纯氧二段炉在甲醇生产中的实际应用

一、前言

大庆油田甲醇厂由上海化工设计院设计采用传统的高压法生产技术，即以天然气为原料、一段蒸汽转化、压缩、25MPa高压合成、双塔精馏制甲醇的生产路线， 原设计规模为6万吨/年，投产后经不断改进完善，1995年产量达标。为提高工艺技术水平、降低能耗，2000年以原装置为基础进行节能扩产改造，采用纯氧二段炉、蒸汽透平驱动、低压合成、三塔精溜制取甲醇的生产路线。新工艺采用上海国际化建工艺包，由中国成达化学工程公司承担工程设计。扩能改造后的装置生产能力可以达到年产10万吨甲醇。

由于采用了较先进的工艺技术及扩大规模，提高了设备、原料利用率，改造后的装置各项单耗明显下降，单位成本明显降低，规模效益显著，各项技术经济指标均明显提高，装置总体水平达到国内领先地位。

二、纯氧二段转化炉的工艺原理

三、纯氧二段转化炉的应用效果

1.纯氧二段炉与一段炉的差异

一段转化炉炉管多、管径细，在更换催化剂时，需将每根管内催化剂抽出，在经过空管测量压差，检查是否有堵塞现象才能装填新催化剂。在装填催化剂时也比较复杂，由于炉管长，防止催化剂摔碎，故需将催化剂装在帆布料袋中，用尼龙绳缓慢送入炉管底部触媒托盘上，向下抖动使触媒全部装入炉管内，拉回帆布袋，为防止催化剂架桥，装填过程中轻轻振荡炉管。每装填一次后要用测深米尺测定剩下高度，如此反复进行将炉管全部装填完，再次对炉管进行压差检测。二段炉在更换催化剂时相对比较简单， 二段炉成筒型，内径粗，故在更换上比较方便、省时。

2.纯氧二段炉运转效果

通过计算在同等投料量的情况，有了纯氧二段炉后，比以往多产甲醇0.9t/h，一年下来能多产7776吨，从而说明纯氧二段炉转化率高。二段炉与一段炉出口转化气各组分进行比较，见表二。

通过比较可看出，二段炉出口甲烷含量比一段炉出口低，有效组分CO比较高，从而说明纯氧二段炉在甲醇装置中比一段炉转化的更完全。通过改造后的使用，我们总结出天然气的成本单耗降低15% ～ 20%； 转化率由一段转化法的97% 提高到99. 5%。

四、二段炉投入系统后的异常处理

1.原料气天然气中断

短时间中断，关闭氧气入二段炉调节阀组，确认跨线阀已关闭，同时打开进入氧气加热器的保护蒸汽调节阀（HIC1301），确认氧气放空调节阀全开；打开入二段炉原料气线保护蒸汽阀（F1308A），同时关闭入二段炉原料气天然气调节阀组及副线阀（FIC1304），打开氧气烧嘴事故蒸汽，防止设备超温。若是长时间中断，执行转化工序紧急停车操作规程。

2.氧气中断

短时间中断，首先打开氧气烧嘴事故蒸汽，同时打开氧气加热器保护蒸汽调节阀（HIC1301），关闭氧气入二段炉调节阀组，确认跨线阀已关闭，降低原压机送气量，然后关闭原料气天然气入二段炉调节阀组及副线阀（FIC1304），同时打开入二段炉原料气保护蒸汽阀（F1308A）；长时间中断，降低入界区天然气总量，执行二段炉停车操作规程。

五、总结

1.工业应用结果表明，纯氧二段炉的转化率高，副产中压蒸汽更多，使车间整套装置工艺蒸汽量的需求达到了自给自足，大大降低了成本单耗。

2.由于燃烧纯氧，操作温度比较高，故对设备材质要求比较高。