1、甲醇合成裝置工藝流程及關鍵控制點分析簡介一、裝置簡介：甲醇合成裝置是以煤基合成氣為原料，生產滿足要求的mto級甲醇產品和氫氣產品。(1)裝置能力：a)mto級甲醇日產量：5500t，小時產量：229.167t（以100%ch3oh計）。b)日輸出氫氣量：15456 nm3，小時輸出量644nm3，(以99.5% h2計)。（2）年操作小時：8000小時。（3）專利技術來源:裝置引進英國dpt（davy process technology）公司的工藝包和jmc（johnson matthey catalyst）催化劑。(4)裝置主要由以下幾個工藝單元組成：壓縮工序、合成工序、精餾工序、氫回收工

2、序、蒸汽冷凝液回收工序、甲醇裂解制氫2、 工藝流程簡述2.1壓縮工序壓縮工序合成氣壓縮機和循環氣壓縮機。來自界區（低溫甲醇洗）的煤基合成氣30、5.2mpag，與膜分離來的富氫氣混合后，依次進入合成氣分離器、合成氣壓縮機，并在合成氣壓縮機中增壓到7.8mpag。增壓后的合成氣進入合成氣凈化預熱器，用蒸汽加熱并噴入鍋爐給水以水解其中的cos，然后進入合成氣凈化槽，脫除殘留的對合成催化劑有毒害的微量組份。合成氣凈化槽中裝填有凈化催化劑。2.2 合成工序甲醇合成回路由兩個串聯在一起的蒸汽上升式反應塔組成。這種串聯方式比傳統流程在催化劑與設備投資上要更為經濟。甲醇合成塔為徑向流反應器，氣體通過裝填在殼

3、側的催化劑，發生甲醇合成反應。反應器內溫度由管內上升的蒸汽控制。副產蒸汽過熱后送出界區。來自合成氣壓縮機的凈化后的合成氣分為兩股，其中大部分合成氣和循環氣混合，經過合成回路1號中間換熱器加熱后，進入1號甲醇合成塔進行甲醇合成反應。甲醇合成反應在280、7.46mpag下，在催化劑的作用下進行，該反應為放熱反應。主要的兩個反應如下：co + 2h2 ch3oh + qco2 + 3h2 ch3oh + h2o + q反應熱副產2.1mpag的中壓飽和蒸汽，經1號甲醇合成汽包分離后，進入裝置內蒸汽總管。1號甲醇合成塔出口氣體280、7.46mpag，經過合成回路1號中間換熱器預熱反應器入口氣體后，

4、依次進入1號粗甲醇冷凝器和1號粗甲醇調節冷凝器，冷卻至45后，進入1號粗甲醇分離器進行氣液分離。1號粗甲醇分離器液相出口45，經1#粗甲醇過濾器過濾雜質后送至粗甲醇閃蒸罐；氣相出口壓力7.15mpag，與另一股凈化后的合成氣混合，進入循環氣壓縮機，加壓至8.04mpag。經過循環氣壓縮機加壓的氣體，經過合成回路2號中間換熱器加熱后，進入2號甲醇合成塔進行甲醇合成反應。反應在279、7.9mpag、催化劑的作用下進行。反應熱副產2.1mpag的中壓飽和蒸汽，經2號甲醇合成汽包分離后，進入裝置內蒸汽總管，在與1號甲醇合成汽包產生的蒸汽混合后，經蒸汽加熱爐加熱后，送出界區。2號甲醇合成塔出口氣體27

