甲醇不仅是重要的化工原料,又是重要的新型能源,还是碳一化工的龙头产品,属国家鼓励支持发展的产业,在国民经济中占有重要地位。2006 年我国甲醇产量达 762 万吨,增长 34%,市场前景广阔。加快具有先进水平的甲醇生产技术装备的开发研制步伐,对我国甲醇行业的升级、发展具有重要意义。
湖南安淳高新技术有限公司以谢定中教授为首的科研创新团队,把握市场脉搏,以自主创新为己任,在国内外冷管式、冷激式、水冷式三类主流甲醇合成塔的基础上,自主开发研制了“ JJD 低压恒温水管式甲醇系统”。业内人士熟知,甲醇生产放出的反应热比合成氨要大一倍,而甲醇催化剂使用温度范围比合成氨要小一半,在甲醇生产中如何快速移走反应热,是甲醇生产技术装备开发的关键。该技术采用悬挂式水管、三塔板、径向催化床结构,用水汽化移去反应热,同时副产中压蒸汽,攻克了这一关键难题,并成功实现了工业化。第一套年产甲醇 10 万吨的装置于2005年12月25日在山东德齐龙化工有限公司一次投产运行成功,已稳定运行 14 个月,日产甲醇 332. 5~360 吨;第二套装置于2007年2月2日 又在山东德齐龙化工有限公司投产,日产甲醇 340~380 吨;吨醇副产中压蒸汽1~1.4吨。资深化工专家冯元琦 对该装置的评价是:合成塔技术属国内首创,处于国内领先地位,达到世界先进水平。
2007年2月5日~7日,中国氮肥工业协会和山东省化肥工业协会联合组织在山东德齐龙化工集团现场对湖南安淳公司自主开发研制的 “ JJD 低压恒温水管式甲醇系统”进行了技术评议,并对生产装置进行了 72 小时工艺技术参数测试。实践证明,各项运行指标均达到或优于设计值:
(1)甲醇产量:设计值为 303 吨/日,测试值平均为 337.6 吨/日;
(2)塔压差:设计值为 0.15MPa ,测试值为 0.01 MPa ;
(3)系统压差:设计值为 0.35MPa ,测试值平均为 0.17MPa ;
(4)副产蒸汽产量:设计值为>1.0t/t 粗醇,测试值平均为 1.07 t/t 粗醇;
(5)蒸汽压力:设计值为 1. 6~3.9 MPa ,测试值为 1.71 MPa 。
评议专家一致认为,“JJD水管式甲醇系统”与其他技术相比,具有三大特点和优势:
(1)JJD水管式甲醇合成塔结构采用悬挂式水管,三管板组合结构,适应于压力范围为3.0~8.0 MPa 的甲醇合成系统;反应热产生饱和蒸汽,反应条件温和,避免了“飞温”;床层同平面温差小,易控制,温度分布接近最适宜温度线,可很好的利用催化剂的低温活性,升温还原安全。采用径向催化床,塔阻力小于 0.1MPa ,节省动力;H/D 大,有利于单套装置的大型化;容积系数大,可达到 50 %~55%,催化剂装填多,运行弹性大,使用时间长,装卸容易。
(2JJD水管式甲醇合成塔选材方便,悬挂式水管采用普通不锈钢材料,外壳采用内衬不锈板的普通碳钢材料,投资省;内件可单独更换,检修方便。
(3)JJD水管式甲醇合成塔生产工艺效果好,水、汽系统无动力循环,热交换效率高,热回收利用合理;压力控制范围宽,利用蒸汽压力调节温度,操作简单方便。
专家评议认为,JJD水管式甲醇系统具有显著的环保效益和节能效益:
(1)该技术符合环保要求,无“三废”产生。系统排放气送醇烃化、氨合成系统利用,甲醇弛放气体送锅炉燃烧利用,冷却水闭路循环,无废水、固废产生。该技术也可用于单醇生产、氨醇联产和醇氨联产。
(2)该技术吨醇节电100千瓦时,节约冷却水20~30吨,副产中压蒸汽1.0~1.4吨,节能效益显著。
专家评议认为,JJD低压恒温悬挂水管式甲醇合成系统工艺技术合理,设备结构新颖,系统运行稳定,节能效果好,经济效益显著。属国内首创,处于国内领先地位,达到世界先进水平,建议在行业内推广使用,并在现有基础上总结提高,加快装置大型工业化速度。
湖南安淳公司在“悬挂式水管等温甲醇反应器”被国家专利局授予专利权的基础上,目前正致力于研制单塔产能50万吨以上规模的低压恒温水管式甲醇系统,为实现年产百万吨甲醇重大技术装备国产化做贡献。