甲醇厂合成工序开车方案设计与操作规程.docx

1、甲醇厂合成工序开车方案设计与操作规程合成工序开车方案与操作规程编写：狄伟峰 朱峻峰 王 芳审核：审定：批准：1、岗位任务本工序的任务是将压缩机岗位送来的工艺合成气，在一定温度（210290）、一定压力（5.05.5Mpa）及触媒作用下，在甲醇合成塔内合成粗甲醇，并利用其反应热副产中压蒸汽，同时将粗甲醇送至精馏系统或粗甲醇贮槽，闪蒸汽送煤压机进口。部分弛放气送往联合压缩机循环段循环利用，部分驰放气送焦炉或转化工序作燃料。2、生产原理及流程叙述2.1甲醇合成原理甲醇合成是在一定温度、压力及铜基催化剂作用下，工艺气体中的CO、CO2与H2反应生产成甲醇，基本反应式为：主反应：CO2H2CH3OHQ

2、CO23H2CH3OHH2OQ主要副反应：2CO4H2CH3OCH3H2OQ CO3H2CH4H2OQ4CO8H2C4H9OH3H2OQ CO2H2COH2OQnCO2nH2（CH2）nnH2OQ甲醇主反应是可逆放热反应，反应时体积缩小，并且只有在催化剂存在的条件下，才能较快进行。因此，甲醇合成反应必须在适当压力及温度下进行，合成气才能获得较高的转化率。2.2工气流程叙述甲醇合成塔（R301）为管壳式反应器，管内装有铜触媒，反应管外为沸腾热水，利用反应热副产中压饱和蒸汽，合成塔出口温度是由汽包（F303）压力调节阀PRCA-305控制。来自联合压缩机的合成气经入塔预热器（E301）与出合成塔（

3、R301）的出塔气进行换热，入塔气被加热到200左右进入合成塔进行甲醇合成反应；出塔气被冷却至90，再经水冷器（E302）冷却到 40，这时出塔气中绝大部分甲醇被冷凝下来，然后进入甲醇分离器（F301）进行气液分离。甲醇分离器分离后的气体大部分作为循环气送至联合压缩机的循环段，加压后与联合压缩机新鲜段出来的合成气混合，再送到合成系统循环利用。另一部分作为驰放气排出系统，这是由于新鲜中气中有氮气及甲烷等惰性气体存在，在甲醇合成过程中虽然不参与化学反应，也不会对催化剂造成太大的危害，但是随着合成反应的进行，系统内惰性气体含量会越来越多，为了避免惰性气体的积累必须将部分循环气体从合成回路中排出，以使

4、合成回路中惰性气体含量保持在一定浓度范围，驰放气正常情况下作为燃料送至燃料气系统，事故情况下送至火炬。甲醇分离器（F301）底部出来的粗甲醇经液位调节器LICA-301调节后送入闪蒸槽（F302），粗甲醇中的浓解气绝大部分被释放出来，该气体经压力调节阀（PV306）减压后，送至焦炉气压缩机的入口，回收利用。粗甲醇送往甲醇精馏工段或送至粗甲醇贮槽。甲醇合成塔设置有汽包（F303），壳程内的汽液混合物经上升管进入汽包进行汽液分离，分离下的水再次返回合成塔壳程，蒸汽则进入蒸汽管网，蒸汽压力高低的控制是由合成塔出口温度来决定的。为了保证锅炉给水质量，必须从汽包和合成塔壳体中排出部分污水，排污分连续排污

5、和间断排污，排污水送转化工段的排污扩容器（F107），同时向汽包内加入少量磷酸盐溶液以改善锅炉水的水质。2.3方块流程图3、原始开车方案3.1合成触媒升温还原3.1.1原理及目的合成触媒在使用前必须对其进行升温还原，即使其与焦炉煤气中的H2、CO反应，合成触媒由氧化态变为还原态，以获得所需的活性。反应如下： CuO+H2Cu+H2O+Q CuO+COCu+CO2+Q即将合成触媒中的CuO还原为Cu，使其在甲醇合成反应中具有较高的催化活性。3.1.2合成触媒升温还原条件及合格标准 还原剂：净化后焦炉气中的H2、CO，还原剂浓度用N2控制。 升温介质：N2、中压蒸汽、汽包锅炉水。 系统气密试验合格