5、9、7.9mpag，經過合成回路2號中間換熱器預熱反應器入口氣體后，依次進入2號粗甲醇冷凝器和2號粗甲醇調節冷凝器冷卻至45后，進入2號粗甲醇分離器進行氣液分離。2號粗甲醇分離器液相出口45，經2#粗甲醇過濾器過濾雜質后送至粗甲醇閃蒸罐；氣相出口壓力7.59mpag，一部分返回到1號甲醇合成塔系統，另一部分氣體作為弛放氣送往氫回收單元回收氫氣，以調節合成循環回路內的惰性氣體含量。 2.3精餾工序自1號、2號粗甲醇分離器的粗甲醇進入粗甲醇閃蒸罐，減壓至0.6mpag后，閃蒸氣體送至蒸汽加熱爐作燃料氣，閃蒸后的粗甲醇經過液位、流量調節后，送入穩定塔，除去粗甲醇中殘留的溶解氣體及少量低沸物。穩定塔頂

6、設置穩定塔預冷凝器及穩定塔冷凝器，88的出塔氣進入穩定塔預冷凝器，在其中冷卻至76，這時可將出塔氣中大部分甲醇冷凝下來，冷凝下來的甲醇液體進入穩定塔回流罐；未冷凝下來的氣相再經穩定塔冷凝器冷凝，冷凝下來的甲醇液體進入穩定塔回流罐，仍未冷凝下來的含低沸物及少量甲醇的不凝氣減壓至0.12mpag后送psa系統尾氣壓縮機提壓后送蒸汽加熱爐作燃料。穩定塔回流罐中甲醇液由穩定塔回流泵加壓至0.15mpag后，送回穩定塔作為回流。穩定塔塔底甲醇經過mto級甲醇泵加壓和mto級甲醇冷卻器冷卻至40后，作為mto級甲醇送到界外甲醇罐區。2.4氫回收氫回收由膜回收系統及變壓吸咐系統兩個單元組成。甲醇合成放出的弛

7、放氣經過膜回收系統回收弛放氣中的氫氣，富氫氣返回甲醇合成單元，與新鮮合成氣混合后進入合成回路。非滲透氣進入變壓吸附制取高純度氫氣，通過氫氣壓縮機加壓送出界區，供下游裝置使用，解析氣和穩定塔不凝氣一起經過尾氣壓縮機壓縮后，送入蒸汽加熱爐作燃料氣。由于下游裝置所需的高純度氫氣流量波動范圍較大，在氫氣壓縮機出口管線設置了流量調節系統，在滿足下游裝置使用氫氣條件下，多余的氫返回到甲醇合成系統。 2.5蒸汽及冷凝液回收工序透平蒸汽：界區外來的4.0mpag、420過熱蒸汽用來驅動合成氣壓縮機/循環氣壓縮機透平。透平蒸汽通過透平冷凝器，用空氣冷凝冷卻后，經透平冷凝液泵加壓送至界外。副產蒸汽：界區外來的鍋爐

8、水送入甲醇合成汽包副產蒸汽。甲醇合成副產蒸汽經蒸汽過熱爐過熱至300后送至界外。蒸汽過熱爐的燃料氣為甲醇合成單元穩定塔系統的不凝氣和變壓吸附的解析氣，不足部分由界外燃料氣管網補充提供。低壓蒸汽：本裝置內設0.4mpag低壓蒸汽管網， 0.4mpag蒸汽主要由界外提供，用于提供穩定塔再沸器和合成氣預熱的熱源。蒸汽凝液：自合成氣凈化預熱器的蒸汽凝液進入常壓閃蒸罐進行常壓閃蒸，出穩定塔再沸器的蒸汽冷凝液也送入常壓閃蒸罐進行常壓閃蒸，產生的蒸汽經蒸汽閃蒸冷凝器冷凝后，返回到蒸汽凝液常壓閃蒸罐，閃蒸后的凝液100，經蒸汽凝液泵加壓至0.4mpag后送出界區。汽包排污：1號、號甲醇合成汽包連續排污經過汽包

