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天然气制甲醇工艺技术总结中化二建集团有限企业王瑞军工程名称内蒙古天野化工油改气联产20万吨/年甲醇项目工程地点内蒙古呼和浩特市动工日期2023年5月竣工日期2023年11月投资金额约6亿元人民币1甲醇装置简介
1.1内蒙古天野化工集团为调整产品构造，开拓碳一化工领域产品，增强企业参与市场的竞争能力，处理企业生存发展问题，以天然气取代重油为原料，采用非催化部分氧化技术对既有日勺30万吨/年合成氨生产装置进行技术改造，同步增建一套以天然气为原料年产20万吨的甲醇装置
1.2本项目由中国五环科技有限企业设计，中化二建集团有限企业承建所采用的技术均为国产所选用的设备除三台天然气压缩机组为进口外，其他均为国产设计日产甲醇667吨，日耗天然气608500立方米装置采用变频电机驱动离心式天然气压缩、
2.5MPa补碳一段蒸汽转化炉、蒸汽透平驱动离心式合成气压缩机、
8.0MPa林达均温合成塔、三塔精微、普里森膜分离氢回收、MEA二氧化碳回收工艺此外还为合成氨配套一台蒸汽透平驱动离心式天然气压缩机2甲醇装置工艺特点
2.1天然气压缩工序天然气压缩工序是将
1.25MPa A天然气压缩至蒸汽转化规定的压力
2.85MPaA0转化管:0135X12200,216根，材质为HP-Nb数量1座转化气废热锅炉E01210型式列管式，水平布置规格0内1700X9500换热管032X5,L=6000,604根，材质为12CrMo管侧操作压力
2.
292.26MPa A〜壳侧操作压力
10.7MPa A重量
47.61T管侧操作温度850350℃〜壳侧操作温度:313℃换热面积308m进气温度40℃进气压力
2.IMPaA2数量1台402143Nm3/h总排气量487798Nm3/h合成气压缩机K01301排气压力
8.0MPaA型式离心式，蒸汽透平驱动主蒸汽温度495℃进气量75900Nm3/h补气量:蒸汽流量31500kg/h补气温度40℃汽轮机功率9600kW压缩机轴功率8078kW数量1套主蒸汽压力
10.0MPa A汽轮机转速10341rpm规格
①
3.8米，总高约14米压缩机转速26199rpm重量132T型式填料塔规格
61.9米，总高约21米甲醇合成塔R01401型式管式等温反应器催化剂装量C30248m3数量1台操作压力塔顶
0.13MPaA,塔底
0.16MPaA重量
16.52T数量:操作温度塔顶79℃,塔底
82.5℃型式填料塔规格02米，总高约
28.8米操作温度塔顶122℃,塔底
132.8℃操作压力塔顶
0.68MPa A塔底
0.70MPaA加压精储塔C01602量
39.89T常压精储塔C01603操作压力塔顶
0.HMPaA,塔底
0.13MPaA型式:填料塔规格
02.6米，总高约
33.6米重量:
37.83T数量1台操作温度塔顶
66.塔底93℃回收塔C01604操作压力塔顶7℃,型式填料塔规格
1.2米，总高约
22.85米操作温度塔顶64℃,塔底
101.7C
0.101MPaA,塔底
0.HMPaA重量
15.5TCO2吸取塔C01701型式填料塔，分上下两段，上段为水洗涤段，下段为胺液吸取段规格力
4.8米，总高约
