10万吨甲醇操作法全套.docx

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10万吨甲醇操作法全套

10万吨甲醇操作法全套

第一篇合成岗位操作规程

第一章  工艺原理

一、合成工艺原理

  甲醇合成是在5.0MPa压力下，在催化剂的作用下，气体中的一氧化碳、二氧化碳与氢反应生成甲醇，基本反应式为：

  CO+2H2=CH3OH+Q

  CO2+3H2=CH3OH+H2O+Q

  在甲醇合成过程中，尚有如下副反应：

  2CO+4H2=（CH3）2O+H2O

  2CO+4H2=C2H5OH+H2O

  4CO+8H2=C4H9OH+3H2O

  此外，还有甲酸甲酯，乙酸甲酯及其它高级醇、高级烷烃类生成。

  以铜为主体的铜基催化剂，对于甲醇合成具有极高的选择性，而且在不太高的压力及温度下，要求合成气的净化要彻底，否则其活性将很快丧失，它的耐热性也较差，要求维持催化剂在最佳的稳定的温度下操作。

  铜基催化剂一般可在210-280℃下操作，视催化剂的型号及反应器型式不同，其最佳操作温度范围与略有不同。

管壳式反应器的最佳操作温度在230-260℃之间。

  在铜基催化剂上合成甲醇，合适的操作压力是5.0～10.0MPa，对于合成气中二氧化碳较高的情况，压力的提高对提高反应速度有比较明显的效果。

  合成气的成份对甲醇合成反应的影响较大，由前述反应式可见，要降低能耗，应采用适量的二氧化碳浓度的合成气，若合成气中二氧化碳含量过高，会加重精馏工序的负担并增加了能耗，但二氧化碳含量太低，会导致催化剂活性和转化率过低。

  理论的合成新鲜气成份，应满足以下比值：

氢碳比f=（H2-CO2）/（CO+CO2）=2.05

实际操作中氢碳比应适当增大,大约在2.05～2.15之间。

  空速一般控制在8000～10000h-1左右。

甲醇合成是强烈的放热反应，必须在反应过程中不断的将热量移走，反应才能正常进行，管壳式反应器利用管子与壳体间副产中压蒸汽来移走热量，这样，合成反应适宜的温度条件维持就几乎全依赖于副产品中压蒸汽压力操作的正常与稳定。

第二章  工艺流程简述

  由压缩工序来的循环气经入塔气预热器（C0401）预热至225℃，由顶部进入管壳式等温甲醇合成塔（D0401），在铜基触媒的作用下，CO、CO2与H2反应生成甲醇和水，同时还有少量的其它有机杂质生成。

合成塔出塔气经出塔气预热器（C0401）、出塔气冷却器（C0402）和甲醇水冷器（C0403）冷却至40℃，此时气体中的甲醇绝大部分被冷凝下来，然后进入甲醇分离器（F0401）将粗甲醇分离下来。

出F0401的气体一部分作为弛放气排放，以维持合成回路中惰性气体的含量；另一部分气体作为循环气送至压缩工序。

排出的弛放气经压力调压阀PICA-1406减压后送往转化工序作为蒸汽转化炉的燃料。

  甲醇分离器底部出来的粗甲醇经液位调节阀LICA-1403控制液位并减压进入闪蒸槽（F0402），大部分溶解气体被闪蒸出来，闪蒸后的粗甲醇送至精馏工序。

闪蒸气送往转化工序作为转化炉低压烧嘴的燃料。

  甲醇合成塔的反应温度是通过壳侧副产蒸汽的压力来控制的，根据合成触媒使用时间的不同，其活性温度在230～260℃范围内，副产蒸汽的压力在2.5～4.0MPa之间波动。

