甲醇合成低负荷运行入塔气组分的控制

(宁夏和宁化学有限公司，宁夏银川，750409)

某公司一期项目是以煤为原料，年产40万吨合成氨、20万吨甲醇和70万吨尿素。甲醇装置和氨合成装置并联，共用一套煤气化装置，一部分粗煤气经三段耐硫变换、低温甲醇洗和液氮洗工序后送往氨合成装置生产液氨；另一部分未经变换的粗煤气经低温甲醇洗工序后送往甲醇装置生产甲醇，生产运行过程中，根据甲醇、液氨和尿素的市场情况调整粗煤气的分配量。其中，甲醇合成装置使用Lurgi式甲醇合成塔，2016年4月更换XNC-98新催化剂，截止2020年5月累计运行33783小时，累计生产精甲醇1188255吨，每立方米催化剂精甲醇产量已达到2.5万吨，装置仍然运行稳定。

1 甲醇合成原理

甲醇合成装置采用Lurgi低压法合成甲醇工艺，在7.0MPa和225℃的条件下，利用三元催化剂CuO-ZnO-Al2O3使CO、H2、CO2发生反应，最后生成甲醇。反应的化学方程式为：

副反应有：

此外，还有甲酸甲酯，乙酸甲酯及其他的高级醇、脂、酮类生成。

从化学反应方程式来看，H2与CO合成甲醇的摩尔比为2:1，H2与CO2合成甲醇的摩尔比为3:1，CO、CO2同时存在时，新鲜气氢碳比应满足以下比值：

f=(H2-CO2)/(CO+CO2)≈2.05

2 装置运行现状

该公司煤气化装置出口的正常有效气量(CO+H2)：171350Nm3/h，最大有效气量(CO+H2)：188485Nm3/h。按照以下两种基准工况运行：

工况一：合成氨装置液氨产量54.8t/h，甲醇装置精甲醇产量27.3t/h。

工况二：甲醇装置精甲醇产量41.7t/h，合成氨装置液氨产量39.7t/h。

气化炉单台运行或者两台气化炉不能100%负荷运行时，甲醇装置负荷需要低负荷(约40%)运行，此时，低温甲醇洗甲醇合成气洗涤塔出口甲醇合成气中CO2体积分数非常低，甲醇合成塔CO单程转化率大幅下降，最低降至30%，粗甲醇中杂质含量增加3—4倍，乙醇含量高达906.15ppm。……