淺析甲醇裝置建設(shè)的一些思考

荀立栓(河北省定州市定州天鷺新能源有限公司 073000)

甲醇作為有機化工領(lǐng)域重要的原料，具有廣泛的用途。并且甲醇是一種優(yōu)質(zhì)的燃料，被國際上廣泛的用于商業(yè)燃氣用途。作為基礎(chǔ)有機化工原料，甲醇主要應(yīng)用于精細化工和塑料等的制造業(yè)。甲醇是制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲酯等多種有機產(chǎn)品的主要原料之一，也是農(nóng)藥、醫(yī)藥生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的重要原料。甲醇在深加工后可作為新型清潔燃料，與汽油混合，減少環(huán)境污染。目前甲醇與汽油摻燒已經(jīng)投入使用，并具有良好的效應(yīng)。因此，近年來國內(nèi)各地開始興建甲醇裝置。下文將對甲醇裝置建設(shè)進行討論，從而提出一些建議。

一、建設(shè)前期工作

甲醇裝置在建設(shè)前需要做好選址工作，因為這將直接影響原料運輸，水源地，產(chǎn)品運輸，電網(wǎng)配備和公用工程配套等問題。并且需要根據(jù)裝置的規(guī)模，大型設(shè)備的制造運輸?shù)跹b，工藝路線選擇等具體問題來合理的選擇。甲醇裝置生產(chǎn)的原料氣是合成氣，來源主要是煤、焦炭等固體或原油、重油、輕油等液體，或天然氣等氣體。原料經(jīng)粉德氏古水煤漿氣化等氣化技術(shù)、凈化技術(shù)，配制成一定比例的合成氣。凈化技術(shù)主要推薦一氧化碳變換NHD技術(shù)或低溫甲醇洗RECTISOL技術(shù)。在設(shè)計裝置的過程中還要考慮三廢，環(huán)保和消防等問題。

二、甲醇裝置中的主要設(shè)備

1.壓縮機

壓縮機是甲醇裝置中重要設(shè)備之一，其直接影響甲醇裝置生產(chǎn)的穩(wěn)定性。壓縮機是整個甲醇裝置生產(chǎn)過程的動力關(guān)節(jié)所在，因此壓縮機出現(xiàn)問題將直接影響整體裝置的連續(xù)工作能力，甚至可能導(dǎo)致停產(chǎn)。即使沒有停產(chǎn)這樣的直接損失，也有可能產(chǎn)生原料浪費、增加成本等間接損失。

壓縮機主要采用電力和蒸汽作為動力。從當(dāng)前中國的國情來講，電力具有很高的穩(wěn)定性；而蒸汽相關(guān)的設(shè)備成本相對較低。當(dāng)前常用的壓縮機主要是離心式壓縮機，其相對于往復(fù)式壓縮機具有下述優(yōu)點:

(1)結(jié)構(gòu)緊湊，占地小，重量輕;

(2)排氣量大而連續(xù)、均勻，不需要級間中間緩沖罐等裝置;(3)振動小，易損件少，不需要龐大而笨重的基礎(chǔ);

(4)除軸承外，機件內(nèi)部不需潤滑，省油，且不污染被壓縮的氣體;

(5)轉(zhuǎn)速高;

(6)維修量小，調(diào)節(jié)方便。

大型離心式壓縮機在安裝進出口管道時，要注意無應(yīng)力連接。本文建議甲醇裝置可以引進蒸汽透平驅(qū)動的離心壓縮機，配套透平空冷裝置。

2.精餾工藝

精餾工藝的目的是脫除粗甲醇中的二甲醚等輕組分，以及水、乙醇等其它重組分，從而生產(chǎn)美國AA級和GB338—2004高純度級的精甲醇。在精餾工藝環(huán)節(jié)一定要保障廢水的達標(biāo)排放。甲醇的純度是工藝中的首要評價指標(biāo)，其次是節(jié)能。推薦使用德國的LURGI三塔精餾工藝，因為三塔精餾工藝低壓蒸汽消耗少，但缺點是設(shè)備投資大。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)表示，與傳統(tǒng)工藝相比可以節(jié)能16%。而兩塔精餾設(shè)備相反，投資相對較小，但是低壓蒸汽消耗多。精餾塔內(nèi)件推薦使用浮閥，可以有效減少設(shè)備高度需求。工藝的最后一道工序是副產(chǎn)品的處理，需要對雜醇進行合理的廢物利用。當(dāng)然，工藝的選擇還要考慮到實際的需求，一般城市需求量在60萬噸甲醇以上及百萬噸甲醇以上時，相應(yīng)裝置推薦選用丹麥tops∮e反應(yīng)器，英國ICI冷激式反應(yīng)器，LURGI雙臺水冷反應(yīng)器，這些反應(yīng)器在實際的成產(chǎn)反饋中都收到了良好的效果。

