降低甲醇装置天然气消耗的技术措施分析
摘要：利用天然气生产甲醇时，使用催化剂可以降低反应的活化能。 控制重整器烟气中的氧含量可以减少天然气的消耗，从而提高重整器的热效率。 本研究主要对甲醇装置降低天然气消耗的技术措施进行探讨和分析，希望能为相关人员提供参考。
随着气田的大规模开发应用，利用天然气生产甲醇的厂家不断增多，生产甲醇成本中天然气的消耗量已成为影响企业经济效益的重要因素之一。 中海建滔化工有限公司甲醇装置年产60万吨。 采用海南东方1-1气田高CO2、N2、低CH4产量（HHV22.8MJ/Nm3）的天然气为原料，综合能耗30.78GJ/Nm3。 吨，是国内甲醇生产装置能耗最低的，达到世界先进水平。 主要流程为：来自海上平台的天然气与蒸汽混合，在转化催化剂的作用下发生反应生成合成气，经压缩机增压后进入合成塔。 循环反应生成含有粗甲醇的混合物，然后通过蒸馏系统进行分离和纯化。 精制后的甲醇产品最终送至配套成品装置。 主要工艺特点：以高CO2、N2、低CH4的天然气为原料； 大型顶燃重整器； 一级蒸汽重整； 单机压缩； 单塔合成； 和双塔蒸馏。
1 选择合适的转化催化剂
在现代工业化甲醇生产装置中，选择高活性催化剂可以提高甲醇反应的转化率，降低企业能耗，延长设备使用寿命，保证甲醇装置生产的稳定性。 由于我厂原料为东方1-1气田天然气，CO2含量较高，平均在20%以上。 为此，采用镍钼加氢催化剂，其CO2和CO的甲烷化副反应速率比钴钼催化剂慢，有效避免了甲烷化反应引起的超温现象的发生。
2 减少燃料和天然气消耗
2.1 提高重整器热效率
生产甲醇时，天然气单耗为天然气/甲醇生产总量。 天然气总量包括燃料天然气和工艺天然气。 当装置负荷一定、工艺天然气量不变时，降低天然气消耗的关键是降低燃料天然气消耗。 提高重整器的热效率有助于减少天然气消耗。 ①控制重整器烟气含氧量。 如果烟气的过量空气系数太高，会增加烟气携带的热量，降低重整器的热效率； 过量空气系数太低，燃烧不完全，产生CO，进而导致燃油消耗增加，因此控制适当的过量空气系数值，对燃油消耗和热效率至关重要。改革者。 具体操作时，根据燃烧器旋塞的大小调节风门挡板。 根据实际运行情况，我们的装置一般将烟气中的氧含量控制在1.4%~2.0%左右。 此时可减少燃气使用量/h。 。 ②控制转化炉负压。 在高负压条件下，烟气流动速度快，携带大量热量，导致排烟温度升高，引风机转速较高。 如果烟气流动缓慢，负压就低，换热效率提高，排烟温度降低。 根据运行数据，当炉膛负压降低至-38.1Pa时，可减少燃气消耗。 我们的装置一般将炉膛负压控制在-28.3～-38.1Pa范围内。 此时，可减少燃气的使用量。 量为71Nm3/h。 ③ 提高燃气压力。 在一定范围内，提高燃气压力，扩大炉管加热面积。 当重整器出口温度稳定时，可以减少燃气消耗。 根据运行数据，当燃气压力增加时，燃气量可减少46Nm3/h。 ④ 提高混合物温度。 调节饱和蒸汽和过热蒸汽的流量，可以提高工艺蒸汽的温度，从而提高混合气体的温度。 根据重整器的设计和实际工况，我们的装置将重整器入口温度控制在560℃左右，从而减少了燃气用量。 的目标。
2.2 减少蒸汽使用量
