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(杭州林达化工技术工程有限公司，浙江 杭州 310012)

呼伦贝尔东能化工有限公司是由东方希望集团在内蒙古投资兴建的大型煤化工企业，一期200 kt/a甲醇项目由武汉江汉化工有限公司设计，于2009年4月下旬顺利投产；其中，甲醇合成工序经过反复考察和论证，决定采用技术成熟、性价比较高、供货周期短且具有国内自主知识产权的杭州林达化工技术工程有限公司的均温型甲醇合成专利技术，其技术核心为大型均温型甲醇合成反应器，该反应器直径为3 000 mm，催化剂的装填量为47 m3。

1 工艺路线简介

呼伦贝尔东能化工有限公司甲醇项目是国内首套采用恩德粉煤气化工艺生产甲醇的项目(以褐煤为原料)，主要包括恩德粉煤气化、常压栲胶脱硫、耐硫变换及中温水解、加压脱硫、变压吸附脱碳、干法精脱硫以及低压甲醇合成、氢回收等工艺，公用工程配套3台75 t/h煤粉锅炉、25 000 m3/h的空分装置及循环水系统等。

装置的设计条件如下：

生产能力 日产精甲醇不低于600 t

净化气量 66 000 m3/h

净化气成分 H265.06%，CO 27.82%，CO23.23%，N21.06%，CH42.83%，总硫≤0.1×10-6

合成气总量 428 200 m3/h

循环气量 362 200 m3/h

合成系统操作压力 7.9 MPa(G)

2 催化剂的升温还原

甲醇合成催化剂采用的是丹麦托普索公司最新型号的铜基催化剂MK121。据外方技术人员的要求，装填前我们对反应器进行了严格的化学清洗，清除掉反应器内壁的锈迹和氧化物等杂质，干燥后由三方专业人员共同检查确认，保证反应器符合催化剂装填条件。催化剂的装填严格按照林达公司提供的装填方案进行，控制装填速度，保证催化剂装填均匀，装填过程的每一环节均由林达公司技术人员把关。

2009年4月20日11：00甲醇合成塔开始按计划升温，21日9：00合成塔入口温度TI03203由50 ℃升到186.3 ℃，TI03210达到171.2～176.5 ℃，气量控制在57 000 m3/h，系统压力控制在1.2～1.5 MPa，升温阶段结束(升温速率不高于8.4 ℃/h)。在此阶段，因催化剂制造工艺与国内催化剂存在差异，仅有少量的水分从分离器排出；外方人员不要求对出水量进行测量。恒温1 h后，经外方人员同意，开始转入催化剂还原阶段，初始配氢浓度控制在0.15%～0.5%，5 h后氢气穿透催化剂层，热点温度维持在196 ℃，16：17配氢量逐步提至1.9%，进入主期还原阶段；氢浓度控制在1.0%～1.9%之间，维持21 h，催化剂层床热点温度稳定在193.5 ℃，温度不再上涨，而且开始下降。22日14：00将配氢浓度提至2.0%以上，进入还原末期。至22日23：00配氢浓度提至5%，气量维持在60 000～80 000 m3/h，热点温度195.3 ℃(不再上涨)，且开始下降，分析合成塔入口、出口氢气浓度基本相等，确认催化剂还原结束，导入净化气进入低负荷生产阶段。

此次催化剂升温还原共耗时60 h，其中催化剂升温耗时23 h，还原耗时37 h。因当时室外气温为-20 ℃，初始升温速率控制比较低，升温时间有所延长；外方人员提供了在线氢浓度检测仪器，配氢过程以及氢浓度的控制上都十分顺利。

3 运行情况

东能化工甲醇装置投运之初运行状况并不理想，由于甲醇净化气成分和设计指标出入比较大，造成合成气、循环气成分以及氢碳比等关键指标严重偏离，加之新建厂操作人员缺乏操作经验，多次发生过催化层温度波动甚至偏温的情况，甲醇产量也没能达到预期。表1为2010年11月份气化满负荷情况下合成系统的一组数据。

表1 合成系统工艺气组分情况%(V)

注：净化气量64 500 m3/h，合成气量450 500 m3/h，循环气量384 600 m3/h；操作压力7.6 MPa(G)；精甲醇产量550 t/d。

通过对整个装置的运行情况及相关数据进行综合分析，我们认为导致工艺指标严重偏离的原因如下。

(1)恩德煤粉气化工艺受原料煤质量和气化温度限制，原料气中有效成分偏低，惰性气体甲烷的含量偏高，对甲醇产量影响较大。

(2)脱碳采用的是变压吸附工艺，在氮气冲洗和逆放过程中，造成氮气的带入，增加了净化气中氮气的含量。

(3)合成气中的甲烷和氮气含量偏高，对甲醇合成反应影响较大，造成循环气流量偏高，压缩机负荷偏高。

(4)变压吸附的程控阀存在关闭不严的情况，净化气串漏，导致净化气随逆放气放空，造成有效气的损失，同样对甲醇产量造成影响。

(5)合成气惰性气含量偏高，造成去氢回收装置的弛放气量偏高，加之氢回收装置设计不合理，部分膜发生断丝的情况，造成氢回收率低。

(6)生产过程中，加减负荷过快，造成气体成分变化较大，导致床层温度波动，以致发生偏温现象；或局部催化剂装填不均，气流分布不均导致偏温。

针对上述问题，我们采取了一系列的措施进行整改。首先，经过多方考察和论证，将恩德炉的操作温度提高了近10 ℃，使得原料气中有效气H2+CO含量提高了3%左右，甲烷含量降低了0.5%；对变压吸附的程控阀进行了修理和更换，最大程度杜绝净化气串漏及放空损失；对氢回收装置进行了重新设计并更换，使氢的收率由原来的63%提高到91%，弛放气量也由原来的11 500 m3/h降至7 320 m3/h，减少了有效气的损失；不断地总结操作经验，合理调度，加减量尽量做到少量、缓慢、平稳，避免催化剂床层温度的波动和气体成分的大幅变化。

通过以上措施，精甲醇的产量得到了大幅度的提升。表2为2012年10月份气化满负荷情况下合成系统的一组数据。

表2 改进后合成系统工艺气组分情况%(V)

注：净化气量66 000 m3/h，合成气量421 000 m3/h，循环气量355 000 m3/h；操作压力为7.8 MPa(G)；精甲醇产量600 t/d。

4 结 语

通过一系列的改进，呼伦贝尔东能化工有限公司甲醇装置实现了长周期平稳运行。生产实践表明，林达均温型甲醇合成反应器具有操作弹性大、温度分布均匀、运行平稳等特点。目前，精甲醇产量在590～600 t/d，创造了较好的经济效益和社会效益。