甲醇合成塔压差增大的原因分析及技术改造应用

侯四宝，刘文庆

（山西省焦炭集团益达化工股份有限公司，山西 介休 032000）

山西省焦炭集团益达化工股份有限公司（简称益达公司）20 万t/a 焦炉煤气制甲醇装置采用的甲醇合成塔为管壳式反应器，催化剂装在管内，管外为沸腾水，由赛鼎工程有限公司设计。该装置于2011 年7月投产，截至2020 年12 月累计运行近8 a（2015 年1月—2016 年9 月装置处于停产状态），期间甲醇合成塔催化剂分别于2014 年7 月和2019 年6 月进行了两次更换，在两次更换期间（2019 年5 月）出现了合成塔进出口压差增大、总碳转化率明显下降的问题，益达公司结合合成塔的内部构造，分析了合成塔压差增大的原因，并进行了技术改造，现介绍如下。

1 甲醇合成工艺流程

甲醇合成工艺流程示意图见图1。来自合成气压缩机工段的新鲜合成气（压力≤6.1 MPa、温度约61.7 ℃）经气气换热器壳程预热至225 ℃左右(视工艺负荷而定)，由合成塔顶部进入合成塔催化剂床层，当合成气进入催化剂床层后，在压力约5.8 MPa、温度208 ℃～265 ℃及铜基催化剂的作用下，CO、CO2与H2反应生成甲醇和水，同时还有微量的有机杂质生成。甲醇合成为强放热反应，释放出的热量大部分由合成塔壳程的沸腾水带走。通过控制汽包压力来控制催化剂床层温度及合成塔出口温度。合成塔出口气（压力约5.6 MPa、温度215 ℃～255 ℃）进入气气换热器管程，与合成塔入口气进行逆流换热，将合成塔入口气加热到合成催化剂活性温度以上，同时合成塔出口气被冷却到95 ℃左右，此时一部分甲醇气体冷凝成液体，该气液混合物经空冷器冷却至≤40 ℃后，进入甲醇分离器进行气液分离，出甲醇分离器的气体大部分作为循环气送至合成气压缩机工段，经合成气压缩机增压并补充新鲜气后，再次经气气换热器壳程进入合成塔，一小部分作为弛放气；……