甲醇合成塔设备技术附件.docx
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甲醇合成塔设备技术附件
甲醇合成技术改造
甲醇合成装置
技术附件
让与方:
受让方:
第一章说明
第二章甲醇合成装置技术要求
第三章设计基础
第四章让与方工作范围
第五章设计分工、设计文件及技术会议
第六章性能保证
第七章技术改造方案
第八章联系方式
第一章
说明
20万吨/年合成装置合成塔为林达生产的均温型气冷塔运行周期已达到10年,运行性能下降现对其进行改造,要求在前系统不变的情况下对合成装置重新设计达到提高产能降低消耗的效果。
项目所在地气象条件:
本地区属半湿润半干旱地区。
春风大,夏雨勤,秋霜早,冬雪长。
当地自然、气象条件见表。
自然、气象条件表
序号
自然、气象要素
单位
数值
备注
1
海拔
M
626~631
逐渐降低
2
气温(干球温度)
℃
2.1
年平均气温
℃
-0.6
2.2
极端最高气温
℃
35.7
2.3
极端最低气温
℃
-50
2.4
最热月(7)平均气温
℃
21.0
2.5
最冷月
(1)平均气温
℃
-26.9
2.6
最热月(7)平均最高气温
℃
27.1
2.7
最冷月
(1)平均最低气温
℃
-43.5
3
相对湿度
3.1
年平均相对湿度
%
60
3.2
最热月(7)平均相对湿度
%
65
3.3
最冷月
(1)平均相对湿度
%
68
3.4
年平均水气压
Pa
5.5
4
大气压
4.1
年平均气压
hPa
943.6
4.2
夏季平均气压
hPa
936.6
4.3
冬季平均气压
hPa
950.8
5
降雨量
5.1
年平均降雨量
mm
250.7
5.2
日最大降雨量
mm
25.0
5.3
小时最大降雨量
mm
17.7
6
雪
6.1
最大积雪深度
cm
20
6.2
基本雪压
kN/m2
2.0
7
风向、风速
7.1
年最多风向及频率
%
W,17
7.2
夏季最多风向及频率
%
E,18
7.3
年最多风向及频率
7.4
最大风速
m/s
22.3
7.5
年平均风速
m/s
2.2
7.6
基本风压
kN/m2
0.65
8
其他
8.1
最大冻土深度
cm
285
8.2
冻结日期
10月8日
8.3
解冻日期
5月27日
8.4
年日照时数
h
2858
8.5
年平均雷暴日数
天
17
8.6
年均蒸发量
mm
1338.8
8.7
平均雾松日数
天
16
8.8
地震烈度
6
第二章甲醇合成装置技术要求
2.1装置技术要求
2.1.1装置生产能力
更换反应器后,甲醇合成装置目前的生产规模可提升为精甲醇22万吨/年,生产能力可以达到27.90t/h的精甲醇(甲醇浓度大于99.9%)。
若能提高新鲜气量,改造后甲醇合成系统可以满足30万吨/年产能。
确保环保条件、较低的污染物排放量,以及保证工厂装置能够满负荷长周期连续稳定生产。
2.1.2原料气体
本装置的原料气体为恩德气化炉所产,半水煤气经常压湿法脱硫,低温耐硫变换,变压吸附,精脱硫后得合成新鲜气,其规格见第3.3所列。
2.1.3产品
本装置的产品为粗甲醇,规格见第3.2.1所列。
2.1.4装置技术要求
让与方提供的甲醇合成装置工艺技术应满足下列要求:
1)推荐的工艺技术,应有5年以上的工业化成功运行经验。
2)装置投资较低。
3)装置自动化水平高,操作方便,操作弹性较大。
4)副产蒸汽压力不低于2.5MPa(g),同时配套减温减压装置,降压至0.6Mpa并入低压蒸汽管网。
5)提供的工艺要能够适应本项目的原料条件和自然条件以及环保要求,要留有足够的操作弹性,工艺技术条件要温和。
6)卖方应保证买方工厂的高度安全可靠性和工艺的可操作性。
2.2仪表及自动控制
甲醇合成装置采用DCS集散控制系统在集中控制室内实现集中检测和控制。
