卡萨利甲醇合成工艺

肖仁富（中海石油建滔化工有限公司，海南东方 572600）

卡萨利甲醇合成工艺

肖仁富
（中海石油建滔化工有限公司，海南东方 572600）

首先分析了1 000kt/a甲醇装置中卡萨利均温型合成塔的运用情况，依据该装置近期运行情况，总结了卡萨利轴径向甲醇合成塔型所存优缺点，最后针对具体问题提出相应的解决措施。

卡萨利轴径向；甲醇合成塔；措施

甲醇合成塔作为整个甲醇装置当中的关键设备，合成塔选型好坏，不仅会对甲醇合成能耗造成影响，而且对装置生产规模也会造成较大影响。国内因在运输条件方面的限制，单塔在产能上存在上限，所以会限制装置规模。当前较多采用合成塔串并联模式，但此模式除了会造成操作难度增加外，还会增加设备的投资费用。至此，基于1 000kt/a甲醇项目，针对采用卡萨利轴径向合成塔的具体情况，结合实际问题，提出对应措施。

1 合成工艺流程分析

净化来4.3MPa新鲜气（30℃）经压缩机进口分离器将液体分离之后，进至压缩机相应压缩段，升压到8.86MPa，经过添加高压蒸汽，得到水汽补充后，进入保护床，保护床事先装有脱硫剂及低温水解剂等。与保护床内进行深层次净化之后，此时新鲜气当中的脱羰基铁镍含量≤5×10-9，硫化氢在含量上便会≤20×10-9，完成深度净化后，便可获取新鲜气，然后与压缩机循环段输出的8.6MPa循环气混合，而其混合之后，输送至出口换热器，换热于合成塔所输出的出口气，此时温度由此而升高，即200℃，然后经过合成塔顶部，被压送至合成塔进行反应，完成反应后，气体流经换热器，进塔气中实现换热，经水冷器，降低温度，即降低至45℃，然后经过气液去甲醇分离器时，便会完成甲醇的分离工作。如若高压甲醇分离器流经粗甲醇过滤器，经LV7008，对其液位实施调节，然后便会被输送至闪蒸槽，进行闪蒸操作，经对闪蒸汽实施适当的压力调节后，便可完成蒸汽的去除工作，最后输送至过热器F7001，将其当作燃料气，闪蒸后，调节粗甲醇液位，实施去精馏操作。锅炉给水时，通过对流量实施相应调节，输送至汽包，而处于汽包中的锅炉水，便会被压送至下降管，最后被输送至合成锅炉。经合成锅炉给水，并将升压操作完成后，利用分布于塔底的环管，输送至合成塔的换热板，从两相流进入至汽包。

2 卡萨利轴径向合成塔优缺点分析

2.1 主要优点

运用换热板移动热源，具有较大的催化剂装填空间。针对轴径向合成塔当中所存在的气体，在催化剂之间，会形成一定的流动距离，从外分布器到内收集器之间，采用比较低的流通床层，较低空速，还具有很小的塔压降，当处于正常生产状态时，合成塔所存在的进出口压差0.03～0.05MPa，能够实现系统能耗的有效降低。气体经外分布器时，会向收集器均匀送入，床层当中无纯轴向合成塔当中所出现的显著热点，至此，催化剂便会被充分使用，粗甲醇当中的杂质便会由此而降低。在卡萨利合成塔当中，通过选用更好效能的换热板，能够以强制形式，实施循环换热操作，具有比较好的移热能力，所生成蒸汽具有较高压力，因此，可提升蒸汽利用效率与价值。因CO2与CO转化率较高，循环比低，较高碳效率。

2.2 主要缺点

因合成塔所选用的是强制循环，当水进行单程循环时，其一次汽化率仅＜10%，比如1 000kt/a的甲醇装置，其在实际运行过程中，锅炉水循环量始终维持在2 050m3/h，但此状态下的汽包产汽量，则为167t/h。大水量循环状况，除了会增加循环炉水泵的相应效能之外，还会增加投入成本。在装填卡萨利轴径向合成塔催化剂时，床层顶端易出现绝热层。针对卡萨利轴径向合成塔而言，其将板式换热器作为内件，此换热器在板外压差方面，往往具有比较高的要求，在整个合成系统连锁当中，其与水侧之间所存在的压差＞6.5MPa，并以此对换热板安全提供保护，这便会限制汽包压力降低及合成系统压力的上升。为实现温度的降低，在合成气当中的循环量及惰性组分，往往会高于设计值，导致压缩机相比于设计值，具有更高的负荷。

3 生产中所存问题的应对措施

3.1 绝热层温度高的解决措施

在实际生产过程中，因绝热层当中多加入的一些催化剂，乃是考虑到甲醇催化剂可能会产生还原收缩状况，而为此特意多加的一些，针对整个催化剂层而言，可以说是多余的部分。经多方论证，决定将绝热层部分相应控制指标进行提升。为了能够实现合成塔当中气体温度的相应降低，即使之维持在＜304℃。直到绝热层当中部分催化剂产生过热失活状况。不会由于出现催化剂烧结，而造成不同程度的气体偏流状况，此外，此部分也不会出现高温区，而产生某种程度的副反应，还可排除催化剂温度因素，最大限度实现石蜡生成量的减少。

3.2 合成塔床层温度高的解决措施

有效控制气体的成分，还需对氢碳比给予适当控制，控制一氧化碳含量，维稳氢气含量。如若氢气在含量方面出现上涨状况，或者氢碳比出现升高状况，则会造成驰放气量出现不同程度的增加，继而造成系统压力随之增高，最终结果，不但不能较好的控制温度，还会在某种程度上造成肌甲醇在消耗量方面的增加。经多次试验尝试后，对进塔CO进行适当控制，使其维持在12%左右，控制进塔氢气，使之维持在60%～63%，此时系统具有最为稳定的压力与温度，同时也具有最低的吨甲醇消耗新鲜气量。在压力相对安全的情况下，将惰性组份含量适当增肌，加大空速。依据循环压缩机在性能方面的曲线模型，调整压缩机转速，使之始终维持在200，增加合成塔进口气量，使之从设计值946km3/h提升至1000km3/h。提高进塔气惰性组分，使之从原先的12%升至21%～23%。基于此控制，能够使得合成塔增加至最大的压力、温度允许系统负荷能，但此时的压缩机会处于超负荷运转状态。

4 结束语

总而言之，伴随我国诸多行业的迅猛发展，在诸多项目中，开始广泛运用卡萨利技术，至此，通过对其优缺点进行深入了解与分析，在设计生产中有效规避其缺点，方能实现其优点的最大化发挥。

[1] 张小军，丁彩丽，王学军.卡萨利甲醇合成装置试车问题分析及解决措施[J].化肥工业，2012，39（5）：66-70.

[2] 刘立考，丁彩丽.卡萨利IMC甲醇合成塔催化剂装卸及内件改进[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，四川叙永人，助理工程师，主要研究方向为甲醇生产技术。