甲醇装置工艺技术规程.doc
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1、目 录第一部分 装置概况说明11.装置的地位与作用12.装置的技术来源13.装置的主要原料、产品与用途34.装置的主要构成65.装置概况一览表86.装置主要技术经济指标8第二部分 工艺路线91.装置工艺路线特点92.基本原理133.流程概述174.物料平衡20第三部分 主要原材料的性质、控制项目及控制指标221.主要原材料性质、控制项目、控制指标及来源222.原料质量指标的变化对产品质量的影响及工艺调节原理与方法22第四部分 产品、半成品、副产品的性质及控制指标241.产品、半成品、副产品的性质及控制指标242.产品主要质量指标,其影响因素及工艺调节原理和控制方法262.1MTO级甲醇272.
2、2AA级甲醇272.3产品氢气27第五部分 三剂及化学药品物理、化学性质及其控制指标281.催化剂物理、化学性质及其控制指标282.三剂在使用过程中质量的变化趋势对生产有何影响,工艺如何调整,控制方法303.需特殊处理的三剂的处理原理、方法304.判定三剂报废需更换的质量指标及更换办法31第六部分 工艺控制331.工艺条件一览表332.物料流程控制指标一览表353.工艺控制过程424.生产控制及分析试验一览表44第七部分 联锁控制及自动仪表481.控制联锁一览表482.联锁系统的试验方法、程度和规定703.各引起联锁动作的原因及联锁动作后的处理704.自控仪表一览表745.特殊阀的操作原理与注
3、意事项79第八部分 DCS控制801.系统概述802.操作员键盘面803.功能键的组态方法844.流程图画面及操作845.区域和区域趋势846.单元和单元趋势847.组画面操作848.调整画面操作869.过程报警画面操作及历史信息9210.联锁系统画面操作9211.趋势记录仪及其操作分析9212.其他92第九部分 主要原材料、辅助原材料单耗及公用工程单耗93第十部分 设备941.设备概况一览表942.塔类设备一览表943.工业炉一览表954.管式换热器、冷却器、加热器、重沸器类一览表955.空冷器一览表1026.反应器、再生器、干燥器、沉降器类一览表1037.容器、罐类一览表1048.泵、压缩
4、机、冷冻机、成型机类一览表1089.其它设备一览表11510.关键设备结构简图115第十一部分 三废治理、综合利用一览表119第十二部分 安全生产基本原则1221.紧急事故的处理原理、原则及要求1222.一般安全规定1243.主要设备安全规定1254.有毒品、化学品安全规定、防护措施、泄漏处理1265.易燃、易爆物品及放射源管理规定1276.人身安全与急救以及其它物品的特殊要求1297.火警、救护、调度、安全等联络电话131第十三部分 附录1321.装置工艺流程图1322.装置平面布置图132第一部分 装置概况说明1. 装置的地位与作用甲醇合成装置是神华包头煤化工分公司化工生产装置之一,与气化
5、装置、净化装置、硫磺回收装置共同隶属于甲醇中心。甲醇装置利用上游净化装置提供的合格合成气为下游MTO装置生产出合格的生产原料MTO级甲醇,也可根据实际生产需要抽出部分粗甲醇生产精甲醇。2. 装置的技术来源2.1 装置工艺技术来源甲醇合成装置引进英国Johnson Matthey/Davy公司的大规模甲醇技术生产MTO级甲醇作为下游MTO装置原料,生产能力为180 万吨/年(按100%甲醇计),可根据需要抽出部分粗甲醇生产精甲醇,精甲醇生产能力为60万吨/年。甲醇合成装置由华陆工程科技有限责任公司完成基础设计,中国成达工程公司作为EPC承包商完成装置的详细设计,由中国第十化建安装公司承建。2.2