第三章设计基础
3.1装置能力
3.1.1操作时间
年操作时间:
8000小时
日操作时间:
24小时
3.1.2装置能力
升级改造后,甲醇合成反应器的生产能力为30万吨/年。
新增加的气气换热器按30万吨/年规模进行设计。
3.2产品规格
3.2.1粗甲醇
按目前生产工况,本装置的产品粗甲醇指标如下表:
净CH3OH流量:
≥28.18t/h
粗甲醇中C2H5OH含量≤500ppm
粗甲醇中水含量≤5%
温度:
40℃
压力:
0.5MPa(a)
3.2.2弛放气
惰性气含量:
~55%(可调整)
压力:
系统压力
温度:
40℃
3.2.3闪蒸气
温度:
40℃
压力:
0.5MPa(a)
3.2.4饱和蒸汽
压力:
2.5-4.0MPa(a)
3.3原料气体规格
本装置的原料气体为恩德气化炉所产,半水煤气经常压湿法脱硫,低温耐硫变换,变压吸附,精脱硫后得合成新鲜气,温度:
40℃,压力:
1.7MPa(g)
规格:
成分
含量
H2,%(V)
65
CO,%(V)
22
CO2,%(V)
8
CH4,%(V)
3
N2,%(V)
2
Ar,%(V)
0
H2O,%(V)
0
总硫
<0.01ppm
第四章让与方工作范围
4.1概述
让与方根据受让方的技术要求和设计基础,提供符合要求的专利技术和相关技术改造方案,并提供必要的售后服务。
4.2让与方工作范围
(1)提供甲醇合成装置的专利技术;
(2)提供甲醇合成装置的技术改造方案及设备技术协议;
(3)提供详细工程设计,包括但不限于工艺、设备、土建;
(4)完整的设备清单及所有设备成套图纸,包括电子版、纸质版蓝图;
(5)技术服务。
第五章设计分工、设计文件及技术会议
5.1概述
让与方提供合成装置的技术改造方案及详细工程设计,受让方审查和确认,同时完成基础土建工程、设备安装工程。
让与方对合成装置技术全面负责。
受让方派遣人员接受、审查和批准相关技术方案。
5.2设计分工
5.2.1让与方工作范围
⑴提供甲醇合成装置的技术改造方案及设备技术协议;
⑵提供详细工程设计,包括但不限于工艺、设备、土建;
⑶完整的设备清单及所有设备成套图纸(总图、带序号部件图),包括电子版、纸质版蓝图6份;
⑷让与方接到受让方通知后48小时内到受让方公司提供制造、安装、施工、开车阶段的现场技术、人员培训等服务;
(5)让与方提供安全评价报告,HAZOP分析安全仪表分析报告;
(6)提供汽包给水泵选型参数;
(7)提供给水,蒸汽管网设计图,管道设计参数。
5.2.2受让方工作范围
(1)受让方将派遣人员接受、审查和批准由让与方完成的技术改造方案;
(2)受让方将派遣人员接受、审查和批准由让与方完成的详细工程设计工作和基础工程设计;
(3)受让方根据让与方提供的技术改造方案、基础工程设计进行设备安装。
5.3设计文件
让与方向受让方提交的技术改造方案应能满足进行详细工程设计工作的要求。
工艺包中文本文件要求提供word格式,图纸要求提供AutoCAD格式。
5.4双方技术文件的提交方式、数量和时间
5.4.1让与方向受让方提交技术文件的数量
工艺包文件6套文集,2套CD光盘,设备整套蓝图6套及电子版图纸,基础工程设计和详细工程设计文件2套文集。
5.4.2让与方提交技术文件的时间
合同生效后第1个月内,让与方应向受让方提交初步改造方案。
5.4.3提交方式
买卖双方均以快件提交文集与CD并提供电子邮件,同时用传真通知对方。
5.5语言及交流
通讯件和技术文件采用汉语。
所有文件图纸及资料中的计量单位采用SI公制单位。
设计文件和图纸用Word2003、Excel2003、AutoCAD2007及以上版本软件编制。
5.6技术会议
5.6.1技术会议计划
合同生效后月数
会议名称
会议地点
合同生效后即进行
首次会议
受让方办公室
1
改造方案审查会
让与方办公室
1