6、、N2置换合格。 合成塔（R301）壳侧及合成汽包（F303）已煮炉合格。 锅炉给水泵联运试车合格，具备足量合格的锅炉用水。 压力：以厂家提供的合成触媒（C307）升温曲线为标准。 温度：以厂家提供的合成触媒（C307）升温曲线为标准。 还原合格标准：累计出水量与理论出水量相当，则还原结束。3.1.3合成触媒升温还原过程合成触媒升温还原时遵循提氢不提温，提温不提氢的原则。做到提温稳、补氢稳、出水稳。具体过程叙述如下： 向合成汽包（F303）及合成塔（R301）壳侧充合格锅炉水，合成汽包（F303）液位维持在低限。 建立N2循环系统。开启联合压缩机（C202）并维持入口压力为0.40.6MPa(

7、G)，将N2引入系统，按下述流程进行N2循环操作：N2新鲜气缓冲罐（F203）联合压缩机（C202）混合气出口缓冲罐（F205）入塔气预热器（E301）壳程甲醇合成塔（R301）入塔气预热器（E301）管程甲醇水冷器（E302）管程甲醇分离器（F301）循环气入口缓冲罐（F204）联合压缩机（C202）进行下一轮循环。 N2循环流程打通，检查无误后，引中压蒸汽至开工喷射器（L301）进口阀前，微开前切断阀暖管，由导淋处排水。 导淋处有汽排出时，关闭导淋阀，暖管结束。打开开工喷射器（L301）前切断阀，用开工中压蒸汽带动水循环对合成触媒进行升温。通过控制开工喷射器手轮开度，控制升温速度在2030

8、/h，使其温度由常温升至60。 给合成汽包补充锅炉水使其液位达到上限，通过连续排放阀排放部分炉水。打开汽包顶部排汽阀，排放惰性气体，当惰性气体排净后，关小排汽阀。 当合成塔出口温度50，打开甲醇水冷器（E302）冷却水上下水阀。待合成塔出口温度达到60后，关小开工喷射器手轮开度，控制升温速度在58/h，使其温度由60升至170。在此过程中，密切注意甲醇分离器（F301）液位，当其液位上涨时，打开导淋排水并计量。 温度达到170时，降低蒸汽量，170恒温。当甲醇分离器（F301）液位不再升高时，标志着甲醇合成触媒物理水出水结束。恒温即告结束，排净甲醇分离器（F301）内的积水并计量，直至有N2排

9、出为止。此时即可按合成触媒还原方案进行配氢还原了。 继续N2循环升温。控制升温速度2/h，温度升至190。在此过程中，用转化工序来的合格甲醇合成气作为还原剂H2、CO源，通过新鲜气缓冲罐（F203）进口副线小阀向合成回路N2循环系统补入少量新鲜合成气，当入塔气（H2+CO）浓度在0.51%，停止补入新鲜合成气，使合成触媒在此还原剂浓度下进行还原。 在170190维持入塔气（H2+CO）浓度在0.51%条件下继续还原操作（浓度下降时，可通过加氢小阀补氢），直至合成塔（R301）进出口气中（H2+CO）浓度相等，可认为此温度阶段合成触媒充分还原。此时要缓慢加大开工蒸汽量，使系统每次提温1015的速

10、度逐级还原，每提升一次，合成塔（R301）进出口气（H2+CO）浓度都要达到一致，直到合成塔（R301）出口温度达到190210，合成触媒就接近还原完全了。 按还原曲线，继续提氢操作，提氢不提温。当（H2+CO）浓度提高到825%，合成塔出口温度达到230时，还原2小时，然后再将（H2+CO）浓度提高到1530%，待合成塔进出口气（H2+CO）浓度相等，甲醇分离器（F301）液位不再上升，即表明还原结束。排净甲醇分离器（F301）液位，计量合成触媒升温还原出水量与理论出水量相当。3.2合成触媒升温还原注意事项 每半小时分析一次合成塔（R301）进出口H2、CO、CO2含量。 合成塔热点温度由开