6、 技术改造项目为了进一步优化装置工艺,2011年7月装置进行了部分技术该项项目。技术改造项目由中国成达工程公司负责工程设计,岳阳建华工程有限公司包头分公司负责施工。2.2.1 甲醇合成副产蒸汽外送管线增加止逆阀(1) 目的:甲醇装置蒸汽过热炉出口1.73MPa过热蒸汽在出甲醇界区阀前设有压力调节放空阀(155PV581),并且该阀门参与过热炉停车联锁(联锁位号IS506)。若调节阀瞬间打开将造成公司1.73MPa(G)蒸汽管网压力的大幅度下降,进而影响上、下游各级蒸汽管网的稳定运行。为了保证在过热炉联锁情况下公司1.73MPa(G)蒸汽管网压力的稳定,实施此项技改。(2) 改造内容:在甲醇装置
7、外送1.73MPa(G)蒸汽管线(155CS507-24-DBB)出甲醇界区阀前增加止逆阀。设计流程图号为2175-00-T3-D508。(3) 实施效果:改造项目投用后,在蒸汽过热炉联锁情况下保证了公司1.73MPa(G)蒸汽管网压力的稳定,达到了预期效果。2.2.2 氢气压缩机出口管线改造(1) 目的:为了确保平稳向下游生产装置供应氢气,并保证氢气的稳定运行实施此项技改。(2) 改造内容:在氢气压缩机外送氢气管线上增设压力调节阀156PV607C;在氢气压缩机出口管线上增设去火炬放空管线,该管线设置压力调节阀156PV607B。改造后的氢气压缩机出口共有三套压力调节阀即156PV607A、
8、156PV607B和156PV607C。设计流程图号为2175-00-T3-D605。(3) 实施效果:改造项目投用后,在保证给烯烃供氢的前提下,达到了技改的目的。2.2.3 PSA变压吸附单元增加原料气分液罐、原设计解吸气混合罐改造。(1) 目的:为了有效分离水冷器(156E602)后原料气中的冷凝液体,保证吸附塔安全运行;充分分离解吸气中的凝液,保证尾气压缩机正常运行实施此项技改。(2) 改造内容:新增原料气分液罐156V606,该设备设置远传和就地液位监控,采取就地人工定时排液,排放液经装置区地下排液总管进入中间罐区地下槽(155V505)。更换原有的解吸气混合罐(156V604)。本次
9、技改期间将原有的解吸气混合罐(156V604)改造为具有气体混合、气液分离作用的设备。气体由设备顶部出口,分离后的凝液采用电磁阀156LX650自动控制。液位测量值(156LI651)高于设定值时液位控制阀全开,排放罐内凝液,当液位测量值低于设定值时,阀门全关。原料气分液罐及解吸气混合罐均设置液位高限报警:高报值为50。设计流程图号为SH01-PE-09/01(补充)和SH01-PE-09/02(补充)。(3) 实施效果:改造项目完成后,该项目达到了技改的目的。2.2.4 过热炉入炉燃料气增加联锁快速切断阀(1) 目的:为了确保在联锁状态下能完全切断蒸汽过热炉入炉燃料气,保证过热炉安全运行,实
10、施此项技改。(2) 改造内容在过热炉开车燃料气管线上增设快速切断阀组155XV571,在补充燃料气管线上增设快速切断阀组155XV572。调节阀155PV574、155PV576、155TV583不再参与联络动作,只具备压力或温度单回路调节功能。设计流程图号2175-00-T3-D508。(3) 实施效果:实施项目完成后,达到了技改的目的。2.2.5 甲醇装置增加8.0MPa(G)超高压氮气管线(1) 目的:为了便于以后甲醇合成系统的高压气密,实施此项技改。(2) 改造内容:8.0MPa超高压氮气管线在甲醇装置设有两个接入点:净化槽预热器入口氮气总管上增设2的8.0MPa超高压氮气管线。在联合
11、压缩机循环段入口氮气总管上增设3的8.0MPa(G)超高压氮气管线。新增超高压氮气管线与原有氮气总管采用双阀加8字盲板的隔离方式。设计流程图号2175-00-T3-D101/201。(3) 实施效果:实施项目完成后,该项目达到了技改的目的。2.2.6 成品罐区地下槽泵(157P702)出口增加至MTO甲醇罐入口总管连通管线(1) 目的:为了节能降耗、缩短成品罐区倒甲醇流程,实施此项技改。(2) 改造内容:在成品罐区地下槽泵(157P702)出口止逆阀后增加至MTO甲醇罐入口总管连通管线。设计流程图号06056-157-B-701/707。(3) 实施效果:实施项目完成后,达到了技改的目的。2.
