MTO级甲醇含水量高的原因分析及对策
韩 烨1， 秦 超1， 梁旭辉1， 王军龙1， 詹小军2
（1.陕西延长中煤榆林能源化工有限公司， 陕西 靖边718500；2.陕西陕化煤化工集团有限公司， 陕西 华县714100）
［摘 要］陕西延长中煤榆林能源化工有限公司1 800 kt/a甲醇联合装置所产甲醇(MTO级）水含量高，需外购精甲醇进行掺混以满足DMTO装置进料要求，分析认为转化气中CO2含量高是导致产品甲醇水含量高的根本原因，针对问题提出工艺操作优化措施以及改造建议。
［关键词］ 甲醇联合装置；MTO级甲醇；水含量；转化气；CO2含量；优化措施；改造建议
［中图分类号］TQ 223.12+1［文献标志码］B［文章编号］ 1004-9932（2016）01-0059-02
陕西延长中煤榆林能源化工有限公司1 800 kt/a甲醇联合装置以煤和天然气为原料生产甲醇，装置自2014年7月开车以来，所产甲醇（MTO级）含水量偏高且大幅波动，达不到DMTO装置的进料要求，影响烯烃装置的平稳运行。
1 装置运行状况
目前，甲醇联合装置气化炉系统煤浆负荷为120 m3/h，净化后的煤基合成气量约144 000 m3/h；天然气蒸汽转化系统原料天然气负荷为75 000 m3/h，转化气量约340 000 m3/h。合成装置甲醇产量为210 t/h，含水量9.3%左右，且波动幅度较大。为满足DMTO装置的进料要求（要求甲醇含水量≤8%），操作上采用自产甲醇和外购精甲醇掺混的方式稳定并降低DMTO装置进料甲醇含水量。当前DMTO装置甲醇进料量223 t/h（折纯），其中精甲醇掺混量为50 t/h，经掺混后进料甲醇含水量保持在7.5%左右。DMTO装置进料甲醇掺混流程如图1。
图1DMTO装置进料甲醇掺混流程简图
甲醇合成系统自产甲醇（MTO级）进入甲醇中间罐区储槽731V08A/B，当储槽达到高液位后，自产甲醇经产品输送泵731P04A/B加压送往储运罐区191AV04A/B（最高库存13 221 t，最低库存2 034 t）；外购精甲醇卸车通过输送泵168P02进入甲醇罐191AV04C，精甲醇通过191AV04C出口管线上的阀门现场调节掺混量。自甲醇联合装置运行以来，储运罐区甲醇掺混调节阀开关频繁，同时由于各罐液位实时波动，掺混调和操作困难，掺混精甲醇量不易控制，造成进料甲醇含水量波动，给DMTO装置的操作带来一定的难度，影响其平稳运行。
2 MTO级甲醇含水量偏高的原因分析
从甲醇合成化学反应方程式来看，反应过程生成的水主要来自于CO2与H2的反应，但是甲醇合成气中又必须要有一定量的CO2，因为CO与H2反应会放出大量的热，床层温度不易控制，而CO2与H2的反应则较为温和，有利于调节床层温度，防止超温，保护铜基催化剂，延长其使用寿命，而且CO2的存在一定程度上抑制了二甲醚的生成，若甲醇合成气中没有CO2，催化剂活性处于不稳定区，催化剂会在运转几十小时后很快失活。所以，CO2是催化剂活性中心的保护剂，不能缺少。在甲醇合成气中CO2浓度小于4%以前，CO2对时空产率的影响呈正效应，可促进CO合成甲醇，自身也会合成甲醇；但若甲醇合成气中CO2含量过高，就会因其强吸附性而占据催化剂的活性中心，阻碍反应的进行，使时空产率下降，同时还会使合成气中的CO和H2浓度降低，从而降低反应速度，影响反应平衡，最终使甲醇合成反应生成大量的水。一般地，生产中甲醇合成气中CO2含量控制在3%～5%较为合适。实际生产过程中甲醇合成气氢碳比按照以下关系确定：（H2-CO）/（CO+ CO2）=2.05～2.15。
本装置中煤基合成气中CO2含量仅为0.2%，而转化气中CO2含量高于设计值7.08%，这是导致甲醇合成系统产品水含量偏高的根本原因。另外，甲醇合成系统后工段虽然采用了多效蒸发，但其主要目的是去除粗甲醇中残留的溶解气体及少量低沸物，以及降低金属杂质含量，而对甲醇中的水分脱除量较小。
3 转化气中CO2含量偏高的原因分析
天然气蒸汽转化系统以天然气为原料生产甲醇合成气，其设计规模相当于900 kt/a甲醇装置生产所需的合成气。经观察，转化系统的操作直接影响甲醇产品的水含量，其对应关系见表1。
更多内容详见《中氮肥》2016年第1期