《大型／超大型甲醇全回收分离系统与工业示范装置》KSLSepSystem凯瑟雷斯分离系统

《大型／超大型甲醇全回收分离系统与工业示范装置》——KSLSepSystem凯瑟雷斯分离系统于颖QQ9052938461.序言种庄稼与产甲醇、收割机与甲醇分离器如果将《甲醇生产》作“粮食生产”，则《甲醇分离》就如同“收割庄稼”：不管种养规模与水平如何，至少应将长成熟的庄稼悉数收回；如果因收割工具与方法不当(即分离技术与装置)，稻田到处散落着麦穗，也不弯腰一一捡起(即认识)，最后这些粮食必然变为废物，不仅降低总产量，而且白白消耗人力／肥力／土地资源，加高生产成本。甲醇分离同此道里，它是粗甲醇生产中最后一个、也最被人们忽视、损失也最直接明显的一个关键单元，这一点是由甲醇反应的低转化率和产品在合成气中的液／雾／气存在隐蔽特性决定的：(1)甲醇合成反应(即种庄稼)转化率很低，中压合成5%左右、高压合成8%～12%(即种出的庄稼少)；(2)受温度／压力与气体成分影响，生成物甲醇按7～8∶1∶l～2的比例以液态、雾态和气态等三项共有方式存在于循环气中，习惯上人们采用机械式相分离器对其中的液态甲醇进行分离(部分收割)，这就导致约有占总反应生成产物总量6%～25%的甲醇无法分离而在合成系统中反反复复默默无声的流动，耗电耗气耗媒转空圈圈或被放掉，不仅造成产品流失、醇净值低、影响装置生产能力的发挥，而且降低了反应推动力并使副反应加剧，加大了原料气消耗定额，严重时危害下游工况，造成循环机液击(单醇)、铜洗操作异常(联醇)、导致催化剂永久性中毒而失活，对大型化装置损失尤为严重。按2006年中国境内已建／在建／拟建甲醇装置2800万吨总量，20%回收率损失统计计算，相当于每年有9个规模在60万吨能力的甲醇装置在耗电耗水耗催化剂反复合成着而无法实际获得产品，折算为装置投资超过200亿。这是一个国内外学术界、工厂用户都不会重点考虑、国内外各种水平甲醇装置普遍存在的问题。笔者从六年前开始就此问题研究可行的解决方法与配套装置，2006年先后在12万吨、18万吨工业化装置基础上研究成功《KSLSepSystem》，实现了大型／超大型甲醇装置产物甲醇的低成本全回收难题。2.传统甲醇分离系统组成与特点分离系统即指为实现混合物中某种物质的分离而设置的工艺流程、配套设备、连接管道、控制仪表阀门、测控系统等。如图所示，甲醇合成工段由压缩、合成、分离、换热四大单元组成。传统的大型／超大型甲醇分离系统由位于循环气主线上的一级机械式甲醇分离器、串联其后的二级高效相分离器(聚分器或超滤器)、位于驰放气支线上的洗涤塔、除水器与泵系统和循环机前除液罐等3～5台设备与对应的3个设备基础、管道阀门和仪表组成，它承担着主回路合成气中甲醇的分离回收和支线驰放气中甲醇、酸蜡等杂质的分离净化，整体上具有回收率低(80%左右)、出口气体净化度差(含有20%左右的甲醇、小饱和酸、副反应物蜡质)、运行阻力逐步增高(分离膜堵塞、阻力由20kPa升至120kPa甚至更高)、无法长周期连续运行(膜堵塞而停发车或开旁路)、一次性投资和运行费用高等特点。更广义以上分离系统还包括新鲜气油分离器、循环气油分离器，承担着合成气净化的作用。总体上分离系统有着多点多设备多需求但相对隐性的特征。3.KSLSepSystem凯瑟雷斯分离系统简介凯瑟雷斯是KeSeLeeSeparatSystem(缩写KSLSepSystem)的中文谐音，是西安海祥公司专门针对10～240万吨级规模大型／超大型甲醇生产系统中存在的上述问题开发的专利系统与装置。核心设备ksl塔为一进三出结构，底部机械式分离器、中部高效复合型吸收段、上部聚结式高效相分离器，采用零醇需要—低液高气吸收技术—零液—临界气／液相分离技术的原理设计。