二甲醚生产工艺操作指南初稿.docx
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二甲醚生产工艺操作指南初稿
二甲醚生产工艺操作指南
大连化学物理研究所
二○○六年九月
目录
第一章甲醇制二甲醚流程简述
第二章合成塔操作
第一节合成原始开车步骤
第二节开车
第三节合成塔正常工艺条件
第三章精馏塔操作
第一节精馏系统的原始开车
第二节正常操作方法
第三节正常工艺条件
第四节异常现象和事故处理
第四章催化剂与装填
第五章环境控制
第六章二甲醚安全生产安全管理
附录
第一章甲醇制二甲醚流程简述
来自界区外的原料甲醇与本装置回收的未反应甲醇分别被送入甲醇中间罐V－101，其中部分原料甲醇作为吸收液从V－101罐吸收段上部进入塔内回收不凝气中挟带的二甲醚等物料，另一部分从下部直接进入V－101罐内。
甲醇进料泵P－102将V－101罐内甲醇经换热后送入R-01（二甲醚脱水反应器）中进行脱水反应，脱水反应器分为二段催化剂床层，每段床层设四个甲醇冷激盘，以控制催化剂床层的反应温度。
原料甲醇进入R-01（二甲醚脱水反应器）前需与下列设备换热来提升进料甲醇的温度：
E－111（C-102塔釜甲醇/废水换热器）、E－114（C-101塔釜甲醇/醇水换热器）、E－101（反应器进出预热器）、E－103（反应器进出换热器）；另外在V-102（甲醇闪蒸罐）中E-102（甲醇汽化器）将进料甲醇全部加热变成气相，装置开工防爆加热器（E-104）用于开工阶段氮气或进料甲醇的加热。
预热到预定温度的甲醇蒸汽分段进入R－01（甲醇脱水反应器）内，在反应器中约有70mol％的甲醇被转化，二甲醚的选择性约为99.5mol%。
反应器出口混合气中含有甲醇、二甲醚及微量的副产不凝气。
反应生成混合物料经E-103（反应器进出换热器）、E-101（反应器进出预热器）、E-109（甲醇回收塔再沸器）、E-113（DME塔进料换热器）换热降温至100℃左右；再经粗DME冷却器E-105A/B冷却至40℃后进入V-103（气液分离罐）进行气液分离。
从V-103（DME分离罐）底部排除的粗DME混合液，经E-113（DME塔进料换热器）与粗DME换热后进入C-101塔（粗DME塔）。
由于加大反应压力利于提高甲醇反应转化率，因此二甲醚反应器（R－101）的操作选择在加压下进行，而二甲醚精馏塔在较高压力下操作时DME损失较少；基于上述原因二甲醚合成与分离系统的操作压力选择在加压下进行，一般选择合成与分离系统的压力在1.0MPa左右。
来自V-103的反应后的混合物在C-101塔（粗二甲醚塔）中分离二甲醚，经DME塔顶空冷器（E-106A）、DME塔顶空冷器（E-106B）冷却后，塔顶物流进入C-101塔回流罐V-104，在回流罐中分离出不凝气经冷却送至中间罐V-101上部的吸收段。
从C-101塔回流罐V-101采出的产品粗DME送至罐去V-151DME成品罐，其中部分作为C-103塔（精二甲醚塔）进料。
C-101塔釜液减压后经E-114（DME塔釜换热器）与甲醇进料换热后，进入C-102（甲醇回收塔）回收。
在C-102塔（甲醇回收塔）回收来自C－101塔底水溶液中甲醇，甲醇从塔顶蒸馏出来经C-102塔空冷器E-108，冷至65℃左右流入回流罐V-105，V-105顶排出少量尾气，进入甲醇回收塔放空罐V-107，在此尾气中甲醇被防空罐中的水吸收，不凝气就排放。
回流罐V-105中液体甲醇通过甲醇回收塔回流泵P-106A/B。
返C-102顶回流，P5循环回甲醇缓冲罐V-101。
其余经洗涤甲醇冷却器E-116冷却后，送DME洗涤塔V-103洗涤DME尾气，回收尾气中DME。