42.4米上段两段不锈钢填料，每段高6m烟道气入塔温度43℃贫液入塔温度40℃吸取塔顶操作压力O.lOMPa A数量:1台下段一段不锈钢填料，高5m下段为气提段上段两段不锈钢填料，每段高5m烟道气出塔温度40℃富液入塔温度104C富液出塔温度55℃再生气出塔温度97℃重量133T重量
81.278TCO2再生塔C01702分上下两段，上段为回流液洗涤段,规格
63.8米，总高约
32.1米高3m下段3块浮阀塔板烟道气入塔温度150C贫液出塔温度113C洗涤冷水入塔温度32℃再生塔顶操作压力
0.15MPa A烟气冷却塔顶压力
0.089MPa A数量1台数量1台烟气冷却塔C01703型式填料塔，一段不锈钢填料，进气温度40℃规格©
4.8米，总高约
19.5米排气压力
3.OMPa A烟道气出塔温度35℃电机功率1250kW洗涤热水出塔温度43℃数量2套，一开一备重量
66.6TCO2压缩机K01901型式四级往复式，电机驱动进气压力110kPaA火炬构造形式渡锌钢管三角架，排气筒直径6900毫米，高75米重量HOT7关键施工部位及重要施工措施
7.1大型塔、换热器及火炬吊装本装置的大型塔、换热器及火炬吊装采用160T、170T及50T吊车就可以完毕较高、较重的塔安装，采用在地面分段预制，在空中分段组焊的措施完毕火炬也采用分段预制,再用大吊车空中组对连接在上述设备吊装前，尽量把设备附属aI内件支撑件和梯子、平台安装好一起吊装以防止此后高空安装这些部件的不安全原因
7.2压缩机组安装本装置选用的天然气压缩机为德国阿特拉斯厂生产的I离心式压缩机，构造形式为压缩机与增速机结合为一体，压缩机涡壳用螺栓固定在增速机壳体上，压缩机叶轮安装在增速机时伸出轴上，机组油箱则作为增速机的底座其中原料天然气压缩机为电机驱动，合成氨原料天然气和甲醇合成气压缩机均为汽轮机驱动，汽轮机分别为美国和西门子生产整个机组构造紧凑，占地面积小，管道少，施工简便该形式压缩机为我企业初次安装二氧化碳压缩机为上海大隆压缩机厂生产的对置式四级压缩机，现场组装二氧化碳真空压缩机为纳西姆企业生产的回转式压缩机，整体安装该形式压缩机我企业有较成熟的施工经验压缩机组日勺吊装均运用室内桥式起重机完毕，最大部件不大于桥式起重机的容许起重量
7.
2.4压缩机组安装应严格按照随机技术文献和在厂家技术人员的指导下进行，同步执行现行施工与验收规范日勺有关规定
7.
2.5压缩机所选的快凝无收缩高强度灌浆料，应按照技术文献和出厂试验汇报的规定进行试验，并应经机组厂家技术人员确认灌浆时要注意排尽空气
7.
2.6压缩机找平须采用斜垫铁或螺丝千斤压缩机组找正和对中须采用“三块百分表找正法”或“激光对中仪找正法”电机驱动的压缩机组应当先找正、找平压缩机，再以压缩机为基准找正电机；以汽轮机驱动的压缩机组应当先找正、找平汽轮机，再以汽轮机为基准找正压缩机
7.
2.7压缩机组找正、找平分为粗找正、找平和精找正、找平对中也分粗对中和精对中联轴器精对中时必须考虑机组运行时热膨胀的影响，还要在机组装满油或在油箱上加与油相似质量的J配重时进行
7.
2.8机组配管不得使机组承受较大的力量，要重视管道支架的安装，还要考虑管道热膨胀问题管道施工应高度关注清洁问题，尤其是润滑油管道管道焊接应采用氨弧焊或筑弧打底电焊盖面假如发既有设计不合理的状况，应当及时提出，经设计同意修改，不得将错就错
7.
2.9整体到货的压缩机，应当在联轴器对中前和润滑油管道油洗结束后拆检清洗轴承等摩擦部位，并测量记录轴承间隙等数据
7.
