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新联醇工艺和JJD低压联醇塔 谢定中 湖南安淳高新技术有限公司 合成氨联产甲醇简称联醇。联醇是我国1966年试验成功的独特工艺，现在我国以联醇工艺生产的甲醇达464万吨，联醇企业多达178家。成为我国甲醇产业一支重要的力量。我国联醇装置的特点是规模小，一般都在5万吨～10万吨左右；醇氨比较小，多在“1”以下；合成压力基本为12.0Mpa，热回收效率低，能耗高。如何发挥联醇的产能并进一步扩产，如何降低联醇的能耗，如何降低成本使联醇产品在市场上更具竞争力，解决这些问题的关键是如何选择甲醇反应压力和反应器。这是本文讨论的主题。 1. 中压联醇的缺点 中压联醇，即在合成氨生产流程中的铜洗工序之前串装一套完整甲醇合成装置，其合成压力与铜洗压力相等。生产过程中，根据整套装置氨和醇比例，控制原料气H2、N2、CO、CO2的比例，在12.0MPa下生产出甲醇，余下气体在同一压力下，经过铜洗、精制，使CO+CO2降至30ppm以下，再加压送氨合成。 传统中压联醇在我国已有40多年历史，为我国甲醇工业做出了不可磨灭的贡献，几十年的实践，也发现中压联醇的许多缺点。 1.1中压联醇压力为12.0MPa左右，压力高，压缩气体功耗大，吨醇电耗高。 1.2中压联醇合成塔，均为气气换热式，如冷激式、冷管式、中间换热式等几种，由于甲醇反应热大，气体比热小，反应热不易移走，温升大、波动大。甲醇催化剂活性温度区间小，操作难度大。反应基本上在催化剂活性的高温端（250℃～280℃）进行，催化剂容易失活衰老。一炉催化剂最短的使用时间只有半年。 1.3中压联醇如回收反应热，流程长，回收率低，吨醇回收低压蒸汽只有300kg～500kg，因而中压联醇冷却水量较大。 1.4中压联醇串铜洗，如净醇率不高，气体带醇而易引起铜洗带液。 2. 低压联醇工艺及功耗 自高铜甲醇催化剂问世以后，甲醇合成由先前30.0MPa逐步降至12.0MPa、8.0MPa和5.0MPa，当今的单醇（即不与合成氨联产）合成压力均选择在5.0MPa～8.0MPa。实际运行中压力低至3.5MPa到4.0MPa，低压联醇也就应运而生，在原中压联醇流程中的六段压缩机的四段出口，插入新的甲醇合成系统（进口压力为4.3MPa），中压联醇保持不变，后串铜洗或烃化，即成为新的低压联醇。 压缩机一、二、三段 压缩四段 压缩机六段 压缩机五段 图1系统方块流程 采用低压联醇工艺之后，90%～95%甲醇在低压合成分离，5%～10%甲醇在中压合成分离，从中压醇化出来的气体中CO+CO2约为0.05%～0.2%，然后进入同级压力的烃化，将CO、CO2变为烃化物分离，烃化气中CO+CO2≤10ppm经过六段压缩后送氨合成。 低压联醇工艺中，因为90%～95%甲醇在4.0MPa下合成分离，因此压缩原料气功耗大为降低。 联醇压缩机多为六段机，一般联醇压力为五段出口压力，即13×106Pa，如甲醇合成在四段出口即4.5×106Pa，则进五段气量减少，五段压缩功耗减少，醇氨比越高，气量减少越多，功耗越少。 L L——压缩机某段功耗，kwh； P1、P2——压缩机某段进、出口压力，10-5Pa； V1——压缩机某段吸气量，Nm2/h； M——压缩机多变指数。 例如：合成氨产量为10万吨，醇氨比为1.5:1，联醇产量为6.66万吨/年，小时产醇9.25吨。进合成系统气量63288Nm2/h；醇后气量41308Nm2/h。 六段压缩机的四段出口压力43×106Pa，五段出口压力127×106Pa，这样，中压联醇改为低压联醇，原在五段合成甲醇，现在四段合成甲醇，进五段气量减少 63288——合成前原料气量，Nm2/h； 41308——合成后醇后气量，Nm2/h； 压力降低，进口压力P1 43×106Pa降为34×106Pa（0.791P1）,出口压力P2由127×106Pa降为90×106Pa（0.71P2）。 五段功耗为： 由此式可看出，五段功耗只有原来的52%，实际上五段压力降低也使六段压力随之降低，节能效果应更好。 考虑压力对甲醇合成利弊，降低压力，以减少压缩功率，采用低压高活性高铜含量催化剂，在低压下反应速度很快，实际合成率高，故采用低压合成甲醇工艺。 低压合成甲醇，压力从4.0MPa至8.0MPa，究竟选用低端还是选用高端？目前铜系低压甲醇催化剂，其活性温度范围是210℃至280℃，一般选择在250℃运行，此时，做为冷却介质的饱和水汽温度应≤250℃则其相应蒸汽压力为≤3.9MPa，反应压力应选在3.9MPa左右为好。如果反应压力高，为保持管内外压差一定，必须将饱和水汽压力和温度提高，则反应温度将接近280℃温度高端运行，催化剂容易老化。如果不提高蒸汽压力，只是工艺压力等级提高，则管内外蒸汽系统与工艺气系统压差增大，对设备材质、制作