9、排污罐，在0.4mpag閃蒸后，產生的0.4mpag低壓蒸汽進入管網，排污液體經汽包排污冷卻器冷卻至45后，送界外污水處理系統。 2.6甲醇裂解制氫2.6.1工藝原理（1）造氣將甲醇與水按一定比例混合、加熱汽化并過熱，達到一定的溫度和壓力，在這種條件下混合過熱氣通過催化劑作用，同時發生催化裂解反應以及一氧化碳變換反應，最終生成氫、二氧化碳及殘存的少量一氧化碳等的混合氣體。甲醇加水裂解反應是一個多組份，多反應的氣固催化復雜反應系統。主要反應為：ch3ohco + 2h2 90.7kj/molco + h2oco2 + h2 + 41.2kj/mol總反應為：ch3oh + h2oco2 + 3h

10、2 49.5kj/mol綜合來看，整個過程為一個吸熱過程。反應需要的熱量通過導熱油的循環來提供。為節約熱能，反應后的氣體要與原料液換熱、冷卻、并在凈化塔內洗滌，冷凝和洗滌后產生的混合液在凈化塔分離（分離出來的液體成分主要是水和甲醇，被送回到原料液罐循環使用），得到組分合格的轉化氣，滿足造氣要求。（2）氫氣提純氫氣提純采用五塔吸附變壓吸附技術。變壓吸附（psa）技術是以特定的吸附劑(多孔固體物質)內部表面對氣體分子的物理吸附為基礎，利用吸附劑在相同壓力下易吸附高沸點組分、不易吸附低沸點組分和高壓下吸附量增加、低壓下吸附量減少的特性，將原料氣在一定壓力下通過吸附床，相對于氫的高沸點雜質組分被選擇性

11、吸附，低沸點的氫氣不易被吸附而穿過吸附床，達到氫和雜質組分的分離。吸附完成后，吸附劑在減壓下解吸被吸附的雜質組分，使吸附劑獲得再生，以能再次進行吸附分離雜質。2.6.2工藝過程甲醇轉化：甲醇與水分別經計量、混合、通過原料液計量泵加壓后送入汽化塔汽化過熱達到反應所需溫度后送入轉化器，在固定床催化反應器內同時進行甲醇裂解、一氧化碳變換等反應，最終主要生成h2及co2的混合氣。反應后混合氣體經過換熱器與原料進行熱交換，以減少熱量損失，再經冷凝器冷凝和凈化塔洗滌，最后送進氣液分離緩沖罐分離未反應的甲醇和水，使裂解氣中甲醇含量達到造氣規定質量要求，完成造氣。冷凝分離液和洗滌液為甲醇和水的混合物，全部送回

12、原料液罐回收利用。變壓吸附：甲醇裂解氣進變壓吸附壓力：1.6mpa-g；變壓吸附工藝采用5-1-3/v（5個吸附塔，1個塔吸附，3次均壓）的真空解吸工作方式，每個吸附塔在一次循環中均需經歷吸附（a）、一均降（e1d）、二均降（e2d）、三均降（e3d）、逆放（d）、抽空（v）、三均升（e3r）、二均升（e2r）、一均升（e1r）以及終充（fr）等十個步驟。a. 吸附過程甲醇裂解氣自塔底進入吸附塔后，在其中裝填的多種吸附劑的依次選擇吸附作用下，除氫以外的雜質組分均被一次性吸附下來，得到純度99.99%的產品氫氣，經過調壓閥穩壓后送出界區。當被吸附雜質的傳質區前沿(稱為吸附前沿)到達床層出口預留段

13、某一位置時，關掉該吸附塔的原料氣進料閥和產品氣出口閥，停止吸附。吸附床開始轉入再生過程。b. 均壓降壓過程這是在吸附過程結束后，順著吸附方向將塔內的較高壓力的氫氣放入其它已完成再生的較低壓力吸附塔的過程，該過程不僅是降壓過程，更是回收床層死空間氫氣的過程，本流程共包括了三次的均壓降壓過程，因而可保證氫氣的充分回收。c. 逆放過程在均壓降過程結束后，吸附前沿已達到床層出口。這時，逆著吸附方向將吸附塔壓力降至接近常壓，此時被吸附的雜質開始從吸附劑中大量解吸出來，解吸氣直接放空。d.抽空過程逆放結束后，為使吸附劑得到徹底的再生，用真空泵逆著吸附方向沖洗對吸附床層進行抽吸，進一步降低雜質組分的分壓，使