11、工喷射器（L301）中压蒸汽量及合成汽包（F303）压力控制阀PRCA305控制，甲醇分离器（F301）液位高时可由排污导淋排放。 控制循环气CO2含量2%，如果CO2含量2%，应开大补N2阀，通过循环气放空阀（HIC301）排出过多的CO2。 时刻监视合成塔热点温度，若有实升趋势或压缩机故障、断电等情况发生，应立即采取切断焦炉气，切断开工喷射器（L301）中压蒸汽；加大汽包排污，补低温锅炉水；系统卸压等措施，以保持合成塔温度稳定。3.3合成触媒升温还原控制原则 三低：低温出水、低氢还原、还原后有一个低负荷生产期。 三稳：提温稳、补氢稳、出水稳。 三不准：提温提氢不准同时进行；水分不准带入合成

12、塔；不准长时间高温出水。 三控制：控制补H2速度，补氢速度要增、防止温度剧烈变化；控制CO2浓度，控制出水速度，出水速度要增。3.4接受合成气 合成触媒还原结束后逐步打开新鲜合成气正路阀门向联合压缩机送新鲜合成气。 开合成汽包蒸汽（F303）出口阀，调节汽包出口蒸汽压力至2.0MPa左右，维持合成塔（R301）出口气温度为200210左右。 控制循环量，使通过合成塔气体的总流量维持在正常气量的40%左右。即控制进塔气流量为7000Nm3/h左右。控制合成系统以0.51.0MPa/h的升压速度升压至5.35.5MPa左右。 当甲醇分离器（F301）有液位时，开LICA-301前后切断阀，总控室给

13、定在50%后投入自动。 当合成系统压力，温度都趋于稳定后，打开PIC307前后切断阀，总控室给定50%后投自动，将驰放气送到燃料系统作燃料。 当闪蒸槽有液位时，通知甲醇精馏系统接受粗甲醇，或者送至粗甲醇槽（F401）贮存。开LICA-301前后切断阀，总控室给定在50%后投入自动。同时打开PICA306前后切断阀，总控室给定在50%后投入自动，将闪蒸汽送至焦炉气压缩机进口。 当合成系统能够维持自热时，关掉开工喷射器（L301）手轮，切出外界中压蒸汽，排净管内积水，至此合成系统进入正常运行。4、系统正常开停车及事故处理4.1装置的正常操作与维护4.1.1加负荷操作在系统具备加负荷条件下，联系前序

14、工段加负荷后，再与压缩岗位联系，合成气压缩机进行加负荷操作。加负荷过程中，要保持合成回路压力与循环量相匹配，加负荷操作要慢、稳，每次加循环量20000Nm3/h，提压0.2MPa。4.1.2减负荷操作减负荷操作是加负荷操作的逆过程，在条件允许的情况下，减负荷时同样要缓慢，特殊情况下，可加快减负荷速度，但应注意合成气压缩机的运行安全。4.1.3甲醇水冷器温度控制甲醇水冷器的出口温度应40，若高于40需加大冷却水量，否则气相中的甲醇冷凝不完全，造成循环气中甲醇气含量高。温度过高，甚至会导致联合压缩机循环气进口温度高而跳车。4.1.4合成汽包F303压力控制合成汽包F303压力是通过PICA305进

15、行控制的，压力控制范围为2.04.2MPa，压力控制高低与催化剂的活性有直接关系，在催化剂使用初期，合成塔出口气体温度应控制为210左右，在催化剂使用末期，该温度控制为250左右，要始终保持合成塔出口气体温度恒定。在催化剂活性降低需要提高合成塔出口气体温度时，应由车间技术人员提出并得到主管领导同意后，方可进行。但每次提高温度应不大于3。4.1.5合成汽包F303液位控制通过LICA303调节控制汽包F303液位恒定在3070%范围内。4.1.6合成汽包F303锅炉水pH值、盐含量控制通过SC305采样分析F303锅炉水中pH值、盐含量，及时调整Na3PO4补加量，锅炉排污量。pH值应控制为91