基础工程设计审核会
受让方办公室
1
详细工程设计审核会
受让方办公室
5.6.2会议内容
5.6.2.1首次会议
在受让方、让与方双方合同生效后,在受让方办公室召开首次会议,会期1天,会议内容如下:
1)讨论并确定设计基础。
2)讨论并确定需供卖方审查的基础工程设计和详细工程设计文件。
3)双方需讨论的其他问题。
5.6.2.2详细工程设计文件审查
合同生效后第1个月,受让方完成基础工程设计文件的编制工作并交让与方审查,让与方在1周内将审查结果以书面形式通知受让方。
合同生效后第2个月,受让方完成详细工程设计文件的编制工作并交让与方审查,让与方在1周内将审查结果以书面形式通知受让方。
第六章性能保证
6.1性能保证基础
让与方将承担限于6.2所规定的数值的装置性能责任,假定:
(1)专利技术、相关技术改造方案和让与方的技术建议已经被受让方遵循并正确应用到详细工程设计、采购和建设中。
(2)合同装置已经按照让与方的指导和在让与方人员的监督下,进行了预试车、试车、投产和由受让方数量足够、技术熟练的人员操作。
(3)装置的原料气和公用工程按规定的供应,并且装置在50~110%进料的稳定条件下操作。
根据与让与方预先商定的程序,经让与方同意并在让与方人员的指导下运行72小时进行性能考核,确认性能保证值。
6.2性能保证
(1)甲醇产量目前生产能力22万吨/年,年操作时间8000小时;粗甲醇中净甲醇流量28.18t/h(正常值),精甲醇27.90t/h。
(2)副产中压蒸汽蒸汽压力2.5MPa~4.0MPa(G),副产蒸汽量1.0~1.1吨/吨甲醇,中压锅炉给水温度104℃。
(3)生产负荷在50~110%范围变动;
(4)催化剂使用周期:
在原料气达到净化指标、正常操作和催化剂质量保证的条件下,国内催化剂寿命三年,国外催化剂寿命五年。
(5)甲醇合成塔阻力≤35kPa。
(6)粗甲醇中乙醇含量:
≤500ppmwt%。
(7)吨甲醇新鲜气耗量(粗甲醇中的甲醇):
2288Nm3/h。
(8)保证改造后的合成装置运行与现有压缩机H871匹配性一致。
第七章技术改造方案
7.1反应器与工艺流程
反应器采用华东理工大学专利技术。
设备为专有设备。
甲醇合成催化剂可选用国内多家催化剂,也可使用国外催化剂。
回收的富氢气与新鲜气混合后进入压缩机新鲜气压缩段压缩,压缩后的气体进入精脱硫反应器将新鲜气中的硫脱除至<0.1PPM。
精脱硫后的新鲜气与经压缩后的循环气混合,混合气在换热器中与反应器出口气体换热,升温至约220℃左右,然后进入甲醇合成反应器。
在反应器内,气体径向流经催化剂床层,在催化作用下CO、CO2加氢合成甲醇,反应热传给催化剂床层内部的换热管中的沸腾水,产生蒸汽进入汽包,出反应器的温度约234℃,含甲醇6.3%左右。
反应器出口气在进出料换热器内经新鲜气混合气换热冷却后,进入水冷却器(利旧)将温度降到38℃以下,采用径向反应器其阻力减小至<35KPa。
系统阻力会大幅度减少,不但大大降低循环压缩机的动力消耗,而且压缩热减少新鲜气混合气的温度也会大幅降低,该温度越低,经进出料换热器换热后进入水冷却器的热负荷越少,循环水的消耗量也会大幅度降低。
经甲醇分离器后,粗甲醇经过低压闪蒸槽闪蒸后去精馏系统。
分离粗甲醇后的气体一部分少量气体作为弛放气,以控制系统中惰性气体的含量,其余部分气体进入循环压缩机加压后返回合成系统。
弛放气经洗涤后进入膜分离装置,渗透气为富氢气返回收系统,非渗透气送焚烧炉回收热量处理。
7.2合成工序设备
本项目为改造,现有设备尽量利旧。
根据现有设备,需更换反应器一台,增加汽包一个。
拆除原有开工加热器以及废热锅炉。
现有气气换热器换热面积为1050m2,偏小,需重新更换一台气气换热器。
通过计算,若按30万吨规模甲醇合成,所需气气换热器换热面积为2192m2。