14、被吸附的雜質完全解吸，吸附劑得以徹底再生。解吸氣直接放空。e. 均壓升壓過程在抽空再生過程完成后，用來自其它吸附塔的較高壓力氫氣依次對該吸附塔進行升壓，這一過程與均壓降壓過程相對應，不僅是升壓過程，而且更是回收其它塔的床層死空間氫氣的過程，本流程共包括了連續三次均壓升壓過程。f. 產品氣升壓過程在三次均壓升壓過程完成后，為了使吸附塔可以平穩地切換至下一次吸附并保證產品純度在這一過程中不發生波動，需要通過升壓調節閥緩慢而平穩地用產品氫氣將吸附塔壓力升至吸附壓力。經這一過程后吸附塔便完成了一個完整的“吸附-再生”循環，又為下一次吸附做好了準備。五個吸附塔在執行程序的安排上相互錯開，構成一個閉路循環

15、，以保證原料氣連續輸入和產品氫氣不斷輸出。三、裝置主要設備介紹主要設備一覽表序號設備名稱數量主要規格主體材質估重備注1合成氣凈化槽1id=4.0m，lt-t=4.3m觸媒：v=52 m3cs10745521#甲醇合成汽包1id=2.4m，lt-t=6.4mcs2985032#甲醇合成汽包1id=2.4m，lt-t=6.4mcs298504合成氣分離器1id=3.1m，lt-t=6.9mcs3678051#甲醇分離器1id=3.1m，lt-t=6.9mcs/ss7045062#甲醇分離器1id=3.1m，lt-t=6.9mcs/ss614157粗甲醇閃蒸罐1id=4.0m，lt-t=12mcs5

16、71008穩定塔1id=3.2m，lt-t=25mcs565709穩定塔回流罐1id=1.1m，lt-t=3.1mcs143710汽包排污罐1id=0.8m，lt-t=3.6mcs113511火炬分液罐1id=5.0m，lt-t=17mcs6590512蒸汽凝液常壓閃蒸罐1id=2.6m，l=11mcs887013地下槽1id=2.0m，l=4.8mcs3300141#甲醇合成塔1id=3.9m，l=15.7mcs/低合金鋼362270長周期設備152#甲醇合成塔1id=3.9m，l=15.7mcs/低合金鋼362270長周期設備16合成氣凈化預熱器1q=9.2mw，f=355m2，cs181

17、8017合成氣壓縮機回流冷卻器1q=9.1mw，f=590m2，cs2599018合成回路1#中間換熱器1q=141.1mw，f=12350m2，低合金鋼185380長周期設備19合成回路2#中間換熱器1q=130.2mw，f=9500m2，合金鋼249300長周期設備201#粗甲醇調節冷凝器1q=12.8mw，f=1335m2，cs105500212#粗甲醇調節冷凝器1q=12.5mw，f=1305m2，cs10500022鍋爐給水預熱器1q=13.4mw，f=947m2，cs2000023穩定塔回流冷凝器1q=1.2mw，f=110m2，cs1230024穩定塔再沸器1q=19mw，f=2

18、40m2，cs700025mto級甲醇冷卻器1q=11.5mw，f=590m2，cs2125026汽包排污冷卻器1q=0.6mw，f=20m2，cs190027蒸汽冷凝器1f=240m2，cs4480281#粗甲醇冷凝器1q=63.7mw，f=3785m2，cs291000空冷器292#粗甲醇冷凝器1q=68.1mw，f=3910m2，cs292100空冷器30穩定塔回流預冷凝器1q=6.2mw，f=320m2，cs200000空冷器31表冷器1q=56.1mw，f=108500m2，cs空冷器321#粗甲醇過濾器1+1q=175m3/h，cs900332#粗甲醇過濾器1+1q=175m3/h

