甲醇裝置弛放氣應(yīng)用論述

張瑞成 劉剛 梅祥 王興元(中海石油天野化工有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000)

甲醇裝置弛放氣應(yīng)用論述

張瑞成 劉剛 梅祥 王興元(中海石油天野化工有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000)

概要說明了氣頭肥與甲醇聯(lián)產(chǎn)裝置及其甲醇合成過程中的弛放氣的合理用途，重點介紹甲醇合成弛放氣（現(xiàn)在作燃料）用于合成氨作原料后經(jīng)濟(jì)價值的提升。

提升弛放氣的經(jīng)濟(jì)價值；甲醇裝置；應(yīng)用

天野甲醇裝置是2004年天野公司合成氨裝置“油改氣聯(lián)產(chǎn)甲醇”項目建設(shè)的。由于天然氣（甲烷）轉(zhuǎn)化不完全，所以有部分甲烷混合在轉(zhuǎn)化氣中無法分離，對于甲醇合成而言也是惰性氣體，只能按照比例排放，排放前進(jìn)入氫回收系統(tǒng)，利用普里森膜回收一部分氫氣，提高甲烷的濃度，然后送到轉(zhuǎn)化爐燃燒；論文的核心內(nèi)容就是把用于燃燒的弛放氣送到合成氨當(dāng)做原料氣，從而提高其價值。

1 目的

由于我公司甲醇裝置是用天然氣、水蒸汽為原料生產(chǎn)甲醇，根據(jù)物質(zhì)守恒定理及物料平衡，甲醇裝置有大量氫氣過剩（現(xiàn)在把多余的低熱值的氫氣用于轉(zhuǎn)化爐燃燒是一種浪費(fèi)）。為了使資源配置更加合理，充分發(fā)揮作用，節(jié)能減排，降低消耗：把甲醇裝置多余的弛放氣以及不能分離的一氧化碳、二氧化碳送往合成氨裝置，充分發(fā)揮作用，提升使用價值。

2 下面從不同角度論述

2.1 圍繞氫元素的物料衡算Ⅰ：

用天然氣生產(chǎn)甲醇的化學(xué)方程式：

由上式得出H/C=3

由上式得出H/C=3

2.1.3 本組結(jié)論：根據(jù)氫碳比概念：H/C=(H2-CO2)/(CO+CO2)無論天然氣轉(zhuǎn)化生成一氧化碳還是二氧化碳，H/C恒等于3

2.1.4 生成甲醇的化學(xué)方程式：

由上式得出:CO生成甲醇完全反應(yīng)所需H/C=2

從以上分析得出：

以天然氣與水為原料生產(chǎn)甲醇，氫元素是過量的，過量H2與原料氣中CH4的當(dāng)量比為：1：1，意味著：甲醇裝置生產(chǎn)負(fù)荷有多大，就有多少多余H2。

按照甲醇反應(yīng)機(jī)理最合適的H/C是2.1-2.15，基于我裝置氫過量的現(xiàn)狀,設(shè)計H/C=2.68；但是根據(jù)物質(zhì)守恒定理，無論多高的H/C，甲醇合成反應(yīng)的H/C都是2，不會多消耗氫氣，氫氣最終要進(jìn)入大燒，而熱值又遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于甲烷，不如用于（化學(xué)反應(yīng)）當(dāng)作合成氣使用。

2.2 圍繞甲烷的物料衡算Ⅱ：

2.2.1 用天然氣生產(chǎn)甲醇的化學(xué)方程式：

由上式得出H/C=3

由上式得出H/C=3

以上反應(yīng)在一段轉(zhuǎn)化爐工藝條件下不能完全轉(zhuǎn)化，仍然有3.6%的甲烷存在，在合成系統(tǒng)中不能累積太高，超過25%這就需要排放，習(xí)慣上把需要排放的這部分氣體叫弛放氣。

2.2.3 根據(jù)19200NM3/H負(fù)荷下轉(zhuǎn)化氣量與CH4含量計算轉(zhuǎn)化出口CH4量：

74000×3.6%=2664NM3/H

2.2.4 根據(jù)轉(zhuǎn)化氣中CH4的量與弛放氣中CH4組份（CH4：39%、CO：1.83%、CO2：9.37%、H2:49.7%、N2：0.53%）計算弛放氣量：

2664÷0.39=6831NM3/H

本組小結(jié)：每小時有66831NM3/H的弛放氣，如果把弛放氣用于合成氨裝置，可以把低熱值的氫氣與不能燃燒的二氧化碳作為合成的原料氣，大大降低合成氨成本。

2.3 經(jīng)濟(jì)效益：

2.3.1 1標(biāo)準(zhǔn)立方米天然氣價格：1.3元

5.714 ×107÷1.277×107=4.475

所以：4.475標(biāo)準(zhǔn)立方米氫氣的熱值相當(dāng)于1標(biāo)準(zhǔn)立方米天然氣的熱值，可以認(rèn)為4.475標(biāo)準(zhǔn)立方米氫氣的使用價值是:1.3元；相當(dāng)于：0.29元/NM3氫氣。

2.3.2 1NM3甲烷生產(chǎn)2NM3氫氣，合成氨生產(chǎn)1標(biāo)準(zhǔn)立方米氫氣的制造成本最低（按天然氣價格計）：1.3元÷2=0.65元/NM3氫氣

結(jié)論：如果改變氫氣用途，粗略估計每標(biāo)方氫氣的價值提升：

0.65 -0.29=0.36元/NM3氫氣。

按正常生產(chǎn)負(fù)荷19200NM3/H粗略計算，每年可以實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)價值：

3 技改方法

3.1 可以利用K02101（給合成氨送原料氣的壓縮機(jī)）送到合成氨裝置。

3.2 多余氫氣從K02101入口打到合成氨裝置。

3.3 多余的氫氣配制管線送到中石油呼和浩特?zé)捰蛷S（相鄰單位）賣掉。

4 結(jié)語

按正常生產(chǎn)負(fù)荷19200NM3/H計算，把弛放氣送到合成氨做原料氣，用天然氣代替弛放氣做燃料，每年可以提高經(jīng)濟(jì)價值：4977萬元。

[1]賈文邦.天然氣制甲醇裝置節(jié)能降耗途徑探討[J].化工管理.2014(03).

[2]劉衛(wèi)平.甲醇裝置凈化新工藝的探討[J].化工設(shè)計通訊. 2015(02).

[3]張麗平.甲醇生產(chǎn)技術(shù)新進(jìn)展[J].天然氣化工(C1化學(xué)與化工).2013(01).