甲醇装置弛放气应用论述

张瑞成 刘刚 梅祥 王兴元(中海石油天野化工有限责任公司,内蒙古 呼和浩特 010000)

甲醇装置弛放气应用论述

张瑞成 刘刚 梅祥 王兴元(中海石油天野化工有限责任公司,内蒙古 呼和浩特 010000)

概要说明了气头肥与甲醇联产装置及其甲醇合成过程中的弛放气的合理用途，重点介绍甲醇合成弛放气（现在作燃料）用于合成氨作原料后经济价值的提升。

提升弛放气的经济价值；甲醇装置；应用

天野甲醇装置是2004年天野公司合成氨装置“油改气联产甲醇”项目建设的。由于天然气（甲烷）转化不完全，所以有部分甲烷混合在转化气中无法分离，对于甲醇合成而言也是惰性气体，只能按照比例排放，排放前进入氢回收系统，利用普里森膜回收一部分氢气，提高甲烷的浓度，然后送到转化炉燃烧；论文的核心内容就是把用于燃烧的弛放气送到合成氨当做原料气，从而提高其价值。

1 目的

由于我公司甲醇装置是用天然气、水蒸汽为原料生产甲醇，根据物质守恒定理及物料平衡，甲醇装置有大量氢气过剩（现在把多余的低热值的氢气用于转化炉燃烧是一种浪费）。为了使资源配置更加合理，充分发挥作用，节能减排，降低消耗：把甲醇装置多余的弛放气以及不能分离的一氧化碳、二氧化碳送往合成氨装置，充分发挥作用，提升使用价值。

2 下面从不同角度论述

2.1 围绕氢元素的物料衡算Ⅰ：

用天然气生产甲醇的化学方程式：

由上式得出H/C=3

由上式得出H/C=3

2.1.3 本组结论：根据氢碳比概念：H/C=(H2-CO2)/(CO+CO2)无论天然气转化生成一氧化碳还是二氧化碳，H/C恒等于3

2.1.4 生成甲醇的化学方程式：

由上式得出:CO生成甲醇完全反应所需H/C=2

从以上分析得出：

以天然气与水为原料生产甲醇，氢元素是过量的，过量H2与原料气中CH4的当量比为：1：1，意味着：甲醇装置生产负荷有多大，就有多少多余H2。

按照甲醇反应机理最合适的H/C是2.1-2.15，基于我装置氢过量的现状,设计H/C=2.68；但是根据物质守恒定理，无论多高的H/C，甲醇合成反应的H/C都是2，不会多消耗氢气，氢气最终要进入大烧，而热值又远远低于甲烷，不如用于（化学反应）当作合成气使用。

2.2 围绕甲烷的物料衡算Ⅱ：

2.2.1 用天然气生产甲醇的化学方程式：

由上式得出H/C=3

由上式得出H/C=3

以上反应在一段转化炉工艺条件下不能完全转化，仍然有3.6%的甲烷存在，在合成系统中不能累积太高，超过25%这就需要排放，习惯上把需要排放的这部分气体叫弛放气。

2.2.3 根据19200NM3/H负荷下转化气量与CH4含量计算转化出口CH4量：

74000×3.6%=2664NM3/H

2.2.4 根据转化气中CH4的量与弛放气中CH4组份（CH4：39%、CO：1.83%、CO2：9.37%、H2:49.7%、N2：0.53%）计算弛放气量：

2664÷0.39=6831NM3/H

本组小结：每小时有66831NM3/H的弛放气，如果把弛放气用于合成氨装置，可以把低热值的氢气与不能燃烧的二氧化碳作为合成的原料气，大大降低合成氨成本。

2.3 经济效益：

2.3.1 1标准立方米天然气价格：1.3元

5.714 ×107÷1.277×107=4.475

所以：4.475标准立方米氢气的热值相当于1标准立方米天然气的热值，可以认为4.475标准立方米氢气的使用价值是:1.3元；相当于：0.29元/NM3氢气。

2.3.2 1NM3甲烷生产2NM3氢气，合成氨生产1标准立方米氢气的制造成本最低（按天然气价格计）：1.3元÷2=0.65元/NM3氢气

结论：如果改变氢气用途，粗略估计每标方氢气的价值提升：

0.65 -0.29=0.36元/NM3氢气。

按正常生产负荷19200NM3/H粗略计算，每年可以实现经济价值：

3 技改方法

3.1 可以利用K02101（给合成氨送原料气的压缩机）送到合成氨装置。

3.2 多余氢气从K02101入口打到合成氨装置。

3.3 多余的氢气配制管线送到中石油呼和浩特炼油厂（相邻单位）卖掉。

4 结语

按正常生产负荷19200NM3/H计算，把弛放气送到合成氨做原料气，用天然气代替弛放气做燃料，每年可以提高经济价值：4977万元。

[1]贾文邦.天然气制甲醇装置节能降耗途径探讨[J].化工管理.2014(03).

[2]刘卫平.甲醇装置净化新工艺的探讨[J].化工设计通讯. 2015(02).

[3]张丽平.甲醇生产技术新进展[J].天然气化工(C1化学与化工).2013(01).