当装置生产稳定、重整器出口温度稳定时，工艺生产获得的中压蒸汽来源于废烟锅。 因此，当蒸汽消耗量减少时，天然气作为燃料的使用量也会减少。 其作用在于：①减少锅炉水排放量。 锅炉排污水可以带走大量的热量。 因此，在满足锅炉水指标后，可采用连续排放控制方法，将转化、合成锅炉水的排放量控制在标准范围内。 这样不仅可以避免蒸汽的浪费，而且可以减少锅炉的供水量和锅炉加水量。 运行数据表明，将转化汽包排污率降低至2%可以增加蒸汽产量，从而减少燃气量。 ②提高蒸汽质量。 利用重整炉烟气余热，可以提高高压蒸汽的压力和后过热度温度，从而增强高压蒸汽的潜力。 这样，高质量的高压蒸汽可为压缩机和汽包引风机提供可靠的驱动力，从而减少中压蒸汽的消耗。 ③降低水碳比。 高水碳比有助于增强转化反应并抑制转化催化剂的碳析出。 但蒸汽消耗量也不断增加，从而增加了炉管的热负荷。 在满足工艺要求的同时，尽量降低水碳比和燃气消耗。 正常情况下，我的设备将转化反应的水碳比控制在2.75左右。
3 提高甲醇产量，减少损失
当重整气质量和转化负荷一定时，可以提高合成反应效率，减少合成精馏系统的甲醇损失，提高甲醇产量。 采用的技术措施如下：①控制合成反应温度、空速和压力，保证合成催化剂处于稳定的运行状态。 ②合理控制合成系统废气排放。 ③提高合成水冷、空冷效果，降低循环气温度，回收吹扫气，减少甲醇损失。 一般情况下，冷却后循环风温度控制在40℃左右。 ④降低预塔和主精馏塔的冷却温度，减少不凝气体排放，减少甲醇损失。 一般情况下，蒸馏甲醇的温度控制在40℃左右。 ⑤注意主精馏塔甲醇醇含量的控制，减少甲醇外流损失。 将主塔底部水的酒精含量控制在0.1%以内。 ⑥调节主塔回流量和热量，保证主塔热量处于平衡状态，汽液负荷状态稳定。 当产品合格后，可减少回流，以提高产品提取率。
4、注重设备技术改进
4.1循环水系统优化改造
循环水冷却塔是现代大型工业装置中重要的冷却散热设备之一。 实际生产中，为了保证冷却水塔的冷却效果，一般采用6KV电机来驱动风扇叶轮进行散热，所选电机的功率会更大。 ，不仅浪费电能，而且造成更大的噪音污染。 利用水轮机带动叶轮散热对传统冷却水塔的节能改造，就是充分利用循环水回水系统的剩余能量来驱动风机转动，从而达到风机的设计转速和风量，省去原有6KV电机及附属设备，节省电力。 和维护费用，从而取得可观的经济效益。 将循环水系统改造为4000t三风机冷却塔。 单台冷却塔电机耗电量为117.8Kw/h。 按全年工作时间约8000小时计算，每年可节省成本约100元。 改造后的循环水系统示意图如图1所示。
4.2 增设膜分离装置
合成催化剂的活性在合成中后期开始下降，随着合成催化剂活性的下降，弛豫气体的量增加。 在催化剂合成后期，由于PSA系统设计负荷限制，多余的吹扫气只能送去转化为燃料气进行燃烧，造成H2资源的巨大浪费，甲醇减少生产，并排放大量温室气体。 为了减少H2的损失，优化合成系统的反应，提高装置的效率，增加甲醇的产量，增设了膜分离装置。 经实际计算比较，回收弛豫气中的氢气可增加精制甲醇1吨。 据生产数据显示，该合成催化剂使用3年，2016年通过膜分离系统可额外回收约9504万标方氢气，三年内可累计增加精制甲醇约13680.9吨。 由于吹扫气体中的H 2 已被回收，所以吹扫气体的热值降低。 膜分离投入使用后，该装置可降低消耗0.21GJ/t。
添加膜分离装置示意图如图2所示。
5 结论
节能减排、降低成本、提高效率是企业生存的基础。 通过分析降低甲醇装置天然气消耗的各种技术措施，可以指导甲醇生产的优化，从而创造更好的经济效益和社会效益。