甲醇合成馳放氣綜合回收利用

周國(guó)明

（山東華魯恒升集團(tuán)，山東德州 253024）

甲醇合成馳放氣綜合回收利用

周國(guó)明

（山東華魯恒升集團(tuán)，山東德州 253024）

總結(jié)甲醇合成馳放氣幾種利用形式，提氫后氣體回用，解析氣的綜合利用，形成閉環(huán)；改造后取得環(huán)境、節(jié)能雙重效益。

膜提氫裝置；效益；綜合利用

0 引 言

2004年華魯恒升通過(guò)消化吸收國(guó)外同類裝置，第一套國(guó)產(chǎn)大氮肥及潔凈煤氣化技術(shù)裝置一次開(kāi)車成功，形成一頭三線的生產(chǎn)模式，相應(yīng)的年產(chǎn)20萬(wàn)t甲醇合成裝置同步開(kāi)車成功，甲醇合成弛放3000m3（標(biāo)）／h；2012年5月醋酸節(jié)能改造項(xiàng)目投入運(yùn)行，配套甲醇合成產(chǎn)能為年產(chǎn)25萬(wàn)t，甲醇合成弛放氣3 500 m3（標(biāo)）／h，為了進(jìn)一步調(diào)整醇／氨值，發(fā)揮裝置的柔性多聯(lián)產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，一年后又上馬一套25萬(wàn)t甲醇合成，甲醇合成弛放氣3 500 m3（標(biāo)）／h，三套甲醇合成馳放氣如何高效回收，是擺在技術(shù)人員首要解決的課題。

1 我公司甲醇合成馳放氣回收經(jīng)歷了一下幾個(gè)階段

1）第一套甲醇合成馳放氣回收至老系統(tǒng)壓縮機(jī)四段進(jìn)口，因與脫碳出口氣體基本相似，脫碳出口壓力為1.75 MPa，回壓縮機(jī)四段進(jìn)行回收。甲醇合成馳放氣壓力為4.5 MPa，通過(guò)減壓閥減壓至1.8 MPa，甲醇馳放氣的大量回收直接增加了壓縮機(jī)進(jìn)口的壓力，表現(xiàn)為壓縮機(jī)進(jìn)、出氣量不平衡，造成壓縮機(jī)4－6列缸活塞力超設(shè)計(jì)活塞力，以致出現(xiàn)活塞桿斷裂的現(xiàn)象。

2）隨著第二套甲醇合成馳放氣投入運(yùn)行，氣量明顯增加，回壓縮機(jī)段間已沒(méi)有可能，為此通過(guò)限流孔板減壓至0.1 MPa（功耗浪費(fèi)比較嚴(yán)重），進(jìn)脫硫系統(tǒng)出口（壓縮一段進(jìn)口），運(yùn)行半年后，隨著淘汰落后產(chǎn)能，老系統(tǒng)全部停車；甲醇合成馳放氣回收面臨又一難題。

3）隨著三套甲醇合成投入運(yùn)行，甲醇合成弛放氣總量達(dá)10460 m3（標(biāo)）／h，經(jīng)過(guò)多方論證，結(jié)合公司的實(shí)際情況決定實(shí)施馳放氣膜回收提氫技術(shù)，提氫解析氣回燃料氣管網(wǎng)供氣化烘爐使用，實(shí)現(xiàn)了馳放氣回收的閉環(huán)操作。

2 甲醇馳放氣膜回收提氫技術(shù)、非滲透氣閉環(huán)回收技術(shù)工藝選擇的及工藝簡(jiǎn)介

1）甲醇馳放氣數(shù)據(jù)分析

2）選擇依據(jù)：根據(jù)馳放氣組成，通過(guò)計(jì)算，將馳放氣中的氫氣提濃，供甲醇合成使用；考慮到氣化裝置為德士古工藝，公司有7臺(tái)氣化爐，連續(xù)的投用倒?fàn)t，需要升溫，非滲透氣作為烘爐燃料氣使用。

表1 甲醇馳放氣數(shù)據(jù)分析

3）工藝流程：膜分離的工藝流程可劃分為預(yù)處理和膜分離兩部分，用于從甲醇馳放氣中將氫氣濃度提濃，以應(yīng)用于甲醇生產(chǎn)工藝。

膜分離提氫裝置原料氣體為三套甲醇合成的馳放氣。馳放氣以10460m3（標(biāo)）／h、4.18MPaG、40℃進(jìn)入膜分離裝置界區(qū)，此氣體首先通過(guò)調(diào)節(jié)閥穩(wěn)定壓力后，進(jìn)入裝有高效除霧元件的除霧器，以除去小于1μm的粒子，可冷凝的液沫霧滴被捕集形成液體后，通過(guò)除霧器底部的閥門(mén)排出；經(jīng)過(guò)除霧后的原料氣進(jìn)入加熱器加熱至50℃，使原料氣遠(yuǎn)離露點(diǎn)，并恒定膜分離系統(tǒng)的操作溫度，而不影響膜分離性能，用蒸汽流量調(diào)節(jié)閥，溫度計(jì)和溫度變送器實(shí)現(xiàn)原料氣溫度控制、指示、報(bào)警和聯(lián)鎖。