3.合成塔

合成塔的選擇也很重要，本文推薦如下幾個建議。首先工藝路線上，需要根據(jù)城市的需求進行取舍，推薦中規(guī)模的甲醇裝置采用多塔工藝，這樣可以降低設(shè)備的制造費用。而運輸方面也要考慮車輛的限位，對道路、橋梁的路徑選擇；其次需要考慮管道安裝過程中的水壓實驗問題。催化劑方面，推薦使用進口的催化劑，優(yōu)點是選擇性、轉(zhuǎn)化率高，副產(chǎn)物少。催化劑的還原方法，推薦使用變壓吸附提純氫氣，其有許多優(yōu)點，如可用原料來源廣泛，一次性去除氫氣中多種雜質(zhì)成分，簡化了工藝流程，處理調(diào)節(jié)范圍大，能耗小、操作費用低，自動化程度高，設(shè)備穩(wěn)定好，吸附劑壽命長，對環(huán)境污染小等優(yōu)點。而膜分離技術(shù)提取氫氣具有能耗低，操作簡便的優(yōu)點，可以從成本、操作、穩(wěn)定性上考慮選擇何種工藝。比如常見的60萬噸至100萬噸級別的生產(chǎn)中，推薦使用日本MRF合成塔和CASALE軸徑向合成塔。在催化劑的選擇上，則推薦英國的ICI和德國的BasF催化劑，轉(zhuǎn)化率高，副產(chǎn)物少，能有效減少精餾負擔(dān)。當(dāng)然國產(chǎn)催化劑價格低廉，推薦西南院和南化院的催化劑。

4.甲醇罐區(qū)

罐區(qū)的操作本文推薦使用DCS自動邏輯控制系統(tǒng)。雖然控制邏輯從原理來講并沒有漏洞，但是在實際工作中卻存在很多不足的地方。因此需要操作人員熟悉工藝系統(tǒng)，并根據(jù)具體情況更新相關(guān)的控制邏輯和系統(tǒng)中的組件。這樣，才能達到罐區(qū)操作的最優(yōu)化。并且罐區(qū)進出口閥門應(yīng)當(dāng)具有火災(zāi)自動切斷功能，在發(fā)火災(zāi)時自動截斷，防止事故擴大。

結(jié)論

甲醇裝置產(chǎn)能不斷的提高，國際先進水平已經(jīng)達到170萬噸/年以上的產(chǎn)能。為了提高我國在甲醇的國際競爭力，我國需要對甲醇裝置的最優(yōu)化裝配進行相應(yīng)的規(guī)范和研究。針對我國是產(chǎn)煤大國的國情，而當(dāng)前煤原料生產(chǎn)甲醇占甲醇裝置的78%以上，可以優(yōu)先考慮以煤原料相關(guān)的技術(shù)改革。本文從甲醇制造工藝的各個環(huán)節(jié)入手，分析和討論了甲醇裝置各個環(huán)節(jié)的推薦配置和注意事項。裝置的配置并非一成不變，本文僅針對現(xiàn)有技術(shù)進行了分析和建議，在具體應(yīng)用過程中，要不斷吸收國內(nèi)外先進的經(jīng)驗，引入國外的先進設(shè)備。已投產(chǎn)的甲醇裝置也可以通過更新部分設(shè)施，或者采用更換催化劑等方式進行產(chǎn)能升級，從而達到利益的最大化，為我國的有機基礎(chǔ)原料生產(chǎn)做出貢獻。

[1]唐宏青,相宏偉.煤化工工藝技術(shù)評述與展望:Ⅲ合成甲醇裝置大型化與國產(chǎn)化[J].燃料化學(xué)學(xué)報,2001,29(3):193-200.

[2]唐怡紅.低溫甲醇洗技術(shù)在20萬t/a甲醇裝置中的應(yīng)用[J].煤化工,1997(3):15-19.