DME成品罐V-150A/B/C中燃料级DME经化验合格后，用DME成品泵P-151A/B送经DME罐区及装卸台（997三段）储存。
DME成品罐V-152A/B的气雾级DME化验合格后，用精DME成品泵P-152A/B送V-152中储存。
从DME洗涤塔V-103来的DME尾气进入尾气平衡罐V-120，尾气平衡罐由分隔开的A/B两侧组成，尾气进A侧，分液后送燃气管网。
装置的安全阀放空气进入B侧，分液后送火炬系统。
V-120中液体取样分析后，用平衡液体泵P-121送装管回收或污水处理。
催化剂投用前需升温处理，经再生气鼓风机K-101给与N2增压后，通过开工加热器E-104加热后进R-01，带走催化剂危害物质和水分，经再生冷凝器E-120冷却后，进入再生气缓冲罐V-108，分离气体中杂质和水分后循环利用。
第二章合成塔操作
在合适的反应压力、温度条件下，甲醇在催化剂的作用下脱水生成二甲醚。
甲醇脱水反应为放热反应，方程式为：
2CH3OH——CH3OCH3+H2O+5.5Kcal
为控制合成反应器内催化剂床层温度，防止反应温度过高造成催化剂床层飞温以及副反应的发生，本装置脱水反应器设计了分段进料、冷激物料降温等措施。
合成反应器催化剂床层分两段装填，每层催化剂装有四层冷激盘，根据床层温度调整不同冷激盘的冷激进料量。
甲醇脱水催化剂是含有分子筛的新一代催化剂，具有反应起始温度低，甲醇转化率高、二甲醚选择性好等优点，可反复再生使用。
第一节合成原始开车步骤
1）检查按照流程图核对各设备管道、阀门和各种仪表是否齐全，位置是否正确，按技术规程检查安装质量。
2）吹扫一般采用氮气或空气吹扫设备管道内的杂物，吹至气体出口处蒙上白纱布无杂物出现为合格。
3）气密试验用压缩空气进行脱水反应系统的气密试验，压力1.2MPa，如发现泄漏，及时检修，试漏可用手摸、耳听、皂水或仪器检测。
气密试验应进行24小时。
4）装填催化剂
5）排气置换用氮气置换设备及管道内空气，使气体中O2含量小于0.5%。
6）试运转单机试车，联机试车。
第二节开车
一、开车前的准备
1）检查管线、管件等的连接情况。
2）检查仪表正常情况，指示正确与否。
3）检查蒸气供给情况，原料甲醇的液位。
4）准备好常用维修工具。
5）检查防火及防护用具。
二、开车步骤
1）开工氮气经E-104（开工加热器）加热后送入R-01（脱水反应器），催化剂床层温度缓慢上升。
升温氮气经PG-10030-150-5b2323管线去E-120（再生冷却器）降温后，进V-108（再生气缓冲罐）除水再经K-101（再生气鼓风机）进R-01循环使用。
一般控制催化剂床层升温速度10～15℃/h，逐渐升至110℃保持约2h，然后依此速度继续升温。
当反应床层温度升温至350℃时，稳定系统3小时后降温至180℃停止供气。
同时关闭R-01（脱水反应器）塔顶、塔底的进出口阀门，开启PG-10030-150-5b2323管路上阀门。
2）将新鲜甲醇泵入V-101（甲醇中间罐）至合适液位，同时启动P-101（甲醇循环泵）使V-101上部吸收段处于淋洗状态。
启动P-102泵（甲醇进料泵）将甲醇泵入V-102（甲醇闪蒸罐），经E-102（甲醇汽化器）、E-104（开车加热器）被加热气化，较低温度的甲醇经PG-10059-100-5b2323管线进V-103（气液分离罐）。
3）当气化甲醇温度达到180℃，开启R-101（脱水反应器）塔顶、塔底的进出口阀门，然后关闭PG-10030-150-5b2323管路上阀门。
向R-01小负荷输送甲醇，甲醇分段进入甲醇脱水反应器，通过FIC-1006、FIC-1007调解进入第一、二催化剂床层的甲醇量。
一般控制第一、二床层甲醇进料量的比例约为6：