原料氣加熱至50℃后，進(jìn)入膜分離器進(jìn)行分離，每個(gè)膜分離器外形類似一管殼式換熱器，膜分離器殼內(nèi)由中空纖維束填充，類似于管束，原料氣從下端側(cè)面進(jìn)入膜分離器，由于各種氣體組分在透過(guò)中空纖維膜時(shí)的溶解度和擴(kuò)散系數(shù)不同，不同氣體在膜中的相對(duì)滲透速率不同，各組分中氫氣的相對(duì)滲透速率最快，從而可將氫氣分離，在原料氣沿膜分離器長(zhǎng)度方向流動(dòng)時(shí)，更多的氫氣擴(kuò)散進(jìn)入中空纖維，在中空纖維芯側(cè)得到滲透氣產(chǎn)品，該含氫氣量92.87%的滲透氣以7 850 m3（標(biāo)）／h，50℃，1.8 MPaG的壓力進(jìn)入氫氣壓縮機(jī)進(jìn)行提壓。殼程得到的2 610 m3（標(biāo)）／h，50℃，4.08 MPaG的非滲透氣減壓送至0.8 MPaG燃料氣管網(wǎng)供氣化烘爐使用。

3 甲醇馳放氣膜回收提氫技術(shù)+解析氣閉環(huán)回收技術(shù)的運(yùn)行數(shù)據(jù)及存在問(wèn)題

項(xiàng)目自2013年11月投入運(yùn)行以來(lái)，效果較好，見(jiàn)下表2。

表2

1）由于近期合成氨較產(chǎn)甲醇的利潤(rùn)大，合成氨產(chǎn)量加滿，受前工序制約，開(kāi)兩套甲醇合成運(yùn)行。

2）尾氣能夠全部代替干煤氣作為氣化爐烘爐使用，每小時(shí)節(jié)約干煤氣1900 m3（標(biāo)）／h，可多生產(chǎn)合成氨；實(shí)現(xiàn)了閉路循環(huán)，綜合利用效果明顯。

3）氫氣純度有待提高，設(shè)計(jì)為92%，主要是由于原料氣壓力偏低，現(xiàn)運(yùn)行3.2 MPa，設(shè)計(jì)為4.2 MPa，氫氣出口壓力為恒壓1.8 MPa，壓差小，導(dǎo)致氫含量降低；甲醇合成開(kāi)車初期，催化劑活性較高，系統(tǒng)壓力較低在3.0－3.2 MPa左右，隨著催化劑的長(zhǎng)期運(yùn)行，活性下降，系統(tǒng)壓力逐步達(dá)到設(shè)計(jì)值。

4）氫氣純度有待提高，膜束開(kāi)的多少有關(guān)，我們進(jìn)行了測(cè)試，當(dāng)膜束開(kāi)5組時(shí)、氫氣含量為91.5，當(dāng)膜束開(kāi)6組時(shí)、氫氣含量為89.5%，找準(zhǔn)氣量與膜束組數(shù)的平衡點(diǎn)，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

4 實(shí)現(xiàn)效益

自甲醇合成馳放氣回收后，甲醇合成的原料氣增加4650 m3（標(biāo)）／h，每小時(shí)可多生產(chǎn)甲醇2.2 t；節(jié)約烘爐用煤氣1 850 m3（標(biāo)）／h，每小時(shí)可多生產(chǎn)甲醇0.8t；共計(jì)多生產(chǎn)甲醇3.0t／h。全年多生產(chǎn)甲醇24 000 t，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，這也是我企業(yè)多年立于不敗之地的原因之一。

總之化工企業(yè)在整個(gè)行業(yè)不景氣的大環(huán)境下，節(jié)能降耗，降低成本是企業(yè)立足的根本保證；通過(guò)本企業(yè)工藝運(yùn)行的特點(diǎn)，和各工序物料存在的必然聯(lián)系，整合資源，這次主要是甲醇合成與氣化工序?qū)崿F(xiàn)物料的有效利用，從而從根本上實(shí)現(xiàn)效益最大化。

Comprehensive recovery and utilization of methanol synthesis gas

Zhou Guo-ming
（Shandong Hualu－Hengsheng group，Dezhou Shandong 253024 China）

summary of the use of methanol synthesis gas purge gas in several forms，the use of hydrogen gas back，analysis of the comprehensive utilization of gas，forming a closed loop；the transformation of the environment，energy saving.

membrane stripping device；benefit；comprehensive utilization

TQ223.12

B

1003-6490（2015）04-0033-02

2015－01－19

周國(guó)明（1962－），男，山東德州人，畢業(yè)于河北科技大學(xué)，工程師，長(zhǎng)期從事化肥化工的生產(chǎn)實(shí)踐和技術(shù)工作。