12、2.7 MTO甲醇罐(5台)、精甲醇成品罐(2台)出入口增加切断阀(1) 目的:为了便于各甲醇罐出入口金属软管的在线检修更换、每台甲醇罐能够独立接收相应甲醇泵出口回流甲醇。(2) 改造内容:在各甲醇罐进口金属软管和回流阀前增加切断阀,在各罐出口金属软管后增加切断阀。(3) 实施效果:实施项目完成后,达到了技改的目的。2.2.8 MTO甲醇输送泵(157P704A/B)增加备用泵自启动联锁(1) 目的:为了缩短MTO甲醇泵备泵启动的时间,保证MTO甲醇输送的稳定,实施此项技改。(2) 改造内容:甲醇成品罐区DCS系统增设MTO甲醇泵备泵自启动联锁,运行泵停止运行后13秒钟内备泵自启动。(3) 实
13、施效果:实施项目改造后,该项目达到了技改的目的。3. 装置的主要原料、产品与用途3.1 主要原料甲醇装置的主要原料为净化装置供给的合成气。合成气规格如下:进料组成含量 vol % (设计值)含量范围 vol%氢气(Hydrogen,H2)67.086669一氧化碳(Carbon Monoxide:CO)30.402831二氧化碳(Cardon Dioxide:CO2)1.951.53.0甲烷(methane:CH4)0.120.060.14氮气(Nitrogen:N2)0.360.360.56氩气(Argon:Ar)0.090.120.18硫化氢+羰基硫 (v)0.1 ppm (v)0.1 p
14、pm水(Water:H2O) 饱和氯(以HCl记) 0.1 ppm (v)砷(Arsenic:As)0.1ppm羰基化合物0.1ppm颗粒物Nil其它金属(如:钒、钾、纳、汞)Nil氰氢酸0.1ppm磷化氢(Ph3)0.1ppm3.2 装置产品及用途3.2.1 MTO级甲醇甲醇装置利用净化来合成气在甲醇合成塔内经过高温、高压并在甲醇合成催化剂的作用下反应生成粗甲醇,粗甲醇先经过冷却、闪蒸、分离后再经过稳定塔的进一步闪蒸,除去粗甲醇中夹带的轻组分和溶解的不凝气成为MTO级甲醇。MTO级甲醇送入成品罐区,作为下游MTO装置的原料。MTO级甲醇规格见下表:组分含量 wt% 二氧化碳50 ppm-ma
15、x二甲醚0.1 max甲酸甲酯50 ppm-max丙酮50 ppm-max甲醇95 min乙醇0.1 max水5.0 max正丁醇500 ppm-max异丁醇500 ppm-max辛烷10 ppm-max戊醇200 ppm-maxMTO级甲醇杂质含量要求:组分最大含量 碱度1 wt ppm总有机氮1 wt ppm总金属0.1 wt ppm外观清亮且无悬浮物不挥发组份1 mg/100ml酸值0.03mg KOH/g二氧化碳50 wt ppm氯含量1 wt ppm3.2.2 精甲醇甲醇装置利用净化来合成气在甲醇合成塔内经过高温、高压并在甲醇合成催化剂的作用下反应生成粗甲醇,粗甲醇先经过冷却、闪蒸、
16、分离后,三分之一的粗甲醇再经过预塔的进一步闪蒸,除去粗甲醇中夹带的轻组分和溶解的不凝气成为主塔进料甲醇,预处理甲醇经主塔除去其中的重组分,在主塔上部采出合格精甲醇,合格的精甲醇经冷却后,经泵送至中间罐区精甲醇中间储罐,当中间储罐液位达到一定的高度后,启中间罐区精甲醇泵将精甲醇送到成品罐区,后再经火车、汽车泵送至装卸台外销。精甲醇产品同时满足美国联邦AA级甲醇标准(OM232K)和中国工业用甲醇优级品标准(GB3382004),规格见下表:美国联邦AA级甲醇标准(OM232K)指 标 名 称指 标纯度99.85%(wt)乙醇ppm10(wt)丙酮和乙醛ppm 30(wt)丙醛ppm10(wt)游
17、离酸(HAC 计)ppm 30(wt)碱度ppm30(wt)外观无色透明颜色不暗于ASTM 的铂-钴标度5可炭化物(加浓H2SO4)不褪色水溶性不混浊或不呈乳白色比重d20200.7928不挥发物10(wt)气味特征性,无残余水份%0.10(wt)高锰酸钾30 分钟内不褪色甲醇国家标准(GB 338-2004):项目优级品一级品色度(铂-钴)55密度(20),g/cm30.7910.7920.7910.793沸程(0,101.3kPa,在64.065.5范围内,包括64.60.1)/0.81.0高锰酸钾试验, min5030水混溶试验通过试验(1+3)通过试验(1+9)水的质量分数/0.10.
