神华包头煤制烯烃甲醇中心调研报告
神华包头煤化工分公司甲醇中心考察报告
2010年5月22～24日，根据安排赴中国神华煤制油化工有限公司包头煤化工分公司，考察了甲醇中心的甲醇和硫回收装置，着重了解甲醇装置的开车准备情况和关键设备参数及制造厂家。下面将考察情况汇报如下：
1 装置介绍
1.1 甲醇装置
甲醇中心共有气化、净化、甲醇和硫回收四套装置。其中甲醇装置引进英国Johnson Matthey/Davy公司的大规模甲醇合成专利技术，包括合成气压缩、甲醇合成、甲醇精馏、氢回收和甲醇罐区单元，占地面积60285m2，概算投资8.4亿元，由华陆工程科技有限责任公司完成详细设计。
甲醇装置设计规模为180 万吨/年(日产5500 吨)甲醇，装置为单系列。设计时考虑两种产品方案工况。
工况一：日产5500 吨MTO 级甲醇（折180 万吨/年）。
工况二：日产3667 吨MTO 级甲醇（折120 万吨/年）及日产1833吨AA 级甲醇（折60 万吨/年）。AA 级甲醇规格同时符合美国联邦AA 级甲醇标准（O-M-232K）和中国工业用甲醇标准（GB338-2004）优等品。
工况一时，粗甲醇全部通过稳定塔脱除溶解气体和轻组份后，生产MTO 级甲醇。工况二时，2/3粗甲醇通过稳定塔生产MTO 级甲醇，1/3粗甲醇送精馏单元生产AA 级甲醇。甲醇精馏采用双塔精馏工艺。
甲醇合成采用了两台串并联在一起的径向产汽式反应器，径向产汽式反应器内工艺气走壳程，径向流动，压降较小。两台径向产汽式反应器内反应热副产～2.1MPa（g）的中压饱和蒸汽，经各自汽包分离后进入装置内副产蒸汽总管，一部分用来预热合成气，其余经蒸汽过热炉加热至315℃后送出管网。甲醇合成蒸汽过热炉为圆筒形辐射对流式加热炉，加热炉烧嘴可同时满足两种工况的要求：工况一时的燃料为稳定塔塔顶气和解析气；工况2 时的燃料为预塔气、稳定塔塔顶气和解析气，两种工况下装置产的燃料不足时由管网的燃料气补充。两台甲醇合成反应器和净化槽均采用Johnson Matthey催化剂，甲醇合成催化剂的型号为Katalco 51-9，装量189m3；净化剂的型号为Puraspec2084（含铜脱硫剂），装量52 m3。
此外，还建有氢气回收单元，由膜回收及变压吸附两个部分组成，其中膜分离装置采用赛普瑞兴一级膜分离技术，处理原料气能力为22332Nm3/h，渗透气规格为纯度≥94.22%，压力5.4MPa（a）的富氢气，返回合成气压缩机进口；非渗透气经减压送PSA装置，PSA处理原料气的能力为7155Nm3/h，采用华西所8-1-6 VPSA工艺流程，产品气规模为2800Nm3/h，H2纯度大于99.95%，压力大于1.95MPa(a)。 1
1.2 硫回收装置
采用三维公司的SSR硫回收技术，装置包括制硫、尾气处理、溶剂再生、液硫脱气、硫磺成型包装等单元，主要处理低温甲醇洗单元酸性气、变换单元含氨不凝其和气化装置高闪气，年产固体硫磺2万吨（～65.46t/d），占地面积8050ｍ２，概算投资为1.03亿元。一级Claus转化器入口过程气加热采用高温掺合，即一级硫冷凝器出来的过程气经高温掺合阀与制硫燃烧炉后的一部分高温气流混合升温进入一级转化器，高温热反应制硫炉的燃烧器采用加拿大Aecometric Corp.高强力烧嘴。克劳斯反应采用国产LS系列克劳斯催化剂和抗漏氧保护催化剂，低温加氢反应采用LS系列加氢催化剂。
2 甲醇装置关键设备情况