19、，cs90034蒸汽過熱爐1id=5.4/1.4m，h=44mcs/ss21403335合成氣壓縮機1離心式，蒸汽透平驅動，8947kw，q=12090m3/h長周期設備36循環氣壓縮機1離心式，蒸汽透平驅動，10055kw，q=36510m3/h長周期設備37合成氣/循環氣壓縮機透平119380kw長周期設備38鍋爐給水增壓泵1+1往復式，電驅動，軸功率：4kw，q=3m3/hcs39穩定塔回流泵1+1離心式，電驅動，軸功率：11kw， q=35m3/hcs40mto級甲醇泵1+1離心式，電驅動，軸功率：110kw， q=385m3/hcs41透平冷凝液泵1+1離心式，電驅動，軸功率：37k

20、w， q=110m3/hcs42火炬分液罐泵1+1離心式，電驅動，軸功率：5.5kw， q=30m3/hcs43地下槽泵1軸功率：2kw，q=22m3/h44蒸汽冷凝液泵1+1離心式，電驅動，軸功率：75kw， q=223m3/hcs45磷酸鹽加藥裝置1成套包46膜分離裝置1成套包47氫氣壓縮機1+1電驅動，電機功率：300kw， q=4000m3/h48變壓吸附裝置1成套包49尾氣壓縮機1+1電驅動，電機功率：400kw 50甲醇裂解制氫1制氫能力：3000nm3/h成套包51壓縮廠房吊車1四、裝置主要產品、副產品、原料、催化劑、化學品、公用物料的技術規格介紹1.2.4.1產品4.1.1mt

21、o級甲醇組分含量分析方法不揮發組份30 mg/1000 ml maxastm 1353-03水5.0 wt% maxastm e1064-05甲醇95 wt% minimpca 001-02烴類0.15 wt% maxastm d1722-04酸度（以乙酸計）150 wt ppm maxastm d1613-06酮、醛、酯、醚、除了二甲醚2,000 wt-ppm max堿度 (以nh3計)1 wt ppm max總氮1 wt ppm max總氯1 wt ppm max堿金屬1 wt-ppm max總硫0.5 wt ppm maxastm d3961-98總鐵 (以fe計)1.0 wt ppm

22、maxastm e384-04總金屬（除堿金屬及鐵外）1.0 wt ppm max4.1.2氫氣壓力，mpa(a)3.3溫度，c40組分，mol%h299.5co5ppmco25ppmo25ppmh2o5ppmh2s1ppmcos0.02ppm4.2原料氣4.2.1合成氣規格含量 vol.%（設計值）原料氣sor syngasmor syngaseor syngas含量范圍(note 3)組分vol. %vol. %vol. %vol. %h267.1667.1267.0966 - 69co30.3430.3830.4128 - 31co21.951.951.951.5 3.0n20.350.

23、350.35 0.8ch40.020.020.02ar0.180.180.18h2o saturated saturated saturatedsaturated溫度（進界區）, c30303030壓力（進界區）, mpa(a)5.305.305.305.2 5.74.2.2燃料氣規格壓力，mpa(a)0.35溫度，c40低熱值mj/nm330.154.3催化劑序號名稱規格或型號備注1合成氣凈化催化劑puraspec 2020進口2甲醇合成催化劑katalco 51-9進口3psa吸咐劑as 吸附劑hxbc-15bna-co4分子篩hx5a-98h4.4化學品序號名稱規格或型號備注1磷酸鹽na

24、2hpo4na3po4485kg/年（100% na2hpo4計）840kg/年 （100% na3po4計）五、關鍵控制點及分析項目31壓縮工序關鍵控制點分析項目分析方法152a201進口合成氣總硫氣相色譜法/紫外熒光法（氮硫氯元素分析儀）氯化物（以hcl計）電量滴定法干氣全分析氣相色譜法hcn離子選擇電極法氬氣相色譜法鐵原子吸收法h2s氣相色譜法氮氣氣相色譜法甲烷、氣相色譜法乙炔氣相色譜法鎳原子吸收法砷分光光度法ph3氣體檢測管氨離子選擇電極法乙烯氣相色譜法co2氣相色譜法co氣相色譜法h2o露點儀氬氣氣相色譜法h2氣相色譜法透平凝液出口透平液phph計電導率電導率儀鐵原子吸收光譜法硅分光

