大型甲醇装置Lurgi与Davy合成技术对比

大型甲醇装置Lurgi与Davy合成技术对比

杨振江

 [康泰斯（上海）化学工程有限公司，上海  201203]

[摘  要] 甲醇是重要的化工产品，也是重要的化工原料，其消费量仅次于乙烯、丙烯、苯，居有机化工基础原料消费量的第四位。现新建甲醇项目规模多在年产百万吨以上，选择一个好的工艺技术不仅可以降低投资、节约能耗，还可以使装置运行稳定、易于操作和维护。从工艺流程、主要技术参数、主要设备、能耗等方面对Lurgi和Davy的大型甲醇合成技术进行对比，使大家对此2种大型甲醇合成装置的碳转化率、氢转化率、能耗、投资有一个比较清楚的了解，为工艺技术的选择提供一些参考。

    [关键词] 大型甲醇装置；合成技术；Lurgi工艺；Davy工艺；技术参数；设备；能耗；对比

 [中图分类号] TQ 223.12⁺1  [文献标志码] B  [文章编号] 1004-9932（2017）03-0001-03

0  引  言

甲醇是重要的化工产品，也是重要的化工原料，在有机化工基础原料中，甲醇的消费量仅次于乙烯、丙烯、苯，居第四位。近年来，由于煤化工行业的迅速发展以及市场对甲醇需求的日益增长，新建甲醇装置的规模也越来越大，现多在年产百万吨以上，一些装置甚至达到1 800 kt/a。对于规模如此巨大的生产装置，其技术路线的选择至关重要，一个好的工艺技术不仅可以降低投资、节约能耗，还可以使装置运行稳定、易于操作和维护。

Lurgi与Davy是世界著名的甲醇合成技术提供商，其工艺路线也是当今的主流应用技术，以下以实际项目的工程设计数据为依据，从碳转化率、氢转化率、能耗、投资等方面对此2种工艺的甲醇合成工段进行对比（二者之粗甲醇精馏工段采用的工艺流程相同，故在此不作比较）^[1]，以供同行参考。

Lurgi与Davy工艺均采用低压气相法，即以CO和H₂为原料进行甲醇合成反应，主反应方程式为：

CO + 2H₂ = CH₃OH（g）-90.8 kJ/mol   （1）

当有CO₂存在时，CO₂按照下列反应生成甲醇：

CO₂ + H₂ = CO + H₂O（g）+41.3 kJ/mol   （2）

CO + 2H₂ = CH₃OH（g） -90.8 kJ/mol    （3）

即CO₂生成甲醇的总反应式为：

CO₂ + 3H₂ = CH₃OH（g）+ H₂O（g）-49.5 kJ/mol

由上述反应方程式可以看出，甲醇合成为强放热反应。

1   Lurgi工艺

1.1  工艺描述

1 000 kt/a Lurgi甲醇合成装置工艺流程见图1。原料合成气经两级压缩及精脱硫后与循环氢混合，进入气冷反应器与反应产物进行换热，换热后进入水冷反应器进行合成反应。2台水冷反应器为并联的轴向反应器^[2]，顶部设有一汽包对2台反应器连续供水，目的是移走反应热并副产中压蒸汽。反应产物经过换热、冷却后进入到粗甲醇罐中。粗甲醇罐的气相组分主要是H₂，一小股气相作为弛放气排出系统，其余气相通过循环氢压缩机升压后与原料合成气混合。汽包中时刻补充锅炉给水，汽包排污水进入低压污水罐中，污水罐副产低压蒸汽，其低压污水经冷却后排出界区。气冷反应器本质上是1台管壳式换热器，但在壳程填充了催化剂，由于甲醇合成是放热反应，反应产物在对合成气进行加热回收热量的同时，其自身温度的降低也有利于反应向正方向（生成甲醇的）进行。

     图1  1 000 kt/a Lurgi甲醇合成装置工艺流程图

1.2  物料衡算（表1）

    表1  1 000 kt/a Lurgi甲醇合成装置主要流股物料衡算            kg/h

更多内容详见《中氮肥》2017年第3期