16、1，合成汽包F303每班排污一次，排放量约0.5t。4.1.7合成塔排污为防止盐类沉淀在合成塔壳程积存，合成塔每班应排污一次，排放量约0.5t。4.1.8甲醇分离器F301液位控制通过调节器LICA301控制分离器F301液位恒定3070%范围内。液位过高，将会导致合成气压缩机带液；液位过低，会导致串气，造成闪蒸槽F302超压。4.1.9合成气压缩机循环段入口压力控制通过压力调节器HIC301控制合成回路操作压力及循环段入口压力，正常工况下，控制压力为4.5MPa左右。4.1.10弛放气量控制弛放气量主要是根据合成系统中地惰性气体量决定的。惰性气体是在系统中对合成甲醇无用的物质，它们的存在既影

17、响合成塔的操作，又关系到循环压缩机的动力消耗，因此，我们希望把系统中的惰性组份维持在最低水平。但气体排放过多，又会造成大量原料气浪费。所以，我们要在保证循环量的前提下，适量排放驰放气。一部分驰放气作为返炉气返回焦炉作燃料，通过压力调节器PIC307控制返回焦炉的气量，正常情况下，控制弛放气量为6432.5Nm3/h。一部分驰放气作为开工加热炉B101的燃料，通过FG-0303管线经降压后送至F108作燃料，正常情况下，控制弛放气量为1500Nm3/h。弛放气总量控制在7932.5Nm3/h。在弛放气用户停运或不需要这么多气量的情况下，通过压力调节器HIC301将弛放气排放至火炬。4.1.11闪

18、蒸槽F302液位控制通过液位调节器LICA302控制闪蒸槽液位为50%。正常情况下，将闪蒸槽的粗甲醇送至精馏装置，在精馏装置处理能力降低时或停运时，将过剩的粗甲醇送至粗甲醇贮槽F401。4.1.12闪蒸槽F302压力控制通过压力调节器PICA306控制闪蒸槽压力为0.4MPa。正常情况下，闪蒸气送至煤压机入口，事故情况下，可将闪蒸气排放至火炬。4.1.13入塔气中H2/C控制在全系统装置运行正常下，可通过调整新鲜气中的CO2含量，实现入塔气中H2/C控制。在新鲜气中断情况下，调整弛放气量，将弛放气排入燃料气管网或排放至火炬，实现入塔气中H2/C控制。4.1.14合成催化剂床层温度控制合成催化剂

19、床层温度影响反应速度和选择性。由于催化剂的活性不同，最适宜的反应温度也不同。以于CuOZnOAl2O3催化剂适宜温度为210235C，最适宜温度与转化深度、催化剂的老化程度也有关。一般为了使催化剂有较长的使用寿命，开始时宜采用较低温度，过一定时间后，再升至适宜温度，其后随着催化剂老化程度的增加，反应温度也要相应提高。由于合成甲醇是放热反应，反应热必须及时移走，否则易使催化剂温升过高，不仅会使副反应增加（主要是高级醇的生成），而且会使催化剂因发生熔结现象而活性下降，尤其是使用铜系催化剂时，铜系催化剂的热稳定性较差，因此严格控制反应温度及时有效地移走反应热是低压法合成甲醇反应器设计和操作的关键问题

20、。合成塔床层温度是通过合成汽包压力来进行控制的。4.1.15空速的控制空速的大小与合成催化剂的活性有关，也与反应的温度有关，它直接影响产量与产品的质量。空速低则易生成高级醇及其他杂质；空速高则提高生产能力，但单程转化率下降，动力消耗增大，甲醇分离困难，同时空速大则循环压缩机的压差增大。故空速应根据生产负荷，合成塔温度，合成塔压差适当调整。一般控制在800014000h-1之间即：入塔气量控制在140600246400Nm3/h。4.1.16中控操作人员，要加强系统监视，发现工况变化，要及时进行调整保证各项工艺参数在正常操作范围内。 4.1.17现场操作人员，每一小时对现场进行全面检查一次，检查

