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2. 2. 4 转化工艺参数控制
(1)生产控制
本工序有调节系统29套,其中包括10套压力调节,3套流量调节(含一套比例调节系统),10套液位调节,4套遥控调节,2套紧急切断控制。
(2)主要工艺指标
水碳比:3.3
入转化炉工艺气硫含量:≤0.2 ×10-6
入转化炉工艺气流量:~2811.3Nm3/h
入转化炉蒸汽流量: ~8002.8 kg/h
转化炉出口气体压力:1.4 MPa(G)
转化炉出口气体温度:830℃
出口气体残余甲烷含量(干基):~3.78%
转化气去压缩工序温度:≤40℃
中压蒸汽压力:2.5 MPa(G)
低压蒸汽压力:1.1 MPa(G)
由乙二醇装置来的二氧化碳条件如下(设计条件):
温度:环境温
压力:1.9~2.1 MPa(G)
气量:702.83 Nm3/h
燃料气(设计条件):本装置的燃料气由外界来的天然气和合成来的弛放气以及合成闪蒸槽来的闪蒸气三部分组成。
天然气
温度:环境温度
压力:0.4 MPa(G)
气量:1095.56 Nm3/h
b) 驰放气
温度:小于40℃
压力:0.4 MPa(G)
气量:1756 Nm3/h
c) 闪蒸气
温度:小于40℃
压力:0.4 MPa(G)
气量:30.9 Nm3/h
2. 2. 5 合成工艺原理
以CO、CO2和H2为原料,在铜基甲醇催化剂的作用下反应生成甲醇,基本反应式:
C0 + 2H2 ==== CH 30H +90.64 kJ/mol
C02 + 3H2 ==== CH30H + H2O +48.02 kJ/mol
实际上,这二种反应组份之间以及其与生成物之间,还会发生许多其它反应,例如:
C02 + H2 ==== C0 + H2O
CO + H2 ==== HCH0(甲醛)
2CO + 4H2 ==== (CH3)2O + H2O(二甲醚)
2CO + 4H2 ==== C2H50H + H2O(乙醇)
4CO + 8H2 ==== C4H90H + 3H2O(丁醇)
此外,尚有甲酸甲酯、乙酸甲酯及其它高级醇、高级烷烃类生成。
选用适当的催化剂和操作条件,使反应基本上只向生成产品甲醇的方向进行,而使杂质的生成量减至最小,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就具有很高的活性,但这种催化剂对硫、氯这样的毒物非常敏感,要求合成气的净化极彻底,否则其活性将很快丧失,再就是它的耐热性较差,要求维持催化剂在最佳的温度下操作。
铜催化剂一般可以在270~290℃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也略有不同,管壳式反应器的最佳操作温度在230~260℃。
在铜催化剂上合成甲醇,合适的压力是4.0~10.0MPa(G),对于合成气中C02含量较高的情况,压力的提高对提高反应速度有比较明显的效果,由于本装置规模较小,选择合成压力为4.5~5.3MPa(G),若进一步提高操作压力效果不显著,反而多耗能量。
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,应采用较高的C02浓度的合成气是合适的,若合成气中C02含量太高,会加重精馏工序的负担,并增加了能耗。
合适的新鲜气成分是: (H2 - CO2)/(CO + CO2) ≈ 2.05
合适的合成气成分是: (H2 - CO2)/(CO + CO2) ≈ 2.75
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,合成反应温度的控制是依靠控制蒸汽压力来实现的,一定的蒸汽压力对应着一定的饱和蒸汽温度。
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