4。
4）当甲醇进入反应器催化剂床层后，会发生脱水反应从而引起催化剂床层温升。
当系统处于稳定状态时，极其缓慢的提升反应器入口温度，当催化剂床层出现温升时，启动冷激物料阀门控制床层温升过大。
5）当催化剂床层温度升值200～210℃时，减小E-104（开车换热器）热负荷，并通过小心调节冷激物料和甲醇进料量，将催化剂床层温度调整至220～230℃。
6）由合成塔出来的反应混合气经E103、E101、E109、E105换热降温后进入V-103（气液分离罐）分离出不凝气，不凝气进V-101吸收气体挟带的二甲醚等物料。
液相物料进分离系统进行二甲醚分离精制、甲醇回收利用。
6）当系统进、出料、温度压力处于稳定状态时，可以缓慢提升进料量至规定负荷。
三、停车
1.正常停工
正常停工是指：
计划性停工；发生故障、事故，有充分处理时间的停工；催化剂再生前的停工。
1）先降温后降量。
为了逐渐改变系统的热平衡状态，降量运转是必要的。
但需注意进料量的减少很容易造成副反应增加以及出现迅速结焦。
所以，必须按先降低反应器温度，后降低进料量的顺序进行。
2）切换进料。
当反应器入口温度降至180℃时，为了保护催化剂，减少活性损失，切换氮气，然后继续降低反应温度使反应温度降低到低于100℃。
继续降温至反应器入口温度达80-90℃，加热炉熄火。
系统降压至0.5MPa。
3）如果停工时间较长，需用氮气置换系统。
为保护催化剂，需保持系统内一定的氮气压力（0.2～0.5MPa）。
4）根据停工要求，决定反应器以外部分的停工及装置停工后的各种操作。
2.非正常停工
需要紧急停工的原因有许多，包括装置的任何部分发生事故或遭受损坏，而迫使全装置或局部的紧急停车；与本装置有关的界区外的各种事故、设备问题、仪表误动作等等。
若发生设备事故或操作异常状态被停工时，注意降温过程中对催化剂的保护。
脱水装置紧急事故处理
一旦发生事故，处理事故的一般原则是对人员、设备和催化剂采取紧急保护措施，并在尽可能的情况下，以接近正常停工的操作步骤予以处理。
在大多数的事故状态下，需要采取两步措施。
第一步是应付事故，采取应急手段，阻止事态扩大，采取必要步骤保护在场人员，保护设备和有关的设施；第二步是全面完成紧急停工，或转入正常停工或恢复正常操作。
反应器床层超温是脱水装置最紧急情况，处理不当将酿成大祸。
当反应器入口温度和进料性质均没有变化，催化剂床层温度比正常温升值高0～15℃，应缓慢减少蒸汽量，降低进料加热器出口温度，直至达到允许的温升值；当超过允许的温升值15－30℃时，启动冷激物料降温并或反应器出料走旁路，停止与进料换热；当以上处理无效时，停装置原料泵；如上述措施采用后，床层温度仍降不下来，则应进行系统紧急泄压处理。
一般处理原则为：
1）降低进料量
2）降低E-102（甲醇汽化器）蒸汽供给量，使床层温度降低。
3）待床层温度降至180℃，停止进料。
4）停止E-102（甲醇汽化器）蒸汽供给量。
5）关闭脱水反应器塔顶、底的反应气进、出口阀门。
第三节脱水反应器正常工艺条件
序号
项目
单位
指标
1
操作压力
MPa
0.8～1.0
2
反应器入料温度
℃
210～290
3
反应器出料温度
℃
250～350
4
甲醇总物料量
Kg/h
13250
5
第一床层
约7200
6
第一床层
4800
7
冷激物料
约1250
8
床层温度
℃
220～250
第三章精馏塔操作
第一节精馏系统的原始开车
一、开车前的准备
1）按设计工艺流程检查各项设备、管道是否均安装完毕。
2）检查基建扫尾项目是否已进行完毕。
3）检查控制设备、测量仪表是否安装完毕，指示是否正确。
4）检查电机、照明设备是否可靠好用。
5）检查消防器材是否齐全可靠好用。
