甲醇制高清洁燃料装置合成反应器床层温度控制探析

刘为能，师维安，王永斌

（唐山境界实业有限公司，河北唐山 063600）

[摘要] 简介唐山境界实业有限公司200 kt/a甲醇制高清洁燃料装置合成单元的工艺流程，阐述实际生产中影响合成反应器床层温度的四大因素，即反应器入口温度、甲醇进料量、循环气量、催化剂活性，并结合整个合成系统的运行状况，探讨合成反应器床层温度的控制方法。

[关键词] 甲醇制高清洁燃料装置；合成反应器；床层温度；反应器入口温度；甲醇进料量；循环气量；催化剂活性；系统加碱量

[中图分类号] TQ 221.1⁺5 [文献标志码] B [文章编号] 1004-9932（2017）03-0050-02

唐山境界实业有限公司200 kt/a甲醇制高清洁燃料装置采用赛鼎工程有限公司、云南解化集团和中国科学院山西煤炭化学研究所共同开发的一步法甲醇制高清洁燃料工艺，由赛鼎工程有限公司进行设计，全部工艺技术实现了国产化。本项目主产品稳定轻烃是一种无硫、无铅、高辛烷值的清洁燃料，是煤炭综合利用、延长其产业链、提高附加值的有效途径^[1]。项目于2014年8月一次投料开车成功，是目前国内单套产能最大的甲醇制高清洁燃料装置，年消耗甲醇600 kt以上，具有显著的经济效益及社会效益。

合成反应器床层温度的控制是甲醇制高清洁燃料装置生产控制的核心环节，生产中需将反应器床层热点温度（催化剂床层温度最高点）控制在规定指标内并尽可能地减少波动，以保障系统的稳定运行和产品的质量。以下介绍甲醇制高清洁燃料装置合成单元的工艺过程，逐一分析实际生产中影响合成反应器床层温度的因素，并探讨其控制方法，供业内参考。

1 合成单元工艺流程简介

合成单元是将甲醇投入系统而产出粗产品的过程，主要由甲醇升温汽化、合成反应、合成气副产蒸汽、合成气冷却降温、油水分离、压缩机升速升压、循环气换热升温等过程组成（见图1）。

图1 甲醇制高清洁燃料装置合成系统流程简图

来自甲醇罐区的甲醇首先经过预热系统升温汽化，然后与来自循环气压缩机出口的循环气混合后进入合成反应器。在反应器内，甲醇在沸石酸催化剂的作用下进行脱水、低聚、异构，最终转化为烃类、燃料气和水（统称合成气）。反应器出口合成气分成三部分进行反应热的回收利用：一部分用于甲醇原料的升温，一部分用于循环气的升温；在满足上述两部分升温需求的前提下，合成气富余的热量用于副产中压蒸汽。回收热量后，合成气经冷却设备降温后进入油水分离器。在油水分离器内，其上部的气相作为循环气进入循环气压缩机升速升压后返回合成系统，中部的液态粗产品送入分离工序进行精馏，底部的工艺水则送至生化处理工序。

预热系统甲醇升温汽化所需的热量来自于两处，一部分来自于反应器出口的合成气，另一部分来自于锅炉提供的中压过热蒸汽。该工艺采用的合成反应器为典型的单段绝热固定床反应器，甲醇与循环气混合后由反应器上部进入，反应后的物料从底部采出，因为该反应为强放热反应^[3]，所以流程中设计了气体循环系统，循环气压缩机为整个系统建立有效的气体循环，通过控制合成反应器内气体的空速将反应热及时移出，防止催化剂床层超温。开车过程中，系统通过用加热炉给循环气加热的方式实现催化剂床层的升温，升温至活化温度后再投料。

更多内容详见《中氮肥》2017年第3期