多,C O转化率高。
(2)由于采用轴径向混合结构,4路气体分别由不同的位置进入合成塔反应，全塔阻力小，一般∀0 4MPa。
(3)床层连续，内件各段之间没有隔板，催化剂可从上部一次装入，升温还原或生产过程中催化剂下沉后不会出现空隙，卸催化剂时只需打开下部卸料口，即可将催化剂卸干净，不必吊出内件。
1 2 3 配置中置式废热回收锅炉
联醇工艺中采用废热回收措施是近年时新的节能降耗新工艺。我公司借鉴氨合成塔配置中置式锅炉副产蒸汽的经验，在DN1400甲醇合成塔中配置中置式废热回收锅炉(全国首家)，利用185 左右的甲醇合成塔出口反应气副产0 3 MPa蒸汽供铜洗再生系统使用，降低合成氨蒸汽消耗。此法可回收25%左右的余热，每吨甲醇可副产0 6t左右的蒸汽；同时也降低了去甲醇水冷却器的气体温度，节约了冷却水
用量。系统运行不到1a即可收回废热回收器的设备投资。1 2 4 采用U形管壳式水冷器
联醇工艺生产中通常采用套管式水冷器作为气体的最终冷却设备，它最大的缺点是占地面积多、设备重。U形管壳式水冷器重量轻、体积小、占地面积少，其占地面积仅为套管式水冷器的25%，设备投资费用可减少60%左右，有逐渐取代套管式水冷器的趋势。
1 2 5 采用新型甲醇分离器内件
根据我公司对原DN700甲醇分离器改造的成功经验，新装置的甲醇分离器采用了螺旋板+旋流板+丝网!三重组合的气液分离结构，使分离效果达到了99 5%以上。
1 2 6 设置中间贮槽和水洗塔
在粗甲醇分离后送精馏前设置中间贮槽，减压后回收溶解在粗甲醇中的有效气体(每吨粗醇约含有40m3)，并送氢氮气压缩机四段入口回收利用。这样，可克服分离器液位控制不好、跑气、串气以及高压串低压，避免爆炸着火等事故的发生。骨灰盒寄存架
醇后气进铜洗系统前设置水洗塔，用软水洗涤醇后气中夹带的甲醇，得到的含甲醇5%~ 10%的稀醇水送精馏系统用，既减少排污，也回收了甲醇。
1 3 运行情况
该装置一次开车成功，运行正常,2004年6月8日至10日部分生产运行数据见表1。
表1 粗甲醇装置部分生产运行数据
日期
压力/MPa CO含量/%合成塔进口合成塔出口循环机进口循环机出口新鲜气合成塔进口合成塔出口入塔总气量
m3/h
甲醇产量
t/h
废锅产汽量
t/h
089 89 69 210 05 22 30 3864002 502 2 099 29 18 99 35 02 10 3836002 322 0 109 59 39 29 75 02 30 4840002 402 2
新设计的DN1400甲醇合成塔，其催化剂升温还原容易、彻底，开车运行时床层温度分布合理；塔内气体分布均布，反应充分,CO转化率较高(80%以上)；塔温调控灵敏、方便，整个床层温度调控手段多，且凑效快，因此操作弹性大，能适应低、中负荷，生产很稳定；主塔阻力较低(通常在0 2MPa，在较高负荷下也不过0 35MPa)。
投产后，除联产甲醇外，每生产1t甲醇可副产0 3MPa蒸汽600kg，全年回收蒸汽可达到27kt；同时吨合成氨可节电50kW#h，节约蒸汽0 4t，经济效益显著。
需要说明的是，因联醇工艺条件限制，入塔CO含量远未达到设计值(5 15%)，粗甲醇产量只达20kt/a，因此,DN1400甲醇合成塔的产能尚待验证。
2 45kt/a精甲醇系统
2 1 工艺流程
精甲醇蒸馏的目的是脱除低沸点的有机杂质
#22 #中氮肥第5期
和不易溶气体，降低水分，制得符合GB338的工业甲醇。我公司45kt/a精甲醇生产工艺流程见图1。玩具车漂移
2 2 设计特点
(1)精馏采用双塔流程，浮阀塔结构，操作弹性大，负荷可在60%~140%范围内变化，产品质量达到100%优级品。可根据甲醇、合成氨(尿素)市场的供求变化，利用与公司原有联醇装置的配合，合理调节氨醇比，以谋求最大的经济效益。用 800mm塔作预塔，配 1200mm主塔，生产能力为15kt/a；用 1200mm塔作预塔，配 1600mm主塔，生产能力可达45kt/a。本设计比国内通用设计节省投资20%~30%
。
图1 精甲醇系统工艺流程示意
(2)采用高效板式换热器和串联、多程列管
换热器等设计来提高换热效果，达到节能、节
电、省水之目的。
(3)设置了稀醇水贮槽，可将前述的粗甲醇
系统的醇后气洗涤水回收，利用这些含甲醇5%3D打印遗体修复
~10%的稀醇水作精馏系统预塔的萃取水，做到
了水、醇双利用，既减少排污，又能降低甲醇消
耗。实测表明，设置稀醇水后，吨精醇少耗粗甲
醇40kg。
(4)设置废醇中间槽和残液槽，废醇残液进
行闭路循环，达标残液送造气煤气炉夹套锅炉,
蒸发后用作水煤气制气的能源，以实现减少环境
污染之目的。
2 3 运行状况
45kt/a精甲醇装置投产一次成功，产品质
量完全达到GB338优等品指标，产量达到设计
能力，残液甲醇平均含量小于0 7%。装置投运
后，每小时回收稀醇水1700kg；每生产1t精甲
醇约耗粗甲醇1005kg，耗电6~8kW#h，耗蒸
汽1930kg。
3 结束语
我公司利用报废的尿素合成塔改制而成的
45kt/a单塔联醇装置，应用三轴一径!的轴径
向、强内冷、绝热、冷管、催化剂自卸型甲醇合
成塔内件，采用中置式锅炉回收甲醇合成的反应
热，副产0 3MPa的低压蒸汽，采用甲醇中间槽
回收甲醇弛放气，粗醇精馏采用双塔流程，并采
取了洗醇水、甲醇残液回收利用和闭路循环新工
艺。该装置投资省、建设快(不到1a)、节能降
耗显著、环保效果好，取得了显著的经济、环保
效益。这表明我公司的合成氨联产45kt/a甲醇
装置设计是比较成功的。
[参考文献]
[1]宋维瑞，等.甲醇工学[M].北京：化学工业出版社,
1991.
[2]冯元琦.联醇生产[M].北京：化学工业出版社,1989.
第5期孙 斌等：节能型合成氨联产甲醇装置设计总结#23 #
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