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二甲醚合成塔催化劑床層超溫原因分析與對策

文檔作者：陳天富，陳子頎，廖雙文檔來源：四川瀘天化綠源醇業(yè)有限責(zé)任公司		點擊數(shù)： 9 1	更新時間： 2025年04月12日
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第 2期2012年 3月中 氮 肥M—Sized NitrogenousFertilizerProgressNo．2Mar． 2012二 甲醚合成 塔催化劑床層超溫原 因分析與對策陳天富，陳子頎 ，廖 雙(四川 瀘天化 綠源醇業(yè)有限責(zé)任公 司 ，四川 瀘州 646300)[中圖分 類號 ]TQ223．2 4 [文獻(xiàn)標(biāo) 識碼 ]B [文章編號 ]1004—9932(2012)02—0043—02四川瀘天化綠源醇業(yè)有 限責(zé)任公 司擁有 400kt／a甲醇、100kt／a二 甲醚及 16000in／h氧 氮氣的生產(chǎn)能力。其中 100kt／a二甲醚裝置是 以甲醇為原料 ，采用氣相催化脫水合成技術(shù)生產(chǎn)二甲醚 ，2006年 3月 16日建成投產(chǎn)。二 甲醚裝置在投產(chǎn)后 的運 行過程 中，合成塔床層 溫度極不 穩(wěn)定 ，頻繁出現(xiàn)超溫現(xiàn)象 ，嚴(yán)重時甚至造成裝置停車 。通過對二甲醚合成系統(tǒng)反應(yīng)器結(jié)構(gòu) 、流程及運行過程中發(fā)生床層超溫工況的分析 ，找到了引起床層超溫的原 因，并有針對性地實施了技術(shù)改造 ，保證了裝置運行 的穩(wěn)定性 ，創(chuàng)造了同類裝置長周期運行 282d的紀(jì)錄。1 合成 系統(tǒng)流程及反應(yīng)器簡介1．1 合 成 系統(tǒng) 流程二 甲醚合成系統(tǒng)流程簡圖如圖 1。圖 1 二 甲醚合 成 系統(tǒng) 流程 簡 圖1．2 二 甲醚合 成塔二 甲醚合成塔 為 固定床 立式反 應(yīng)器 ，內(nèi)置上 、中、下 3組冷卻盤管 ，冷卻盤管內(nèi)的冷卻介[收稿 日期 ]2011-08~9 [修稿 日期 ]2011-09—13[作者簡介 ]陳天富(1964一 )，男 ，從 事甲醇 、二 甲醚生產(chǎn)技術(shù)管理 。質(zhì)是 甲醇蒸氣 ，在催化劑床層中甲醇蒸氣與反應(yīng)物料呈錯 向流動，其作用是 調(diào)節(jié)合成塔 出 口溫度 ，也調(diào)節(jié)催化劑床層溫度 ，實際冷卻量依反應(yīng)熱而定 ，它是一個與二甲醚產(chǎn)量相關(guān) 的函數(shù)。冷卻盤管 內(nèi)冷卻介質(zhì)的流量 由手操器控制調(diào)節(jié) ，催化劑床層每層都有溫度指示 。2 合成塔床層超溫原 因分析2．1 合成塔 內(nèi)部構(gòu)件設(shè)計存在缺陷設(shè)計合成塔 內(nèi)上 、中、下 3組冷卻盤管主要集 中在塔的中部 ，這樣的布局使得合成系統(tǒng)在化工投料 、負(fù)荷或參數(shù)調(diào)整時 ，合成塔床層溫度較難控制 ，常常出現(xiàn)大幅波動 ，特別是催化劑上層反應(yīng)熱不易被移走 ，引起催化劑床層超溫 ，嚴(yán)重時引發(fā)溫度高聯(lián)鎖動作 ，造成裝置停車。2．