25、光度法32合成工序關鍵控制點分析項目分析方法介紹凈化槽進口(1151v101)凈化氣總硫、氣相色譜法/紫外熒光法（氮硫氯元素分析儀）氯化物（以hcl計）微庫侖滴定法（氮硫氯元素分析儀）氨離子選擇電極法砷分光光度法鐵原子吸收法h2s氣相色譜法ph3氣體檢測管法hcn離子選擇電極法乙烯、氣相色譜法乙炔氣相色譜法鎳原子吸收法凈化槽管n4a/b(1151v101)口凈化氣總硫、氣相色譜法/紫外熒光法（氮硫氯元素分析儀）氯化物（以hcl計）微庫侖滴定法（氮硫氯元素分析儀）鐵原子吸收法hcn離子選擇電極法ph3氣體檢測管法乙炔氣相色譜法鎳原子吸收法h2s氣相色譜法砷分光光度法氨離子選擇電極法乙烯氣相色譜法

26、凈化槽出口(1151v101)合成氣總硫 氣相色譜法/紫外熒光法（氮硫氯元素分析儀）氯化物（以hcl計）微庫侖滴定法（氮硫氯元素分析儀）hcn離子選擇電極法鐵原子吸收法乙烯氣相色譜法砷分光光度法ph3氣體檢測管法鎳原子吸收法甲烷氣相色譜法乙炔氣相色譜法氨離子選擇電極法氮氣氣相色譜法氬氣氣相色譜法h2s氣相色譜法反應器入口(1151e102/103)、出口(1151r101/102)氣體分析h2氣相色譜法甲烷氣相色譜法甲醇氣相色譜法n2氣相色譜法co氣相色譜法co2、氣相色譜法氬氣氣相色譜法甲醇過濾器出口粗甲醇甲醇氣相色譜法/比重計水分（按需）卡爾費休法/比重計輕組分（烷烴、酯、酮、芳烴類）氣相

27、色譜法1151v104/105氣體出口循環氣h2氣相色譜法n2氣相色譜法甲烷氣相色譜法co氣相色譜法co2氣相色譜法氬氣氣相色譜法甲醇氣相色譜法1151v106液體出口粗甲醇甲醇氣相色譜法/比重計水分（按需）卡爾費休法/比重計1151v106氣體出口閃蒸汽h2o氣相色譜法ch3oh氣相色譜法丁醇氣相色譜法co氣相色譜法dme氣相色譜法ar氣相色譜法ch4氣相色譜法h2氣相色譜法co2氣相色譜法n2氣相色譜法氣體組分全分析（按需）氣相色譜法1151e107氣體出口穩定塔頂不凝氣co2（按需）氣相色譜法ch4氣相色譜法h2氣相色譜法ch3oh氣相色譜法dme氣相色譜法co氣相色譜法1151p101a/b出口粗甲醇丙酮氣相色譜法h2o卡爾費休法乙醇氣相色譜法輕組分（dem1.5tw%甲酸甲酯）按需氣相色譜法mto級甲醇(151t101底)/甲醇冷卻器1151e108出口水卡爾費休法甲酸甲脂氣相色譜法乙醇0.1 wt氣相色譜法丙酮氣相色譜法總氮 1wt ppm化學發光(硫氮氯元素分析儀)總金屬0.1wt ppm原子吸收光譜法二氧化碳50wt ppm化學滴定高錳酸鉀退色時間高錳酸鉀退色時間試驗堿度1wt ppm化學滴定法氯含量1wt ppm紫外熒光法(硫氮氯元素分析儀)不揮發組分1/100ml重量法辛烷10 ppm氣相色譜法酸值0.3 koh/g化學滴