21、情况要及时向中控人员汇报。4.2正常停车正常停车分为短期停车与长期停车，系统进行临时性的小修或由于出现故障被迫暂时停车，在短时间内即可恢复开车的可称为短期停车。系统设备使用一段时间后，需清理或更换催化剂，其停车时间较长，称为长期停车。一般情况，短期停车不降温，长期停车要降温。4.2.1短期停车 通知压缩岗位停止供气，关合成气入口阀。 开塔后放空系统卸压至0.45Mpa时开补N2阀对系统进行置换，经分析置换合格（系统内N2含量99.5%）后停联合压缩机。触媒层进行自然降温。如停车时间较短（为几个小时）为节约开车时间则需对触媒进行保温，即在系统卸压并置换合格后停联合压缩机，同时打开开工蒸汽阀并调节

22、喷射器使触媒层温度保持在210以上。 用N2将系统充压至0.45Mpa后关补N2阀。 根据甲醇分离器液位情况，放净甲醇后，关掉放醇阀。 汽包停止加水，关汽包蒸汽调节阀，等待开车命令。4.2.2长期停车长期停车操作主要是需对触媒进行降温。降温过程一定要保持系统稳定，不能过急。同时注意汽包压力，液位稳定。温度没有降到反应点以前，还有少量甲醇生成。长期停车步骤如下： 通知压缩岗位停止供气，关合成气入口阀。 开塔后放空系统卸压至0.45Mpa时开补N2阀对系统进行置换，经分析置换合格（系统中N2含量99.5%）后关放空阀。 用N2将系统充压至0.45Mpa进行循环降温，同时打开开工蒸汽阀并调节开工蒸喷

23、射器使触媒层降温速率30/h，当触媒层降温至80后，停联合压缩机，进行自然降温。 根据甲醇分离器液位情况，放净甲醇后，关掉放醇阀。 汽包停止加水，关汽包蒸汽调节阀。 将甲醇分离器及闪蒸槽的甲醇全部压往粗甲醇贮槽。 停车后，如不更换触媒，系统充N2保正压，如更换触媒，应将触媒钝化，方能拆塔。4.3紧急停车4.3.1凡遇下列情况之一，均需按紧急停车处理： 冷却水、锅炉水、电、仪表空气任何一项中断。 汽包液位过低而又无法升上来。 甲醇分离器液位过高而又无法降下来。 原料气中断。 由于其它任何工序的事故而引起本工序必须紧急停车时。 系统发生严重泄漏、着火、爆炸等事故。4.3. 2紧急停车方案 合成气压

24、缩机立即打闸停车，关闭入口阀、出口阀、循环段入口阀。 关闭转化气至合成气压缩机入口阀；关闭循环气至合成气压缩机入口阀；关闭新鲜气至合成气压缩机入口阀。 关闭去焦炉的驰放气PV307及前后切断阀；关闭驰放气至F108管线上的切断阀；关闭驰放气至火炬管线上的切断阀；合成装置隔离保压。 关闭甲醇分离器LV301及前后切断阀；关闭闪蒸槽LV302及前后切断阀；关闭去精馏装置的粗甲醇管线ML0302上的切断阀；关闭闪蒸气去焦压机进口管线FG-0301上的切断阀。 关闭F303至蒸汽管网管线上的PV305及前后切断阀；并关闭汽包及合成塔的排污阀。4.4短期停车后的开车短期停车后的开车是在较高的温度压力下开

25、始的，开车后不需要对催化剂进行升温还原操作，在短时间内即可转入正常生产。故可按以下步骤进行开车操作。 打开甲醇水冷器的上水阀、回水阀，通冷却水。 按规程启动一台联合压缩机，合成系统建立循环，使进入合成塔气量维持在正常流量的40%左右。 检查并建立汽包液位，打开开工喷射器阀，调节蒸汽量建立合成汽包水循环。 将合成塔出口温度TRA-304升至210后导入新鲜气。 当系统压力升至4.0MPa时，启用循环气压力调节阀，排放部分驰放气。同时通知精馏工序接受粗甲醇。 逐步提高系统压力，慢慢增加新鲜气量。当合成系统能维持自热时，关闭开工喷射器，并送蒸汽至管网。开车正常。4.5长期停车后的开车长期停车后的开车