2.10润滑油管道油洗应在机组安装完毕，电气具有使用条件下进行在管道进入机组前加过滤网，正常启动油系统进行油循环，定期清理过滤器和过滤网，直到油系统内杂质含量符合规定为止1机组试运转应按照随机技术文献规定进行，同步参照现行有关施工规范电机驱动日勺机组，先试电机；汽轮机驱动时机组，先试汽轮机；电机和汽轮机试运转合格后，在带动压缩机一起试运转压缩机试运转采用空气介质时，如与工作介质密度不一样，要计算试运转负荷
7.3转化炉安装及炉管（ZG45Ni35Cr25NbM钢）焊接在以石油天然气为原料进行化工生产的装置中，转化炉作为生产的J龙头肩负着将甲烷气高温分解反应的关键设备，广泛应用与生产中，其安装工作历来作为施工重点受到高度重视转化炉是由钢构造外壳、炉管、集气管、烧嘴、换热器构成，炉内衬耐火材料，炉外采用保温转化炉形式多样，按照机构形式可分为方箱形、梯台形、直立形等；按照燃烧方式可分为顶烧式、底烧式、侧烧式及混合燃烧式等；按照工艺类型分为一段炉和二段炉，一段转化炉炉膛出口温度一般到达850c左右，二段炉出口温度可达1400左右℃o转化炉时构成一般有辐射段、对流段、送风系统、引风系统、废热回收系统转化炉具有体积大、构造复杂、设备重量重安装位置高、各工序专业高度交叉作业多、施工一般工期较长、受季节影响大等特点，使得施工具有一定的难度
7.
3.4施工内容一般包括基础、炉体钢构造、热管系统、燃烧系统、热能回收系统、自动控制系统等的安装及内衬施工施工中根据施工图，钢构造先期安排工厂化预制，绘制钢构造预制图，尽量加大预制深度,保证制造质量，有效缩短现场安装工期、减少现场占地，加紧工程进度，减少工程成本构造预制件运到现场后，按照构造布置特点进行分片组装、分片校正、分片吊装、整体调整、对称焊接的安装措施，减少高空作业量，保证施工质量，提高工作效率对流段换热设备在地面尽量制导致模块形式后进行分段吊装，可以保证质量，加紧安装进度，减少高空交叉作业带来的施工难度辐射段下猪尾管采用材质为Incoloy800（相称于ZG10Ni32Cr20Nb）,管子耐高温、抗腐蚀好焊条选用Inconcb182筑弧焊丝，可焊性、熔合性好筑炉锚固件部分选用了材质为0Cr25Ni20,耐高温、抗腐蚀好焊条采用A402焊条，进行锚固钩与壳体板的I异种钢焊接，保证了焊接质量炉墙筑炉材料采用了含错陶瓷纤维模块，大大减轻了炉体重量，使筑炉变的I不仅更以便、施工速度快，并且对环境的规定比较宽松
7.
3.11安装应重点掌握施工次序问题，即钢构造、炉管、集气管、上下猪尾管、烧嘴、换热器之间安装次序及与筑炉、保温的互相交叉作业基本次序为转化炉钢构造安装一一烧嘴安装一一除炉顶和炉底外其他部分筑炉一一炉管、集气管、上下猪尾管安装一一炉顶和炉底筑炉一一换热器安装一一保温
7.
3.12转化炉安装采用塔吊进行小件吊装，较大部件吊装采用160T、170T、50T大型吊车就可以满足规定
7.
3.13炉管焊接工艺按照厂家提供的I焊接工艺试验汇报进行，焊条选用焊接工艺试验汇报中规定日勺品牌和型号
7.4主蒸汽管道15CrMoG、12CZMoV焊接主蒸汽管道选用15CrMoG.12CrlMoV耐热钢，应严格按照焊接工艺评估的工艺参数和现行规范进行，并要认真做好焊前预热和焊后热处理工序还要选择合适日勺电焊机和热处理设备要认真做好固定支架和滑动支架