甲醇合成塔所产的蒸汽经压力调节阀PRCA-1402减压至2.5MPa后送至转化工序蒸汽转化炉的对流段过热,用于驱动锅炉给水泵的蒸汽透平。

合成汽包（F0403）的锅炉给水由转化工序送来，防止锅炉水结垢的磷酸盐溶液亦由转化工序送来。

为保证炉水质量，从汽包连续排放部分液面水并定期从汽包底部和合成侧壳侧底部排污，排污水送往转化工序的连续排污扩容器。

  合成汽包与甲醇合成塔之间的炉水通过自然循环的方式来产生蒸汽。

为了满足开车期间合成塔的升温要求，另设有开工喷射器（L0401）。

开车时中压蒸汽经喷射器（L0401）带动合成塔管外空间的炉水循环并使合成塔升温。

第三章  操作指标

一．工艺操作指标

温度：

TR-1402      入塔气温度            225℃

TRA-1407      出塔气温度            根据触媒使用情况确定

TI-1410      甲醇分离器出口气温度      40℃

压力：

PI-1403      合成汽包压力          2.4～3.9MPa

PR-1404      入塔气压力          5.1MPa

PDI-1405      合成塔压差          0.2MPa

PICA-1406    循环气压力          4.63MPa

PICA-1407    闪蒸槽出口闪蒸汽压力    0.4MPa

流量：

FI-1401    合成汽包产蒸汽流量        8.87t/hr

FR-1402    循环气流量            289766Nm3/hr

液位：

LICA-1401      合成汽包液位      50%

LICA-1403      甲醇分离器液位    50%

LICA-1405      闪蒸槽液位    50%

二、主要分析项目及指标：

  S405        粗甲醇    CH3OH      80.26%（vol%）

                    H2O      18.75%（vol%）

                    比重      0.8

                    PH值      4～6.5

  S407        炉水    PH值      7～9（25℃）

                Na3PO4    5～10mg/L

                SiO2          ＜1mg/L

第四章  岗位操作法

第一节  开车前准备工作

  本工序处于原始开车，则必须另外制定方案进行管道、设备、吹除，单体试车、气密性试验，合成塔壳程及汽包清洗、试漏、触媒装填、联动试车等工作。

若检修后再开车，则应针对具体情况作完上述有关工作后，再行开车。

  1．检查安全设施是否齐全，如氧呼吸器、过滤式面具、灭火器等。

  2．通知维修人员检查本工序所属电仪设备，使电、仪设备处于备用状态，检查DCS系统运行情况，调校正常。

  3．检查所属管道、设备是否完整，保温、防腐是否完成，阀门是否灵活，并应在阀杆上涂抹黄油，使所有阀门处于安全开车的位置。

  4．检查安全阀是否校正就位，安全阀上是否有铅封，确认启跳整定值。

  5．检查所属仪表是否齐全完好，调节系统是否灵活可靠。

  6．通知分析人员作好合成工序开车的各项分析准备。

  7．公用工程准备就绪，如循环水、脱盐水、电、低压蒸汽、中压蒸汽、氮气、仪表空气、还原用转化气等。

  8．检查盲板是否在工作位置上，所有的人、手孔是否封闭严密。

  9．转化工序配好5%左右的磷酸盐溶液备用。

  10．准备好备用工具、操作记录本，开车方案经过讨论和批准。

第二节  开车

一、原始开车

㈠、系统置换

  1、空分空压岗位提供“49”品质氮气备用；

  2、现场将向本系统充氮的管线（N-002）盲板导通；                3、现场关甲醇分离器液位调节阀（LICA-1403），闪蒸槽液位调节阀（LICA-1405）的前后切断阀及副线阀；

  4、关闭合成系统所有的放空阀、导淋阀、取样阀和排污阀；

  5、开合成系统进出口切断阀，关放空阀；

  6、以上工作确认无误后，现场开氮气入系统切断阀，向系统充压至0.5MPa；

  7、开压缩机出口放空阀，各取样阀及其它排放口，采取间断憋压、排放的方法置换系统中的氧气，直至系统中各取样点S402、S403、S404等任一处排放口取样分析氧含量≤0.1%；