原有水冷器换热面积为2310m2,现在所需水冷换热面积为1274m2,可以满足需要,无需变动。
闪蒸槽以及甲醇分离器可以利旧,无需变动。
7.3年产30万吨甲醇生产工况
目前生产情况新鲜气规格如下:
流量:
67500Nm3/h
组分
H2
CO
CO2
CH4
N2
组成,%
65
22
8
3
2
更换反应器的工况计算结果见7.4。
新鲜气中,CO2浓度较高,在更换反应器后,由于反应器的变化,操作参数也不尽相同。
新鲜气组成中CO2浓度可以降低,由于CO的转化率比CO2的转化率高,在总碳量不变的情况下,这样处理可以提高碳的利用率,适当增加甲醇的产量。
改变组成后的新鲜气规格如下:
流量:
64500Nm3/h(要达到年产30万吨规模,气量需增加至87000Nm3/h)
组分
H2
CO
CO2
CH4
N2
组成,%
63.38
29.22
2.17
3.14
2.09
7.3.1反应初期物料平衡
(1)各节点物料及组成
No.
01
02
组分
Nm3/h
mol%
Nm3/h
mol%
H2
55140.60
63.38
4394.11
72.17
CO
25421.40
29.22
210.28
3.45
CO2
1887.90
2.17
395.26
6.49
CH4
2731.80
3.14
597.54
9.81
N2
1818.30
2.09
489.37
8.04
Ar
0.00
0.00
0.00
0.00
CH3OH
0.00
0.00
0.00
0.00
H2O
0.00
0.00
2.24
0.04
total
87000.00
100.00
6088.80
100.00
t,℃
30.0
40.0
P,MPaG
1.70
6.75
M,kg/kmol
11.507
9.112
ρ,kg/m3
8.331
24.305
Mu,kg/(m.h)
0.0482
0.0449
Ld,W/(m.K)
0.08456
0.09407
CP,kJ/kg.K
2.57
3.38
Flow,kg/h
44662.6
2475.2
No.
1
2
3/4
组分
Nm3/h
mol%
Nm3/h
mol%
Nm3/h
mol%
H2
59534.71
63.95
115743.10
44.35
175277.80
49.50
CO
25631.68
27.53
15693.51
6.01
41325.20
11.67
CO2
2283.16
2.45
11799.42
4.52
14082.58
3.98
CH4
3329.34
3.58
66892.54
25.63
70221.88
19.83
N2
2307.67
2.48
49803.46
19.08
52111.14
14.72
Ar
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
CH3OH
0.00
0.00
1012.18
0.39
1012.18
0.29
H2O
2.24
0.00
55.81
0.02
58.05
0.02
total
93088.80
100.00
261000.00
100.00
354088.80
100.00
t,℃
30.7
40.0
40.0/220.8
P,MPaG
1.70
6.75
7.10/7.00
M,kg/kmol
11.350
14.153
13.416/13.416
ρ,kg/m3
8.218
37.753
37.616/23.517
Mu,kg/(m.h)
0.0478
0.0542
0.0533/0.0669
Ld,W/(m.K)
0.08488
0.06863
0.07334/0.09565
CP,kJ/kg.K
2.61
2.26
2.34/2.51
Flow,kg/h
47137.9
164808.9
211946.8/211946.8
No.