7.5非标塔类设备现场组焊和吊装在现场规划预制场，搭设钢板平台，布置安装卷板机、电动滚胎、自动焊机、电焊机、等离子切割机、半自动火焰切割机、车床、刨床、钻床等设备材料计划要根据排版图的规定提出，排版图也要按照材料到货尺寸进行修改设备开孔尽量避开焊缝，确实不能避开，应当按照规范规定增长探伤检测外协加工件要到正规生产厂采购筒体日勺卷制尺寸要根据封头日勺尺寸确定筒体的组对要考虑内件安装时也许性天然气压缩机组采用德国阿特拉斯生产日勺电机驱动日勺离心式压缩机组.离心压缩机的I明显特点是单机打气量大运转平稳无脉冲、维修少、无需备用，与蒸汽透平驱动相比投资少,占地面积较小
2.2天然气转化工序天然气转化工序是通过天然气和蒸汽转化反应生产甲醇合成需要的合成气天然气转化工序只设一段转化炉，转化炉采用顶烧方箱炉，对流段为水平布置，水碳比为
3.2,转化炉出口转化气温度855℃,压力
2.19MPa,甲烷含量约
2.5%（干基）原料天然气脱硫采用钻铝加氢串氧化锌脱硫工艺，氧化锌脱硫槽采用双塔，可并联可串联保证天然气中总硫不大于
0.IPPm,同步脱硫剂更换不影响生产采用天然气饱和塔流程，回收工艺冷凝液，可节省配入
4.OMPa蒸汽量，同步减少了工艺冷凝液的处理成本本项目采用二氧化碳加在转化管前的措施来调整甲醇合成气的氢碳比，较二氧化碳加在转化管后相比，因克制了变换反应的进行合成气的构成更靠近甲醇合成理想气体构成甲醇弛放气较少，合成气的I运用率较高，能耗较低转化气废热锅炉采用先进的卧式列管反应器，技术成熟、安全、稳定、可靠采用副产
10.OMPa蒸汽及过热蒸汽的技术回收本工序大量的高温余热，极大地提高了余热的运用品位，同步低位余热直接用于甲醇再沸器的热源，热回收效率高本工序的I烧嘴及I燃料气由天然气和氢回收的I尾气量两股气体构成，两者构成相差较大，氢回收尾气中CO和比含量较高，并且在氢回收不一样负荷时尾气流量和构成波动较大，氢回收尾气的变化会影响烧嘴的I火焰分布为减少对转化炉的影响，本工序选择新型燃烧器，将天然气和尾气分开调整新型燃烧器的特点是天然气和尾气均匀分派进入每一种燃烧器，天然气进中心烧嘴，尾气进侧面烧嘴在尾气发生波动时通过燃料天然气流量日勺调整稳定转化炉的温度，同步更轻易实现低氮氧化物的规定对流段空气预热器采用热管技术因烟气中具有S02腐蚀性气体，冷空气直接与烟道气换热，在换热器局部激冷降温导致露点腐蚀采用热管技术特殊材质可防止换热管腐蚀的发生
2.3甲醇合成气压缩工序合成气压缩工序是先将天然气转化的合成气和氢回收的富氢气压缩至
7.3MpaA,压缩后日勺气体与甲醇合成的循环气汇合进入循环段深入压缩至
8.OMPaA,送入甲醇合成系统本工序采用德国阿特拉斯厂生产的蒸汽透平驱动的离心式压缩机组，采用合成气与循环气联合压缩的方式可提高压缩效率，节省投资，减少占地面积
2.4甲醇合成工序甲醇合成工序是将合成气在铜基催化剂的作用下，制取甲醇合成塔选用林达均温型合成反应器，林达均温型合成反应器的特点是甲醇合成在等温下进行管内冷气换热反应器转化率高催化剂床层轴向温差在10℃左右，同平面温差在2—3℃甲醇合成塔催化剂装填系数大甲醇合成废锅副产低压蒸汽能量运用合理甲醇合成塔入口温度控制在220—230C,副反应生成量相对低杂醇、高碳链煌等
2.5氢回收工序氢回收工序是将甲醇合成弛放气中的氢气回收，经压缩后返回甲醇合成，以减少能耗本项目氢回收采用普里森膜分离技术，运用气体在聚酰亚胺膜渗透速率不一样进行气体分离，该操作简朴、占地少、运行稳定、维护以便、膜日勺正常使用寿命长