6）检查临时修理用的工具是否齐备。
7）作好分析的准备工作。
8）检查操作记录和记录本是否备齐。
原始开车步骤
1、假负荷试车
1）假负荷试车前先进行管道的吹净和设备的清洗工作。
2）在吹洗后假负荷试车前，作好各台储槽的标定工作。
3）全部设备、管道进行试压和全系统进行气密性试验。
4）所有运转设备在假负荷试车前作好试运转工作。
5）水、电、蒸气、氮气的试接收。
6）首先单机假负荷试车。
其目的是使所有设备、管道用水洗涤其中的油污、灰尘和铁锈，同时也为了检查控制测量仪表、泵、阀门和物料管线是否适应生产要求，并使操作人员熟悉操作。
2、甲醇回收塔假负荷试车和洗涤
1）用甲醇泵将甲醇储槽中的水送入甲醇塔，打开甲醇水塔排污阀，排水至塔内流出净水为止，关闭阀门。
2）用水将塔底液位补充至规定液位，并向甲醇塔再沸器内通入蒸气，使蒸馏釜内水温升至100℃，此后不断向塔内供水，蒸馏冷凝液导入冷凝液管线。
3）向甲醇水塔冷凝器送水，水量控制在由冷凝器出来的冷凝水仍是热的为准。
4）卸开甲醇回流槽底排出阀后的法兰连接，并打开阀门，把水放至流出清水连接好法兰，然后打动回流阀回流。
5）开塔底再沸器排净阀至流出清水，关闭之。
6）打开V-101甲醇中间罐入口连接法兰，放水至流出清水，连接好法兰。
7）热水洗涤时，应检查所有控制测量仪表和各放出点的操作。
3、二甲醚塔假（C-101、C-102）负荷试车和洗涤
1）打开二甲醚分离塔入料阀门向塔内注水，开二甲醚底醇水采出阀并卸开该管线在甲醇塔入口处的法兰连接，放水至流出清水，关闭阀门，连接好阀门。
然后打开二甲醚塔排污阀放水至流出清水为止，关闭阀门。
2）用水将塔底液位补充至规定液位，并向二甲醚分离塔再沸器内通入水蒸气，使蒸馏塔釜水温升至100℃，此后不断向塔内补充水，保持塔内水位，打开冷凝液排出阀，将蒸馏冷凝液导入冷凝液管线。
3）向二甲醚分离塔冷凝器送水，进水量控制在使蒸气冷凝液仍是热的为宜。
4）卸开二甲醚回流槽底排出阀后的法兰连接，并打开阀门，把水放至流出清水连接好法兰，然后打开回流阀回流。
5）开塔底再沸器排净阀至流出清水，关闭之。
6）卸开二甲醚储槽入口连接法兰，放至流出清水并打开阀门，清洗从二甲醚冷凝器至该槽的管线，然后连接好法兰。
7）热水洗涤时，应检查所有控制测量仪表和各放出点的操作。
8）两塔试车完毕，应将塔、设备等容器和管道内的水放净。
4、氮气置换
在系统开始接收反应混合气或甲醇前，所有甲醇、二甲醚及其馏份的管线、设备内均应用氮气吹扫干净，以除去其中的空气。
氮气量不足可考虑用水蒸气置换。
A甲醇塔系统
1）吹净前向塔顶注水。
2）氮气由塔底排污口进入塔内，打开塔顶冷凝器放空阀管线放空。
3）塔体置换30分钟后，打开甲醇进料阀，置换进料管线。
4）打开热甲醇入口阀，置换该管线。
5）打开甲醇回流口至甲醇中间罐管线的阀门，置换回流槽和回流管线。
6）打开塔底排污口，排气置换。
B二甲醚分离塔系统
1）吹净前向塔顶注水。
2）氮气由塔底排污口进入塔内，打开塔顶冷凝器放空阀管线放空。
3）塔体置换30分钟后，打开反应混合气进料阀，置换进料管线。
4）打开二甲醚回流口至二甲醚储槽管线的阀门，置换回流槽和回流管线及二甲醚储槽。
5）再打开产品储槽及其连接和管线阀门，置换。
6）上述二塔置换均要求取样分析氧含量，符合要求为止。
7）上述置换完毕，系统可以接收物料，投入正常运转。
第二节正常操作方法
一、开车前的准备
1、检查全部设备、管道是否泄漏，连接部分有无松动现象，焊缝有无变化。
2、检查电机、照明开关灵活绝缘情况，符合要求后开始送电。
3、运转设备开车检查，轻便无阻，无杂音，并装好安全罩。
4、检查各种仪表，使之指示准确。
5、检查安全防护设备是否齐全好用。