2 催化劑床層催化劑的裝填高度偏高原設(shè)計催化劑床層催化劑的裝填高度偏高 ，特別是上層催化劑裝填高度偏高 ，離進(jìn) 口氣體分布器太近 ，使進(jìn)入上層催化劑床層 的反應(yīng)氣體分布不均 ，在開車投料初期負(fù)荷較低時 ，容易出現(xiàn)偏流 ，從而引起催化劑床層局部出現(xiàn)飛溫 ，催化劑床 層 上部 尤為 嚴(yán)重 ；另一 方 面 ，合 成塔 上 、中、下 3組冷卻盤管對整個催化劑床層溫度的調(diào)控能力有限，特別是上層產(chǎn)生的反應(yīng)熱不能被及時移走 ，這樣在操作過程中稍有不慎就極易造成催化劑床層超溫。2．3 合成 系統(tǒng)部分儀控調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計不完善因合成系統(tǒng)部分儀控調(diào)節(jié)系統(tǒng)在設(shè)計上考慮不完善 ，使得操作人員在參數(shù)的控制上比較難以把握 ，過多地依靠感覺 ，致使控制參數(shù)不穩(wěn)定且波動大 ，不能很好地實現(xiàn)快速 、精準(zhǔn)的控制 ，這也是引起床層超溫的一個主要原 因。比如 ：合成系統(tǒng)流程 中 (圖 1)，閥 9原為截止大 閥，在裝置運行時只能處于全開或全關(guān)狀態(tài) ，對冷卻氣量萬方數(shù)據(jù)· 44· 中 氮 肥 第 2期起不到調(diào)節(jié)作用 ；閥 7和閥 8原為截止大閥 ，當(dāng)合成塔進(jìn) 口溫度需要調(diào)節(jié)時 ，必須到現(xiàn)場手動憑經(jīng)驗操作 ；原設(shè)計沒有閥 6和返 回管線。 、3 對策與措施針對引起二甲醚合成塔床層超溫的原 因，利用 2006年 、2007年 、2008年 3次年度大修的機會 ，分批分次逐步有針對性地實施技術(shù)改造 ，改造取得了很好的效果 。改造后通過操作能有效地控制合成塔床層溫度 ，提高了合成系統(tǒng)操作的穩(wěn)定性 。2008年大修后裝置開車連續(xù)運行至 2009年度大修停車 ，創(chuàng)造了同類裝置長周期連續(xù)運行282d的紀(jì)錄。3．1 修改操作工藝參數(shù)針對合成塔 內(nèi)部構(gòu)件設(shè)計存在缺陷的問題 ，在不能對現(xiàn)有合成塔進(jìn)行改造 ，且也沒辦法進(jìn)行改造的情況下 ，通過修改操作工藝參數(shù)進(jìn)行床層溫度控制 。(1)針對二 甲醚裝置各種不同的生產(chǎn)負(fù)荷 ，在保障合成系統(tǒng)穩(wěn)定運行和保持一定 甲醇轉(zhuǎn)化率的條件下 ，制定 了各負(fù)荷下合成塔的最佳進(jìn) 口溫度指標(biāo) 。(2)從空速對甲醇轉(zhuǎn)化率的影響 (見表 1)可知 ：在二甲醚合成反應(yīng)壓力一定的情況下 ，空速在 0．5～1．5h～，空速對甲醇轉(zhuǎn)化率沒有明顯的影響；當(dāng)空速 >1．5h～，空速提高 ，甲醇轉(zhuǎn)化率將大幅降低 。為了追求高的甲醇轉(zhuǎn)化率 ，在合成反應(yīng)中選擇低空速操作 ，合成反應(yīng)生成熱不能及時從合成塔移走 ，容易造成合成塔 床層超溫 ，因此不能為了追求高的甲醇轉(zhuǎn)化率而單純地采取降低空速的方法 ，可適當(dāng)提高空速 ，選擇合適 的空速及操作控制方法 。表 1 空速對 甲醇轉(zhuǎn)化率 的影 響空速／h一 0．5 1．0 1．5 2．