2.6甲醇精微工序甲醇精储工序是通过精储工艺将合成的粗甲醇提纯，生产高纯度的精甲醇产品本项目采用三塔精储工艺，运用天然气转化的低位能作预塔和加压塔的再沸器热源，同步运用加压塔顶的甲醇蒸汽作常压塔底再沸器的热源，从而减少了蒸汽消耗和冷却水消耗使总的能耗比两塔流程低10%-20%o本工序设计上为了提高甲醇回收率和产品甲醇质量，在常压塔后设回收塔虽然增长一种塔，但由于减少了常压塔负荷，因而投资和蒸汽消耗基本不增长不仅甲醇回收率增长,并且可以从回收塔提出杂醇，防止杂醇在系统积累而影响甲醇质量伴随顾客对甲醇中杂质低含量规定越来越高，这一点显得更为重要甲醇精储工序各塔均采用规整填料，既可保证产品质量，又使系统的操作弹性增大本系统可在60%—110%范围内操作
2.7C02回收工序C02回收工序是从天然气转化的烟道气中回收C02,满足甲醇合成和尿素装置对C02时规定MEA烟道气回收C02的特点MEA溶液吸取法在常温常压下吸取烟道气中的CO2组分，低压蒸汽加热后解析释放出C02o采用特殊的I复合缓蚀技术，保证吸取液中活性组份MEA浓度（一乙醇胺）在15%-20%左右烟道气中氧含量高达5%时也不会发生明显的降解反应，装置能长期、安全、稳定、经济运行合理的热量平衡措施，充足运用系统低温热能，以减轻外移热量负荷，有效减少冷却水耗量吸取塔顶部设置洗涤段，减少排烟温度，减少MEA溶液的J损耗，减少系统的脱盐水补充量再生塔顶部设置回流洗涤段，减少MEA溶液的损失采用南京化工研究院的低压CO2回收技术
2.8C02压缩工序C02压缩工序重要是将回收日勺C02气体压缩至
3.OMPa A,送入天然气转化工序C02压缩工序的另一种任务是将C02中的硫脱除C02压缩机是采用电机驱动往复式压缩机往复式压缩机合用于打气量较小的场所，机械效率高，运行稳定可靠
3.9甲醇中间罐区工序甲醇精储工序短时间停车时，临时储存甲醇合成生产的粗甲醇，待甲醇精储工序正常后由粗甲醇泵送至精储工序接受、储存、计量甲醇精播工序生产的精甲醇，经检查合格后用泵送往成品罐区中储存根据中间罐区生产的特点及甲醇的物理特性，粗甲醇储罐及甲醇计量罐均选用固定顶钢储罐，甲醇输送泵选用离心泵3甲醇装置流程概述甲醇装置的流程共包括如下几部分
3.1原料天然气压缩来自天然气配气站流量19122Nm3/h,温度25℃、压力
1.25MPa的天然气通过原料气分离器后，进入天然气压缩机进行压缩，压缩后的天然气温度103℃、压力
2.85MPa送往天然气转化工序
3.2天然气转化工序压缩后的天然气通过原料气预热器加热后，进入加氢反应器和脱硫槽进行加氢脱硫，硫含量合格后进入饱和塔进行配水处理，温度182℃、压力
2.58MPa日勺天然气由来自管网时工艺蒸汽配比合适的水碳比后，经混合器预热器加热到520℃、压力
2.53MPa后进入一段蒸汽转化炉进行转化反应反应后欧I气体855℃、
2.19MPa.117680Nm3/h,经多次换热和分离后，最终以流量75900NM3/H、温度40℃、压力
2.OOMPa进入合成气压缩
3.3合成气压缩由转化来的气体通过合成气分离器后，进入联合压缩机压缩后的气体温度53℃、压力
7.9MPa.流量487798Nm3/h被送往甲醇合成工序
3.4甲醇合成工序来自压缩工序的合成气，通过入塔预热器预热到158c后，进入甲醇合成塔进行合成反应出塔气体温度259℃,压力
7.58MPa通过一系列的换热和最终分离，生产出日勺粗甲醇
35.35T/H被送往甲醇精偶工序在甲醇分离器后分离出的循环气去压缩工序进行压缩，再参与合成反应
3.5弛放气氢回收来自甲醇合成的弛放气通过水洗，分离和加热后，进入膜分离器进行分离，回收的氢气去合成气压缩机压缩参与合成反应尾气去转化作燃料
3.6甲醇精僧工序来自合成的I粗甲醇，通过预精播塔脱除轻组分、加压精储塔和常压精微塔脱除重组分后，在加压精储塔取出
13.22后h精甲醇并在常压精储塔取出
14.29t/h精甲醇,两股精甲醇汇合后，送到甲醇中间罐区，准备外送