  8、将联合压缩机的副线MG-0304，MG-0305打开流通几次，并通过循环气压力调节阀PICA-1406置换弛放气系统（当不能向火炬系统排放时，可通过现场放空来排放）；

  9、高压系统置换合格后，将闪蒸气压力调节阀PICA-1407甲醇分离器液位调节阀LICA-1403，闪蒸槽液位调节阀LICA-1405的副线打开，进行低压系统的置换（去精馏的阀门关闭），直至系统中的所有排放口取样分析氧气含量≤0.1%为合格。

㈡、阀门设定

  1、现场关循环气压力调节阀PICA-1406,甲醇分离器液位调节阀LICA-1403，闪蒸槽液位调节阀LICA-1405、闪蒸气压力调节阀PICA-1407的前后切断阀及副线阀，去转化工序的弛放气切断阀，加氢流量调节阀FIC-1403前后切断阀及副线阀。

  2、主控关PV-1406、PV-1407、LV-1403、LV-1405、LV-1402、FV-1403。

  3、关掉所有排放口，将系统（不包括闪蒸槽F0402，将分离器F0401和闪蒸槽F0402之间的液体管道阀门关死）充压到0.6MPa,然后关闭氮气入口切断阀。

㈢、建立氮气循环

  1、通知压缩系统，启动联合压缩机，建立氮气循环，并维持合成塔内气体空速在1000～1500h-1（或维持循环量在31000～46500Nm3/h）。

  2、当循环气量明显偏低时，开氮气进口阀向系统补充氮气，再关闭氮气切断阀。

㈣、建立汽包液位

  1、现场开汽包安全阀根部阀，现场压力表根部阀。

  2、现场开汽包液位调节阀LICA-1401前后切断阀，关汽包压力调节阀PRCA-1402前后切断阀及副线阀。

  3、关开工喷射器L0401蒸汽入口切断阀，关汽包出口蒸汽切断阀。

  4、开汽包放空阀，关汽包、合成塔壳程排污阀。

  5、开喷射器L0401导淋，启动空冷器C0402，打开甲醇水冷器C0403冷却器进出口阀门。

  6、联系转化工序送锅炉水，主控手动调节LV-1401，建立液位后投入自控。

  7、联系开工锅炉送开工蒸汽，暖管备用。

  8、通知转化工序启动磷酸盐泵，并调节流量至炉水质量达标。

  ㈤、合成触媒的升温还原

  还原介质：

转化工序来转化气

  1、现场启动出塔气空气冷却器C0402，同时打开甲醇水冷器C0403循环水进出口蝶阀，通冷却水。

  2、待排尽冷凝液后，现场关开工喷射器前导淋，缓慢全开去开工喷射器L0401的开工用中压蒸汽，用喷射器手轮严格控制蒸汽加入量，控制升温速率≤25℃/hr。

  3、如果在加热过程中发现开工喷射器振动，可调整喷射器手轮。

当合成塔出口温度升高到100℃时，减少蒸汽加入量，使合成塔恒温2hr。

  4、当合成塔出口温度达120℃时，再减少蒸汽加入量，恒温4hr以上，观察甲醇分离器F0401的液面，当分离器液面不再升高时，恒温即可结束。

现场打开甲醇分离器底部导淋阀，排出分离器F0401中分析出的物理水，并称重计量（与理论出水量相比较），直到有氮气跑出为止。

  5、现场打开转化气进合成系统FIC-1403前后切断阀，主控手动调节FV-1403控制转化气加入量。

当入塔器预热器C0401入口前的气体中（CO+H2）浓度达0.5～0.8%，保持FV-1403流量稳定，触媒在此浓度下进行还原。

在此温度（120℃）及该（CO+H2）浓度（0.5～0.8%）下，继续还原触媒，直到合成进出口塔（CO+H2）浓度相等为止。

  6、维持（CO+H2）浓度在0.5～0.8%,慢慢增加去开工喷射器L0401的蒸汽，使系统以每次提温10～15℃/hr的速度逐级升温还原，每一次提温前，合成塔进出口（CO+H2）浓度一定要达到一致。