甲醇装置压缩厂房内安装有五台机组，最大的机组甲醇合成气循环气压缩机组采用日本三菱离心式压缩机，公用一个中压过热蒸汽透平。合成气压机进口压力5.215 MPa（a），出口压力7.91 MPa（a），流量516997Nm/h(干)；循环机进口压力7.22 MPa（a），出口压力8.146MPa（a），流量1894046Nm/h(干)。另外四台往复式压缩机分别为两台一开一备氢气压缩机，一台氮气压缩机，一台解析气压缩机。氮气和解析气压缩机均为四川简阳大川能源环保设备有限公司制造，氢气压缩机为日本KAJI生产。氮气压缩机参数为进口压力0.9 MPa（a），出口压力3.2 MPa（a），流量4500 Nm/h；氢气压缩机参数为进口压力2.1 MPa（a），出口压力5.4 MPa（a），流量2800 Nm/h。
两台径向产汽式反应器是其甲醇合成装置的核心设备，结构型式相同，工作原理和基本结构类似换热器，壳程填装催化剂，管内介质为水，甲醇合成反应在壳程进行。因甲醇合成反应为放热反应，管内的水汽化带走产生的反应热。本着投资节省的原则，该设备在专利商推荐名录内选择了韩国制造商。业主反映该设备制造质量和制造商服务意识极差，建议我们将来若采用戴维技术不要选择韩国制造商。
1#甲醇合成反应器主要技术参数为：
操作压力：管程 7.61 MPa(g) 壳程 3.66 MPa(g)
设计压力：管程 8.9 MPa(g) 壳程 3.95 MPa(g)
操作温度：管程 320 ºC 壳程 246.2 ºC
设计温度：管程 330 ºC 壳程 257 ºC
设备规格：DN3780x15675（T-T）mm
设备材质：壳体1Cr-0.5Mo，反应管为碳钢
2 #甲醇合成反应器主要技术参数为：
操作压力：管程 8.05 MPa(g) 壳程 3.66 MPa(g)
设计压力：管程 8.9 MPa(g) 壳程 3.95 MPa(g)
操作温度：管程 320 ºC 壳程 246.2 ºC
2 3333
设计温度：管程 330 ºC 壳程 257 ºC
设备规格：DN3780x15675（T-T）mm
设备材质：壳体1Cr-0.5Mo，反应管为碳钢
3 开车准备情况
在中控室内见到戴维公司的外籍仪表和工艺工程师正在逐项调试甲醇装置SIS联锁，遇到问题外籍工程师亲自奔赴稳定塔框架确认，工作态度值得我们学习。稳定塔在进行水联运操作，采用边补充锅炉水边排放方式清洗塔盘。
基于安全和当初对于大规模水煤浆制气不确定因素两方面的考虑，戴维公司推荐净化槽装填Puraspec 2084型催化剂，该净化剂的主要化学成分是CuO、ZnO、Al2O3，如同Katalco 51-9 型铜基合成催化剂一样投产前也要进行同样的还原操作。甲醇合成催化剂和净化剂还原使用外供纯氢（99.99%）作为氢源，由氢气专用长管拖车或集装格拖车运抵现场，通过氢气汇流排向系统供气。氢气专用长管拖车每车能装约4500Nm3的纯氢，集装格拖车每车能装约3000Nm3的纯氢。
三台反应器，还原的顺序是首先开始1#甲醇合成反应器催化剂还原，然后是2 #甲醇合成反应器，最后进行净化槽催化剂还原，当甲醇合成催化剂还原结束后，合成回路应进行氮置换至还原气浓度＜1%为合格。在净化槽催化剂还原过程中，甲醇合成循环回路需在200℃、0.8～1.0MPa的条件下闭路循环，直至净化槽催化剂还原结束。目前正在进行二系列变换催化剂的硫化操作，伺二系列硫化操作结束即开始甲醇合成催化剂的还原。
二〇一〇年五月二十七日
3