26、，是在常温常压下开始的，要有较长时间的升温过程，若是更换了催化剂，还须按合成催化剂升温还原方案进行升温还原操作，而后才能转入正常生产。生产系统的检修，不论中修或大修，停车时间都较长。触媒温度在检修期都降至常温因而开车后必须把催化剂加热提高到操作温度，方可加压转入正常生产。这时开车前必须先进行系统吹净，气密试验和置换，其余开车步骤与正常开车步骤相同。5、合成岗位安全操作要点一、严格执行岗位安全技术规程二、认真执行甲醇合成操作规程和岗位操作法，严格按开，停车步骤开停车，触媒升温必须控制升压和升温速率，以防升压和升温速率过快形成压差而损坏合成设备内件，附件和附属设备，以及催化剂破碎、粉化。三、严格执

27、行触媒还原方案遵循三低、三稳、三不准原则和制定还原时紧急情况下的处理预案，保证催化剂的还原质量。四、控制汽包液位和蒸汽压力在指标范围，避免塔温大幅度波动和超温，保持催化活性，延长使用寿命。五、严格控制进塔气体成份，稳定塔温和系统压力。六、加强原料气检测，防止有毒气体进入合成塔，使催化剂中毒失活，影响催化剂使用寿命。七、控制甲醇分离器（F301），闪蒸槽（F302）液位，防止气体带液进入压缩机；防止高温高压气窜入低压系统，造成压缩机损坏，设备爆炸等事故。八、控制驰放气量，防止超压和有效气体损耗。九、合成塔卸压放空，应开塔放空阀，如塔前，塔后同时放空，必须保持塔前压力大于塔后压力，以防触媒吹翻，卸

28、压操作要缓慢，平稳，不可过猛，过快，卸压速率0.4Mpa/min。十、控制合成塔压差在指标范围内，严防超标，以防反应管焊接开裂或损坏催化剂。十一、合成系统停车检修，若不更换触媒，安排专人负责监视触媒层温度，并做好记录，有异常变化及时处理报告。十二、合成岗位原始开车和大修后的开车，要彻底吹除系统防止杂物堵塞管道，阀门。十三、冬季停车必须排净管道内和设备内的水，做好防冻工作。十四、取粗醇样品要戴好防护眼镜，严防甲醇溅入眼晴。十五、执行蒸汽阀门操作时，首先要检查有无泄漏处，不得脚踩，手不得触裸露处，避免烫伤。十六、安全阀必须定期校验，确保准确灵敏。十七、进汽包的锅炉给水必须除氧，并按规定定期排污，确

29、保水中盐含量在规定的指标范围内。6、异常现象原因分析及处理序号异常现象原因分析处理方法1闪蒸槽F303压力升高PV306阀门故障将PICA306打手动；打开PV306旁路阀；联系仪表维修人员处理调节阀F301液位过低或LICA301指示偏高发生串气提高F301液位；联系仪表维修人员校表2甲醇分离器液位过高或过低液位计LICA301指示有误将LIC301切至手动操作；将LV301切至旁路阀；联系仪表人员检查处理LV301调节阀故障3循环气中甲醇含量超标循环水上水温度高联系调度降低循环水温度循环水流量低检查水冷器阀门是否全开；联系调度提高循环水压力水冷器换热效果差停车后对水冷器进行清洗分离器液位过

30、高降低分离器液位4汽包F303液位下降液位计指示有误联系仪表维修人员校表液位调节阀故障打开调节阀的旁路阀，联系仪表人员处理锅炉给水压力低联系调度提高锅炉给水压力5合成塔压差高合成回路负荷过高降低系统运行负荷压力、循环量不匹配提高回路压力，降低循环量触媒粉化降低运行负荷6合成塔出口温度升高汽包压力升高检查外供蒸汽阀门，打开调节阀的旁路阀回路压力、循环量不匹配降低回路压力，加大循环量7分离器压差高捕雾器结蜡停车后锅炉水冲洗或中压蒸汽吹扫8闪蒸槽液位高LV302故障打旁路阀，联系仪表人员处理7、合成系统操作控制指标项目仪表位号指标名称指标值温度TI-301进E301合成气温度56.8TR-302F301进口合成气温度40TR-303R301进口合成气温度225TRA-304R301出口合成气温度90-255TI-305E302进口合成气温度90TR-306F303出口中压蒸汽温度225-250TI-307E302出口循环水温度40压力PI-301进E301合成气压力5.4MPa（G）PI-302R301