（进出口还原气浓度差ΔH2≤0.1%），保证每一级温度下触媒都得到充分的还原，绝不可急躁行事，要做到提温不提（CO+H2），提（CO+H2）不提温。

  7、150～200℃为主还原期，采用分段提温，每段温升约10℃，每段恒至（CO+H2）气不再消耗后，再提温。

  通知分析人员每半小时分析一次入塔气和循环气中还原气的含量；并且在触媒还原过程中，在甲醇分离器F0401后收集还原过程中生成的水量，借此掌握催化剂的还原进程。

  8、合成塔出口温度达190～200℃时，触媒就接近还原完全，再继续开大到开工喷射器L0401的蒸汽量。

当分析出合成塔进出口（CO+H2）浓度相等时，主控调节FV-1403将入塔气体中的（CO+H2）提到2.0%，合成塔出口温度约为215～225℃。

  9、继续保持（CO+H2）浓度在2.0%，还原2小时，同时将开工蒸汽尽量开大，使合成塔出口气体温度接近230℃。

  10、将（CO+H2）浓度增加到5%，并在此浓度下还原2小时以上，直到还原完毕，并注意收集在甲醇分离器F0401中的冷凝水量，当F0401中的液面不再升高或已接近催化剂的理论出水量，即表示还原完毕，记录下生成的水量。

  11、主控关死FV-1403，现场关闭FICA-1403调节阀前后切断阀，将还原用转化气管道的盲死，缓慢减少喷射器的蒸汽量，降低合成塔温度至210℃，恒温（降温速度≤10℃/hr）。

  注意事项：

  A．严格按照触媒制造厂家所提供的使用说明书和方案，进行触媒的升温还原。

  B．联合压缩机必须处于最佳运行状态，在触媒还原时，如果正在运行的压缩机因故停车，必须马上关闭FV-1403，减少进开工喷射器L0401的蒸汽，迅速打开放空阀，并用氮气置换整个系统。

  C．加入转化气应小心进行，由于低氢浓度的分析不易准确，故在结束任一阶段的还原前，应进行几次对照分析，以免因分析误差引起失误。

  D．还原期间，-如果系统压力下降，应补充氮气（或脱硫后天然气）；维持系统中CO2含量＜15%，过高时，加大排放量，并且补充氮气维持系统压力。

  E．还原气的加入是整个还原过程的关键，要严格控制在允许范围内，并遵守“提氢不提温，提温不提氢”原则。

  F．还原过程中必须严密监视床层温度（或进出口温度）的变化，当床层温度急剧上升时，必须立即停止或减少还原气并减少所用的开工蒸汽量，降低汽包压力，加大氮气循环。

  G．还原时，合成塔出口温度不准高于240℃，还原结束后，将系统卸压到0.15MPa，保持合成塔出口温度达到还原最终温度，出口和进口浓度一致时，即触媒不再消耗氢气，也不再产生出水时，即可认为合成触媒还原至终点。

  H．触媒还原过程中，转化气应通过FV-1403调节后采用连续加入方式。

  附：

合成催化剂升温还原程序表。

  ㈥、接受合成气

  1、合成汽包F0403维持正常液面,同时向汽包加磷酸盐溶液，开排污，主控设定汽包F0403出口蒸汽压力调节阀（PRCA-1402）控制蒸汽压力在3.0MPa，维持合成塔出口气体温度在210℃。

  2、现场开循环气压力调节阀（PICA-1406）前后切断阀及去火炬阀。

  3、控制循环量，使通过合成塔气体的流量维持在正常气量的40%左右。

  4、逐渐加入新鲜合成气，若发现出塔气温度降至210℃以下，应切断转化气，将循环气量减少至最小，重新开大去喷射器的蒸汽量进行升温，待合成塔出口温度升至210℃，再按前述步骤通入转化气。