5
6
组分
Nm3/h
mol%
Nm3/h
mol%
kg/h
wt%
H2
120992.50
40.16
120876.80
42.46
10.41
0.04
CO
16440.46
5.46
16411.93
5.77
35.68
0.15
CO2
12577.39
4.17
12540.69
4.41
72.10
0.31
CH4
70221.88
23.31
70048.13
24.61
124.42
0.54
N2
52111.14
17.29
52057.64
18.29
66.91
0.29
Ar
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
CH3OH
27402.09
9.09
11652.23
4.09
22527.93
96.94
H2O
1563.25
0.52
1065.24
0.37
400.63
1.72
total
301309.00
100.00
284652.70
100.00
23238.08
100.00
t,℃
238.9
99.0
99.0
P,MPaG
6.90
6.85
6.85
M,kg/kmol
15.766
14.860
31.719
ρ,kg/m3
26.280
33.841
794.889
Mu,kg/(m.h)
0.0712
0.0598
0.0998
Ld,W/(m.K)
0.08508
0.07309
0.19128
CP,kJ/kg.K
2.41
2.27
2.21
Flow,kg/h
211944.6
188721.1
23238.1
G/L
0.8904
0.1096
No.
7
组分
Nm3/h
mol%
kg/h
wt%
H2
120848.20
44.33
12.99
0.03
CO
16403.66
6.02
46.02
0.12
CO2
12334.42
4.52
477.37
1.20
CH4
69873.55
25.63
249.46
0.63
N2
52024.05
19.08
108.92
0.27
Ar
0.00
0.00
0.00
0.00
CH3OH
1057.16
0.39
37682.66
94.71
H2O
58.29
0.02
1210.68
3.04
total
272599.30
100.00
39788.09
100.00
t,℃
40.0
40.0
P,MPaG
6.80
6.80
M,kg/kmol
14.157
31.631
ρ,kg/m3
38.039
797.161
Mu,kg/(m.h)
0.0542
0.4807
Ld,W/(m.K)
0.06866
0.20042
CP,kJ/kg.K
2.26
2.17
Flow,kg/h
172181.4
39788.1
G/L
0.8123
0.1877
No.
8
9
10
组分
kg/h
wt%
Nm3/h
mol%
kg/h
wt%
H2
12.99
0.03
139.97
16.29
0.39
0.00
CO
46.02
0.12
33.49
3.90
4.14
0.01
CO2
477.37
1.20
206.52
24.04
71.61
0.18
CH4
249.46
0.63
339.62
39.53
6.24
0.02
N2
108.92
0.27
85.35
9.93
2.18
0.01
Ar
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
CH3OH
37682.66
94.71
52.69
6.13
37607.29
96.67
H2O
1210.68
3.04
1.50
0.18
1209.47
3.11
total
39788.09
100.00
859.14
100.00
38901.31
100.00
t,℃
40.0
40.0
40.0
P,MPaG
6.75
0.40
0.40
M,kg/kmol
31.631
23.120
31.623
ρ,kg/m3
797.161
4.502
797.166
Mu,kg/(m.h)
0.4807
0.0617
0.4509
Ld,W/(m.K)
0.20042
0.04572
0.19860
CP,kJ/kg.K
2.17
1.55
2.21
Flow,kg/h
39788.1
886.2
38901.3
No.
11
12
13
组分
Nm3/h
mol%
Nm3/h
mol%
Nm3/h
mol%
H2
120848.20
44.33
5167.17
44.33
773.06
13.89
CO
16403.66
6.02
701.38
6.02
491.10
8.82
CO2
12334.42
4.52
527.39
4.52
132.13
2.37
CH4
69873.55
25.63
2987.62
25.63
2390.08
42.93
N2
52024.05
19.08
2224.42
19.08
1735.05
31.17
Ar
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
CH3OH
1057.16
0.39
45.20
0.39
45.20
0.81
H2O
58.29
0.02
2.49
0.02
0.25
0.00
total
272599.30
100.00
11655.68
100.00
5566.88
100.00
t,℃
40.0
40.0
40.0
P,MPaG
6.75
6.75
6.75
M,kg/kmol
14.157
14.157
19
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