6、检查物料系统、供水系统及蒸气系统通畅且压力符合要求。
7、冬季开车前要检查设备管线及仪表有无冻裂现象。
8、上述各项进行完毕，准备开车。
二、甲醇回收塔系统的操作
1、开粗甲醇泵，向塔中送粗甲醇物料。
2、塔底液位达到要求时，停止入料。
3、开空冷器E-108、送冷却水至甲醇水塔顶冷凝器。
4、开始升温，打开蒸气总阀，调节至合式稳定的压力，然后将蒸气通甲醇塔底再沸器。
5、当塔底液位下降时，可补充进料以提高液位。
6、当甲醇水塔条件达正常工艺指标时，将塔底污水分析检验合格后，开始以一定流量排出，塔顶采出的合格精甲醇送入精甲醇储槽。
7、塔的操作正常后，为连续的入料和采出，须作以下的工作：
1）保持塔底液位稳定在规定高度。
2）保持采出稳定。
3）保持一定回流比。
4）定时分析采出的精甲醇和排出污水。
5）经常检查运转设备的情况，运转设备不正常时，及时切换备用设备并检修。
6）根据分析结果和塔内各点温度变化及时调整操作。
7）如仪表指示失灵不准，及时修理调整。
8）冬季经常检查物料系统和蒸气系统，防止冻结。
9）经常检查防火、防扩器材。
10）认真填写操作记录。
三、二甲醚分离塔系统的操作
1、将来自V-103（气液分离罐）的反应生成物料送入二甲醚分离塔，保持入料温度在规定值，并达到规定液位。
2、送冷却水至二甲醚分离塔顶冷凝器。
3、开始升温。
打开蒸气总阀，调整至合适的压力，然后将蒸气通入二甲醚分离塔底再沸器。
4、当二甲醚分离塔条件达正常工艺指标时，将塔底甲醇水送入甲醇水塔去分离，将塔顶采出的合格二甲醚送入二甲醚储槽。
5、塔的操作正常后，为连续的入料和采出，须作以下的工作：
1）保持塔底液位稳定在规定高度。
2）保持采出稳定。
3）保持一定回流比。
4）定时分析采出精甲醇和排出污水。
5）经常检查运转设备的情况，运转设备不正常时，及时切换备用设备并检修。
6）根据分析结果和塔内各点温度变化及时调整操作。
7）如仪表指示失灵不准，及时修理调整。
8）冬季经常检查物料系统和蒸气系统，防止冻结。
9）经常检查防火、防护器材。
10）认真填写操作记录。
三、精二甲醚分离塔系统的操作
1、将来自C-101塔（粗二甲醚塔）塔顶的二甲醚物料送入精二甲醚分离塔，保持入料温度在规定值，并达到规定液位。
2、送冷却水至二甲醚分离塔顶冷凝器。
3、开始升温。
打开蒸气总阀，调整至合适的压力，然后将蒸气通入二甲醚分离塔底再沸器。
4、当二甲醚分离塔条件达正常工艺指标时，将塔底甲醇水送入甲醇水塔去分离，将塔顶采出的合格二甲醚送入二甲醚储槽。
5、塔的操作正常后，为连续的入料和采出，须作以下的工作：
1）保持塔底液位稳定在规定高度。
2）保持采出稳定。
3）保持一定回流比。
4）定时分析采出粗、精二甲醚。
5）经常检查运转设备的情况，运转设备不正常时，及时切换备用设备并检修。
6）根据分析结果和塔内各点温度变化及时调整操作。
7）如仪表指示失灵不准，及时修理调整。
8）冬季经常检查物料系统和蒸气系统，防止冻结。
9）经常检查防火、防护器材。
10）认真填写操作记录。
四、停车
暂时停车（因各种原因造成的不足8小时的停车）
1、停止向塔内入料。
2、停止塔底、塔顶采出。
3、停止向再沸器通蒸气。
4、待塔顶温度下降，无回流时，停止冷凝器的冷却水。
5、冬季暂时停车，蒸气及水系统保持少量流动，防止冻结。
长期停车（8小时以上的停车）
1、除以上操作外，还做以下工作。
2、将塔底残液排出。
3、停止有关仪表。
4、塔内物料排完后，用氮气吹扫，吹出的氮气由塔顶放空。
5、冬季长期停车时，蒸气系统用空气吹净，水系统内的水全部放掉。
第三节正常工艺条件
1粗二甲醚精馏塔的正常工艺条件
序号
项目
单位
指标
1