  5、当甲醇分离器F0401有液位时，现场开分离器液位调节阀（LICA-1403）前后切断阀，主控给定在50%，并投入自控。

  6、当闪蒸汽压力调节阀（PICA-1407）有压力指示后，主控将给定压力为0.4MPa，并投入自控。

  7、当闪蒸槽F0402有液位时，现场开闪蒸槽液位调节阀（LICA-1405）前后切断阀，主控给定在50%，并投入自控。

  8、当系统压力升至4.0MPa时，启用循环气压力调节阀（PICA-1406）和驰放气进过滤器F0203压力调节阀（PIC-1205），排放部分气体，将系统压力维持在4.0MPa，控制系统压力，直至达到规定值，维持72hr低负荷运行。

  9、每半小时取样分析合成产出的粗甲醇，待分析合格后，通知精馏工序接受粗甲醇。

  10、逐步提高系统压力，慢慢增加转化气流量，并相应调节循环气量，按此顺序，逐步将系统操作条件提至正常值。

  11、当合成系统能维持自热时，将开工喷射器L0401关掉（外来中压蒸汽的切出，排尽管内积水），至此合成系统转入正常运行。

  注意事项：

  A．在导气的最初阶段，为防止导气后触媒升温过快，增加转化气量的速度要慢，而且与提高系统压力要交替进行，以免合成塔升温过快而烧坏触媒，一般升压速度≤0.5MPa/hr。

  B．原始开车初期生产出的粗甲醇，可能会含有较多的有机胺及其它杂质，可用临时管线从甲醇分离器F0401或闪蒸槽F0402引出，单独装入桶里，另作处理，不要排至甲醇精馏工序，以免影响精馏系统的操作和产品质量。

  C．在开车过程中，所有调节阀均应处于手动状态，待其控制参数稳定后，方可切换到自动控制状态。

  D．当合成塔出口温度＜210℃时，不允许通入合成气，以防反应过程中石蜡的生成（因180～190℃时反应易生成石蜡），从而降低合成触媒的活性，影响产品质量，造成冷却器、分离器的石蜡积累，从而影响操作。

  二、再开车

  ㈠、短期停车后的再开车

  短期停车，系统基本上是保温保压的，触媒也处于活性，故可按下述步骤进行。

  1、现场启动出塔气空气冷却器，打开甲醇水冷却器循环水进出口蝶阀，通冷却水。

  2、通知压缩工序开循环气入口阀，启动联合压缩机，使合成塔的气量维持在正常流量的40%。

  3、调节开工喷射器蒸汽加入量，以≤25℃/hr的速度将合成塔出口气体温度升至210℃。

  4、通知转化工序开转化气至入口分离器切断阀，缓慢配入转化气，并调节喷射器蒸汽流量，使合成塔出口温度维持在210～215℃。

  5、以≤0.5MPa/hr的升压速度将系统压力升至4.0MPa，启用循环气压力控制（PV-1406），将气体排往火炬。

  （合成系统操作稳定后，驰放气排往转化工序）

  6、通知精馏工序接受粗甲醇。

  7、逐渐将系统压力提至正常操作压力，慢慢增加转化气量，并相应调节循环气量。

  8、当合成系统能维持自热量，将开工喷射器关掉，并排净管内积水，至此合成系统转入正常运行。

  9、只要合成塔出口温度不低于210℃，就可直接按接受合成气操作要求进行开车。

  ㈡、长期停车后的再开车

长期停车期间，催化剂未做钝化处理，合成系统是用纯氮置换后充分保护的，再开车，需用开工喷射器重新升温，升温速度以合成塔出口速度≤25℃/hr进行，待合成塔出口温度达210℃时，即可接受合成气（具体见接受合成气操作），慢慢将系统各项指标调至正常值，稳定后切换至自动操作状态。