18、15酸的质量分数(以HCOOH 计)/%或碱的质量分数(以NH3计)/%0.00150.00020.00300.0008羰基化合物的质量分数(以HCHO计)/%0.0020.005蒸发残渣量的质量分数/%0.0010.003硫酸洗涤试验/Hazen单位(铂钴)5050乙醇的质量分数/%供需双方协商3.2.3 氢气甲醇装置为了调整系统中的惰性气体含量,从二号甲醇分离器的出口引出一股驰放气作为膜回收的原料气,渗透气返回合成系统,非渗透气作为PSA的原料气,经过PSA单元变压吸附处理后,产出了合格的产品氢气,产品氢气一部分供给下游烯烃装置,多余的产品氢气返回系统。本装置为下游聚烯烃装置提供氢气产品,
19、产量为2800-3850Nm3/h,规格如下:名称单位规格纯度氢气vol %99.95 min杂质一氧化碳ppm vol5 max二氧化碳ppm vol5 max水ppm vol5 max硫化氢ppm vol0.1 max烃ppm vol1 max3.2.4 杂醇油甲醇装置在生产精甲醇的工况时,为了保证精甲醇中的重组分彻底的除去,在主精馏塔的中下部必须要适量采出一部分重组分,作为杂醇油,采出的这部分杂醇油经冷却后,通过泵送至成品罐区杂醇油储罐中,储罐液位达到一定的液位后,启杂醇油泵外送至装卸台外售。本装置所产杂醇油规格如下:名称单位 规格甲醇%48.72丁醇%1.28水%504. 装置的主要构
20、成甲醇装置由压缩单元、合成单元、精馏单元、氢回收单元、中间罐区单元、成品罐区单元和减温减压站及换热站单元及公用工程辅助设施构成。4.1 压缩单元压缩单元主要包括透平驱动的合成气/循环气压缩机(152CT201/C201/201)、氢气压缩机(156C601A/B)、氮气压缩机(155C501)和尾气压缩机(155C502)。所有机组均布置在压缩机厂房内。4.2 合成单元甲醇合成单元主要包括新鲜气分离器(152V201)、净化槽预热器(151E101)、合成气净化槽(151V101)一号中间换热器(151E102A/B)、二号中间换热器(151E103A/B)、一号合成塔(151R101)、二号
21、合成塔(151R102)、一号汽包(151V102)、二号汽包(151V103)、一号空冷器(151AE101)、二号空冷器(151AE101)、一号水冷器(151E104)、二号水冷器(151E105)、一号甲醇分离器(151V104)、二号甲醇分离器(151V105)、一号甲醇过滤器(151H101A/B)、二号甲醇过滤器(151H102A/B)、粗甲醇闪蒸槽(151V106)、粗甲醇排放槽(151V107)。合成单元采用露天框架结构布置。4.3 精馏单元精馏单元主要包括MTO级甲醇单元:稳定塔(151T101)、稳定塔回流槽(151V108)、塔顶冷却器(151E107)、塔底再沸器(1
22、51E109)、MTO级甲醇冷却器(151E108);精甲醇单元:预精馏塔(153T301)、主精馏塔(153T302)、预塔回流槽(153V301)、预塔一级冷却器(153E301)、预塔二级冷却器(153E302)、预塔再沸器(153E303)、主塔回流槽(153V302)、杂醇油采出槽(153V303)、主塔冷却器(153E304)、主塔再沸器(153E307)、精甲醇冷却器(153E305)、杂醇油冷却器(153E306)、废水冷却器(153E308)、精馏单元泵布置在室内,其余设备露天框架结构布置。4.4 氢回收单元该单元由洗涤塔(156T601)、气液分离器(156S601)、加热
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