塔顶压力
Mpa
0.6～1.0
2
塔底压力
Mpa
0.65～1.1
3
塔顶温度
℃
35～45
4
塔底温度
℃
150～160
5
入料温度
℃
40
6
回流液温度
℃
35～45
7
回流比
1～1.5
8
二甲醚纯度
%
>95
2甲醇塔的正常工艺条件
序号
项目
单位
指标
1
塔顶压力
Mpa
常压
2
塔底压力
Mpa
常压
3
塔顶温度
℃
70
4
塔底温度
℃
115
5
入料温度
℃
90
6
回流液温度
℃
40
7
回流比
2.5
8
甲醇纯度
%
>95
残液含水量
%
>99.9
3精甲醚精馏塔的正常工艺条件
序号
项目
单位
指标
1
塔顶压力
Mpa
0.6～1.0
2
塔底压力
Mpa
0.65～1.2
3
塔顶温度
℃
35～45
4
塔底温度
℃
50
5
入料温度
℃
40
6
回流液温度
℃
35～45
7
回流比
3.5
8
二甲醚纯度
%
>99.5
3、DME装置生产控制分析表分析控制一览表
序号
样品名称
取样点
分析内容
分析方法
采样方法
频率
1
甲醇原料
甲醇原料罐V-01出口
工业甲醇相关质量指标
GB338-92
GB/T4756-98
1次/班
2
反应器出口物料
反应器出口
气相：
DME,CO,CO2,CH4,MeOH,H2O等
色谱法，自定
GB/T13290-91
不定期
液相：
MeOH,H2O,DME等
色谱法，自定
3
气液分离罐液相物料
气液分离罐液相出口
MeOH,H2O,DME等
色谱法，自定
GB/T4756-98
1次/班
4
气液分离罐气相物料
气液分离罐气相出口
DME,CO,CO2,CH4,MeOH,H2O等
色谱法，自定
GB/T13290-91
不定期
5
T-01塔顶尾气
T-01塔顶
DME,CO,CO2,CH4,MeOH,H2O等
色谱法，自定
GB/T13290-91
1次/班
6
T-02塔顶物料
T-02塔顶
DME,CO,CO2,CH4,MeOH,H2O等
色谱法，自定
GB/T13290-91
1次/班
7
T-02塔底物料
T-02塔底
MeOH,H2O,DME等
色谱法，自定
GB/T4756-98
1次/班
8
T-03塔顶物料
T-03塔顶
MeOH,H2O,DME等
色谱法，自定
GB/T4756-98
1次/班
9
T-03塔底废水
T-03塔底
H2O,MeOH等
色谱法，自定
GB/T4756-98
1次/班
10
T-04塔顶物料
T-04塔顶
DME,CO,CO2,CH4,MeOH,H2O等
色谱法，自定
GB/T13290-91
不定期
11
T-04塔底物料
T-04塔底
DME,CO,CO2,CH4,MeOH,H2O等
色谱法，自定
GB/T13290-91
不定期
12
粗二甲醚产品
粗二甲醚产品去罐区管线
DME,CO,CO2,CH4,MeOH,H2O等
色谱法，自定
GB/T13290-91
1次/班
13
T-04侧线精二甲醚产品
T-04侧线
DME,CO,CO2,CH4,MeOH,H2O等
色谱法，自定
GB/T13290-91
1次/班
第四节异常现象和事故处理
1、甲醇塔
序号
现象
原因
处理方法
1
塔底无液位
1）采出量大
2）进料量小
3）蒸气量大
4）液位指示失灵
1）减少采出量
2）增加进料量
3）减少蒸气量
4）检修液位计
2
淹塔
1）进料量大
2）蒸气量小
3）采出量小
1）减小进料量
2）增加蒸气量
3）增加采出量
3
塔顶温度高于70度
1）蒸气量大
2）精馏塔采出量大回流量小
1）减小蒸气量
2）减少采出，
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