合成氨原料气醇烃化净化精制新工艺(3)

3.7 醇化和甲烷化（烃化）系统压力的选择

3.7.1 醇化系统压力的选择

选择醇化系统的操作压力无疑首先要考虑催化剂的适用压力，目前甲醇催化剂的操作压力可在3.0～32MPa压力范围内。我们的思路

是，当需要醇产量较大时，尽量将醇化系统的压力放置在低一点的压力级上，这样有两点好处：一是可以减少制醇时气体的压缩功耗，二可以提高醇产品的质量。但从反应机理来看，醇化系统压力过高，将会使副反应增加，不利于醇产品的质量提高和醇产品精馏系统能耗降低。

当醇氨比较高，流程采用二级醇化方案时，就有第一级和第二级甲醇压力的选择问题。我们考虑是为了使二级醇化塔可以串联使用（两个塔可以互换，固定床反应器的醇化塔），只有压力在一个级别才好控制和互换。基于此，装置压力均设置在同一级压力。但如果是厂家原旧联醇设备或有氨合成设备改造成甲醇化设备，又有能力限制等问题，我们才将两级醇不设在一个压力级别。当第一级醇化塔的压力较低（3.0～8.0MPa）时，如果第二级醇化为与第一个等压的醇化塔，也不利于转化率的提高，必须采用“双级双压制”——可专设一个处理大气量的醇塔在尽量低的压力级工作，净化用的醇塔可在13～32MPa压力级内。

3.7.2 甲烷化（醇烃化）系统压力级的选择问题

传统的甲烷化炉操作压力为2.0～3.0MPa，由于受流程和甲醇催化剂的限制，此工艺将甲烷化炉提到了高压下运行（13～32MPa）。在这种工艺中，我们选择此压力级的思路是：尽量将甲烷化的压力选择在靠第二级醇化塔的压力级。这样有两种好处，一个好处是醇化后的气体不需再用压缩机来提压，减少了由于压缩机压缩后，气体中的油含量增加对甲烷化（醇烃化）催化剂的污染；第二个好处是，两工

序放在相同压力级，可以和醇化系统共用循环机（循环机用于甲烷化催化剂或烃化催化剂的升温还原及降温）。

但如果是合成设备改造成的甲烷化或醇烃化系统，且塔的能力相对较小，可将甲烷化或醇烃化放置在最高压力级（与合成系统等压），这样的好处有：可少装一些催化剂，提高一点运行空速，另外可获得较高的转化率，减少热的损失。但这样也会使合成工段的运行压力下降。

综合言之，工艺的配置及压力的选择，应根据不同厂家的具体条件、甲醇产量的大小、不同厂家的利旧设备情况，按照上述讨论的条件，因地制宜地选择各级压力，不可一成不变。

4 甲醇化反应器

我国的现有甲醇塔大致有三类：一是单管折流式反应器，二是多段轴径向降温方式的反应器，三是低压管壳式等温反应器。

单管折流式反应器已多年运行于合成氨厂的联醇装置，内件是在单管折流式氨合成塔基础上衍生出来的，其结构特点是：冷管长，换热面积大，下部换热器面积也较大，运行时轴向温差较小，零米温度较高，运行平稳；缺点是阻力较大，同平面温差较大，循环量也较大，催化剂使用周期较短。

低压管壳式反应器的结构特点：压力为5～8MPa，直径为

φ2000～φ4200mm，内装有φ38×2mm或φ48.3×2mm的双相钢材料的催化剂管，面积1302～2381m2，管内装催化剂，管外产2.7～3.9MPa饱和蒸汽，用于单醇装置。黑龙江化工总厂引进的双甲联醇装置，一

级甲醇塔采用这种反应器。其优点是管内完全是等温反应，用蒸汽压力调节温度，升温还原容易，操作平稳，操作压力低，压缩气体功耗少，并能副产2.7～3.9MPa饱和蒸汽（吨醇约产1t蒸汽），缺点是设备造价较高，装填催化剂较困难。

多段轴径向反应器，其结构特点为：（1）4～5个反应段，其中有一段为内冷式换热，其他均为冷激绝热式；（2）设置塔外换热器，塔内没有换热器或换热面积很小；（3）设置前置式或后置式蒸汽热回收器；（4）三个段为径向段；（5）自卸催化剂。多段轴径向反应器的优点是：（1）各段绝热温升控制5℃左右，基本上沿着最适温度曲线进行反应，同平面温差在3℃以内；（2）循环量较小，阻力小，为0.3～0.4MPa；（3）操作弹性好，适用于不同的醇氨比；（4）结构比较简单，适用于高、中压大直径（φ1200mm以上）联醇塔使用；

（5）装卸催化剂容易。

我公司设计的醇化反应器对不同的醇氨比其内件结构不一样：产醇量大的内件和以净化为目的的内件设计方式是不一样的，前者尽量提高反应效率，减少循环机的开启量。后者较多地注意提高转化率和充分利用热能。

总的来说，对甲醇化塔的设计我公司注重降低塔的阻力。因为，采用此种净化方法，工艺气体要经过二到三个催化剂床，每床层都存在阻力降，如果不尽量降低阻力，则会增加压缩机的电耗，对节能不利。我们的控制指标是醇烃化系统和双甲系统两个部分总的阻力降应不能超过1.5MPa。