凯瑟雷斯系统采用“1台KSL塔＋1～2台供液泵”的简单配置，一步实现全回收产品、气体净化、增大反应推动力、减少设备投资、恒定运行阻力的多重目的：(1)甲醇全回收并低成本直接增产：出口气体甲醇含量由原分离系统的0.5%～1.2%降至0.02%，实现甲醇反应产物的全回收，增加合成能力6%～25%，在原料气充足条件下无需消耗电、水、煤而直接低成本增产；(2)保护循环机与变压吸附：因增加了除去混合气体中的夹带水的除水步骤，使得经过本发明工艺处理后的混合气没有雾末夹带消除循环机／变压吸附装置带液工作危险；(3)净化气体：KSL系统吸收段的净化作用除去了循环气中夹带的不饱和酸、蜡质、固体杂质等，有效增强了甲醇反应推动力和转化率，并延长催化剂寿命与反应活性，继而提高反应产品品质；(4)减少冷媒消耗：因吸收剂的采用改变了传统分离方法中必须最大可能降低混合气体温度造成高能耗／大冷却设备高设备费的困难，可在高于传统工艺数度或数十度气体温度条件下实现甲醇的彻底分离，节约能耗与设备投资；(5)减少投资：自下而上设置的旁路出口使得甲醇分离塔一塔四用，取代了传统分离方法中1台大冷却器＋1～2台机械式分离器＋1台聚结分离器＋1台吸收塔的设备配置，也将三个昂贵的设备基础改减为一个设备基础、管道大旁路改为设备小自旁路；此外取消变压吸附装置前传统醇洗塔，极大节省空间与投资，对大型化装置尤具工业价值；(6)恒阻力运行：如果配套采用新式节能型冷却系统，将更进一步在节能与系统平衡上提升用户整体装置水平。上述种种关联特性表征着KSLSepSystem是一种最新安全、全效节能型大型／超大型化全收率甲醇分离方法与装置。4.18万吨即工业化示范装置苏天化18万吨甲醇装置全系统工艺设计、装置制造均由日本三菱公司完成，合成系统工作压力11.5MPa，Ф2100机械式甲醇分离器工作温度25～30℃、工作气量21万Nm3／h，设计出口甲醇含量0.21%，是国内外各类不同生产工艺、不同规模甲醇生产装置中甲醇分离程度最好的系统(压力最高、温度最低、分离设备容积最大)，也就是说如果KSL技术能在苏天化系统基础上实现成功实施并获得理想受益，则证明KSL技术在国际国内各类甲醇装置上获得更大的增产幅度、取得更好的经济效益。2005年底，内蒙苏天化与西安海祥洁净技术工程有限公司正式签订合作协议，约定由后者在苏天化18万吨甲醇生产线上实施《全收率甲醇双零分离增产技术改造》总包工程，实现年增产8000吨低成本甲醇的目的。历时半年准备后，2006年8月取得工业化数据：增收甲醇1.5吨／时，年预计12000吨，新增产值2400余万元，同时循环量由21万Nm3／h下降至19万m3／h，一段催化剂活性好转。超额合同规定增产指标50%，取得圆满成功。2006年山东兖矿榆能新建60万吨中压煤制甲醇系统、河北开滦10万吨焦炉气制甲醇先后与西安海祥公司签订技术合同，实施KSL甲醇分离技术。5.结束语自整条甲醇生产线起点的第一台设备直到甲醇合成塔出口，全部资本与精力投入的目的就是合成出甲醇，可偏偏到了获得产品的甲醇分离环节，就一下子松劲了：只要有一个分离器，就万事大吉，国内各生产线无一家在出口气体管道上设一个监测点，看看还残留多少甲醇、仔细算算经济账，人们习惯上认为不带液、可以生产、无故障就表示分离好了。笔者作过国内数十家生产系统实际分析，甲醇夹带量普遍在反应产物总量的6%～25%，中原某12万吨甲醇厂(5.0MPa＼40℃分离工况)技术改造前年夹带量竟达5.6万吨之巨，令人难以想象。近两年人们已开始关注甲醇分离，但一涉及投资，90%的管理者又会抛弃它，认为它比不上合成塔内件、压缩机、催化剂等重要，又一次将它打入冷宫。随着国内外甲醇装置大型化、节能化的发展，甲醇分离系统作为整套装置最后、最直接了当影响产品产量、成本和投资的一环，无论从设备到工艺也到了引起业主与生产人员足够重视的时候。凯瑟雷斯分离系统无论从设计原理、装置投资到运行效果和设计规范各方面，都是按与国际最优秀合成工艺包结合的工程化目标开发并推进的。相信随着用户的不断扩大，它也将发挥越来越重要的作用。