0 2．5甲醇轉(zhuǎn)化率／％ 84．7 84．5 84．5 81．9 78．6(3) 甲醇?xì)庀啻呋撍贫?甲醚的反應(yīng)式如下 ：2CH3OH ：- "CH3OCH3+H20根據(jù)甲醇?xì)庀啻呋撍铣啥?甲醚的反應(yīng)機理和催化劑特性 ，在合成塔工藝氣進(jìn) 口管線上配1根蒸汽保護(hù)管線 ，當(dāng)催化劑床層 出現(xiàn) 超溫時 ，通過加入部分中壓蒸汽來抑制 甲醇轉(zhuǎn)化生成二 甲醚的反應(yīng) ，減少反應(yīng)的放熱量來控制床層溫度。3．2 調(diào)整床層催化劑裝填高度在 2006年 100kt／a二 甲醚裝置初次投料開車成功后 的停車整改期間，與設(shè)計人員一起 ，通過對 100kt／a二甲醚裝置運行參數(shù)的分析，并結(jié)合 10kt／a二甲醚中試生產(chǎn)裝置的數(shù)據(jù) ，對原設(shè)計的 100kt／a二甲醚裝置催化劑床層裝填高度進(jìn)行調(diào)整 ，特別是降低 了上層催化劑 的裝填高度 ，避免 了因上層超溫引起的中、下層出現(xiàn)飛溫 ，取得了較好的效果 。3．3 對 合成塔 部 分儀 控 系統(tǒng)進(jìn) 行 改造在 2007年大修期 間，對合成 系統(tǒng)部分儀控系統(tǒng)進(jìn)行 了改造 ，同時對 主控室 DCS進(jìn)行相應(yīng)的技改組態(tài) ，提高了合成系統(tǒng)操作的穩(wěn)定性和安全性 ，大大減少 了合成塔床層超溫次數(shù)。(1)針對合成塔 冷卻盤管的工藝?yán)鋮s氣不好控制 、流量波動較大的問題 ，將截止閥 9與調(diào)節(jié)閥 1組合成流量分程控制 ，避免了在調(diào)節(jié)合成塔床層溫度手操遙控 閥2、3、4時 ，造成人塔工藝氣流量波動 ，導(dǎo)致 合成塔進(jìn) 口溫度 控制不穩(wěn)定 ，進(jìn)而影響床層溫度 ，引起床層超溫。(2)將 閥 7和閥 8由截止閥改成 手操遙控閥，并在 DCS上實現(xiàn)操作 與控制 ，較好地保證了合成塔進(jìn) 口溫度的穩(wěn)定 。(3)在工藝?yán)鋮s氣 返 回管線 閥 5前 ，增加返 回管線和閥 6至工藝氣進(jìn)換熱器前、閥 1后管線處 ，并將閥 5、閥6改為手操遙控 閥，以穩(wěn)定調(diào)節(jié)合成塔進(jìn) 口溫度和催化劑床層溫度。4 結(jié) 語通過對 100kt／a二 甲醚裝置合成系統(tǒng)實施一系列技術(shù)改進(jìn) ，徹底解決 了二 甲醚合成塔催化劑床層超溫問題 ，增加了裝置生產(chǎn)運行的安全性與穩(wěn)定性 ，特別是合成系統(tǒng) 的運行穩(wěn)定性得到 了很好的保障，超溫次數(shù)大幅度減少 ，更杜絕了因超溫造成的裝置停車，這表明采取的改進(jìn)措施是行之有效的。[參考文獻(xiàn)][1]應(yīng)衛(wèi)勇 ，曹 發(fā) 海 ，房 鼎業(yè) ．碳一 化 工 主要 產(chǎn) 品 生產(chǎn) 技 術(shù)[M]．北京：化學(xué)工業(yè) 出版社 ，2004[2]張海濤 ，應(yīng) 衛(wèi) 勇 ，等． 甲醇 脫 水制 二 甲醚 固定 床反 應(yīng) 器『J]．化工催化劑 及甲醇技術(shù) ，2003 (01)

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