第三节  停车

  计划停车有短期停车和长期停车之分，停车时间在24小时以内为短期停车，超过24小时则是长期停车。

  1、短期停车

  1.1通知压缩工序切断转化气，改为放空。

  1.2视合成反应情况调整汽包压力，减少循环量。

  1.3适当开启开工喷射器，用蒸汽管网的中压蒸汽使合成塔出口温度维持在210～215℃。

  1.4若转化工序已停，则启用开工锅炉维持合成塔的温度。

  1.5若中压蒸汽不能保证供用，分析循环气中（CO+CO2）≤0.1%时，停联合压缩机，合成系统保温保压。

  2、长期停车

  2.1通知压缩工序切断转化气，开启蒸汽喷射器，维持合成塔出口温度在210～215℃以上继续反应。

  2.2主控调节PV-1406控制合成系统以≤0.5MPa/hr的速度泄压至0.5MPa，气体排往火炬。

  2.3控制甲醇分离器、闪蒸槽液位至低液位后，关掉调节阀LICA-1403、LICA-1405及前后切断阀。

  2.4经分析循环气中（CO+H2）≤0.1%时，开始降温，降温速度≤25℃/hr，当合成塔出口温度降至100℃时，停循环机，关合成系统进出口大阀。

  2.5若需检修则用氮气置换系统，氮气纯度要求为99.9%，直至系统H2≤1.0%（V）后，充氮到0.5MPa。

  2.6若需将合成塔出口温度降至常温，启用压缩机作循环降温至常温后，停压缩机，关合成塔进出口阀，使系统处于氮气封之下，以保护合成触媒。

  2.7主控关汽包液位调节阀LV-1401，停送脱盐水，关汽包压力调节阀PV-1402，现场开汽包顶部放空阀卸压。

  2.8锅炉水系统如需检修，则将炉水通过排污排净，如不检修，则充满炉水并加药保护。

3、合成催化剂的钝化

  在卸出催化剂或打开系统中的设备，管道之间，需要对催化剂作钝化处理。

  具体作法如下：

  钝化前的条件：

在按长期停车的基础上，出塔气温度＜50℃，还原性气体含量＜0.5%。

  3.1启动联合压缩机，控制合成塔的气体循环量在40000Nm3/hr左右。

  3.2建立汽包正常液位，打开汽包现场放空阀。

  3.3开启空冷器C0402，打开水冷器C0403循环水进出口蝶阀，通冷却水。

  3.4现场拆除来自外管的仪表空气管线PA-0002上的盲板（在前后阀均关闭的情况下进行），缓慢向合成系统加入仪表空气，直至合成塔入口气体中氧气含量为0.1%，同时密切观察合成塔出口温度等条件的变化，不能出现温度剧升，这个过程需要约3个小时以上的时间。

  3.5在7小时以上的时间内，将入塔气的氧浓度慢慢提至1%，应注意控制出塔气温度不得超过60℃，如果超过此温度，则应停止仪表空气的加入。

  3.6接着在3～4小时内，将氧浓度提至4%，并维持出塔气温度在60℃以下，在此浓度下，再钝化2小时以上，至此，钝化基本完成。

  3.7最后利用3～4小时，将系统全部置换为仪表空气，并维持2小时以上，使合成温度降至环境温度。

  3.8停联合压缩机停空冷器风机、停水冷器冷却水，将系统慢慢泄至常压，泄压时的放空应由分离器F0401出口放空管放空。

  注意事项：

  A．整个钝化过程，特别是泄压时的放空均不能排往火炬，在现场放空，以防发生爆炸。

  B．钝化过程中，若出塔气温度超过60℃，则应立即采取以下措施：

  停止仪表空气的加入，若还不降温，则应将系统卸压至微正压，并连续充氮气。

  4、卸合成催化剂

  4.1打开合成塔上部人孔，由上孔板处检查催化剂的下降情况，并作记录。

  4.2打开合成塔下部卸料口，依次卸出氧化铝球和催化剂。

若卸出的催化剂由于钝化不完全而发热燃烧，可用水淋冷却。

  4.3检查合成塔内每根反应管内的催化剂是否卸完。

  4.4用不含油的空气吹扫合成塔，吹净催化剂粉尘。