3.7CO2回收工序为了深入提高合成甲醇气质，运用来自转化的烟道气，回收再运用其中的C0o采用MEA溶液在2吸取塔内对CO2气体进行吸取，然后在再生塔内进行CO解吸，4535Nm7h的CO气体送往CO压缩工序,2242Nm7h的CO2气体送往尿素装置
4.8甲醇中间罐区甲醇中间罐区共设有四个贮槽，作为粗甲醇和精甲醇的临时储存
3.9CO2压缩部分来自C02回收工序时气体，通过C02压缩机压缩后，温度H4°c,压力
2.9MPa被送往转化工段参与转化反应4甲醇装置采用日勺节能措施
4.1蒸汽转化制气工序采用补碳工艺，改善了合成气成分，提高了转化气的运用率，减少了能耗
4.2转化工序运用烟气余热将燃烧空气预热到220℃,减少了燃料天然气的消耗
4.3采用饱和塔流程，减少了工艺冷凝液的消耗，也减少了处理工艺冷凝液的能耗
4.4转化气低位热能直接用作精镭工序再沸器热源，提高了热运用率
5.5甲醇合成采用
8.OMPa A等温合成工艺，纯净值高及循环量小，减少了循环气压缩功耗，合理地回收反应热
5.1甲醇精储采用三塔流程，减少了蒸汽消耗及能耗，甲醇回收率高
5.2设置弛放气氢回收工艺，减少蒸汽转化制气能力，减少能耗5甲醇装置产品规格
6.10-M-232G美国联邦原则“A”级指标名称指标纯度
299.85%乙醇WlOppm丙酮和乙快W30Ppm丙酮WlOppm游离酸HAC计^30ppm碱度（氨计）W30ppm外观无色透明可碳化物（加浓硫酸）不褪色颜色不暗于ASTM的伯一钻标度5储程760mmHg1℃
64.6±
0.1℃在内水溶性不混或不呈乳白色比重WO.7928g/l不挥发WlOppm气味醇类特性,无其他气味水份W
0.1%高镒酸钾试验30分钟不褪色
5.2GB338-1992中华人民共和国国标工业甲醇产品质量原则项目指标优等品一等品色度（钻一钥）5密度20°C g/cm
30.
7910.
7920.791-
0.793〜温度范围（
0.IMPa）w°c
64.
065.5〜沸程（包括
65.6±
0.1℃）
0.
81.0高镒酸钾试验Wmin5030水溶性试验澄清酸度（以HCOOH计）W%
0.
00150.0030碱度（以NL计）
0.
00020.0008歌基化合物含量（以HCHO计）W%
0.
0020.005蒸发残渣含量W%
0.
0010.0036重要设备选型及阐明
6.1合成氨装置重要设备天然气压缩机（K02101）型式离心式，蒸汽透平驱动进气温度25℃压缩机转速35893进气压力
1.25MPaArpm排气量36960Nm3/h汽轮机转速H835rpm汽轮机功率3550kW主蒸汽温度370℃主蒸汽压力:
3.8MPa A数量1套蒸汽流量19099kg/hCO2真空压缩机K02401进气温度-71℃进气压力23kPaA排气压力140kPaA排气量5500Nm3/h电机功率630kW型式回转式，电机驱动排气压力
6.6MPaA数量2套，一开一备
6.2甲醇装置重要设备天然气压缩机K01101型式离心式，电机驱动进气温度25℃出气温度103c进气压力
1.25MPaA额定排气压力
2.95MPaA额定排气量21056Nm3/h压缩机转速36772rpm电机转速2960rpm电机功率980kW数量1套转化炉R01203外型尺寸35530x11040x21000型式顶烧方箱炉操作温度转化管出口850℃操作压力转化管出口
2.29MPa对流段水平布置，设8组换热器催化剂20m3进对流段烟气温度1015C出对流段烟气温度150C。
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