甲烷化工艺技术操作讲义.docx

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1、甲烷化工艺技术操作讲义目录1 .甲烷化工艺简介12 .甲烷化工艺原理13 .甲烷化工艺流程24 .催化剂性能介绍55 .工艺控制指标66 .甲烷化装置开车操作要点86. 1.装置预热87. 2.投入原料气128. 3.原料气开车注意事项187.停车后的开车要点187. 1.短期停车后的开车要点189. 2.停车降压后的开车要点2210. 划长期停车操作要点2610.1. 常停车操作要点268. 2.注意事项289.短期停车操作要点289. 1.停车步骤289.2.停车后的注意事项2910.紧急停车操作要点2910.1.紧急停车要点2910.2.停车后注意事项301 .甲烷化工艺简介来自净化低温

2、甲醇洗的净化气在甲烷化催化剂作用下，经过高温和低温的合成反应，制取甲烷成品气体（代用天然气，简称SNG）。成品气中Cbk含量94%。2 .甲烷化工艺原理甲烷化是将低温甲醇洗送来的气体中所含的CO及少量C02加出在银催化剂存在下生成CEU和H2O,化学反应方程式为：CO+3H2CH4+H2O=-206kj/mo1C02+4H2CH4+2H20=-165kj/mo1由上述方程式可知，此反应为可逆、体积缩小的、强放热反应。在一定的条件下，还有以下副反应发生：2C0。C02+CNi+4C0.Ni(CO)4这些副反应均可影响甲烷化催化剂的活性，而且段基锲对人体有害。由于甲烷化反应是强放热反应，在催化剂床

3、层会产生显著的绝热温升，绝热温升的数值：1%C0721%C02591%02159因此在生产操作中，严格监测、控制CO、CO2、。2进入界区内的含量，确保甲烷化反应正常进行。3 .甲烷化工艺流程3.1 甲烷化工艺流程图(见微店：077甲烷化工艺流程图)3.2 甲烷化气体工艺流程321脱硫来自低温甲醇洗的原料气(27,3.2MPa,4.2X1()5Nmh)首先进入原料气/SNG换热器W1O1壳程与第二补充甲烷化反应器C105出口被冷却后的SNG产品气换热，温度提到141C左右再进入原料气预热器壳程W102/1,在这里与第一补充甲烷化反应器C104出口被部分降温后的热工艺气体交换热量被继续加热提温，

4、原料气经过增湿器时喷加少量热锅炉给水温度达到180,气体中水含量约占总体积的1%,加水的作用主要是用来辅助脱硫，然后进原料气液分离器B301中分离掉未被汽化的液态水；加热后的合成原料气进脱硫槽C1O1中进行脱硫，出口气体中总硫含量小于4ppb以保护CRG催化剂。3.2.2 大量甲烷化脱硫后的合成原料气在原料预热器W102/2壳程中被第一补充甲烷化反应器的出口气体进一步加热至295后分为两股，分别进入第一甲烷化反应器C102A/B和第二甲烷化反应器C103ABo进第一甲烷化反应器的原料气与循环气混合后温度320,进入绝热反应器催化床层，放热的甲烷化反应在此发生。出口的热气温度大约为620,进第一

5、甲烷化反应器废锅W103中生产饱和中压蒸汽并在蒸汽过热器W104中加热为过热蒸汽送出界外。离开蒸汽过热器的工艺气温度降至332C与另一股新鲜原料气混合，在320下进第二甲烷化反应器进行甲烷化反应。第二甲烷化反应器出口气体温度620C左右，用于在第二甲烷化锅炉W105生产饱和中压蒸汽并在循环换热器W106中预热循环气体，出循环换热器的气体温度降至280C再次分成两股，一股经循环锅炉给水加热器W107和循环脱盐水加热器W108连续冷却后温度降至152,进入循环分离器B302将工艺冷凝水分离出来，气体由循环分离器顶部出来送往循环压缩机V1O1加压，再经循环换热器加热提温至331C循环至第一甲烷化反应

6、器入口，以调整第一甲烷化反应器出口温度；另一股气体直接进入第一补充甲烷化反应器C104继续进行甲烷化反应。经过大量甲烷化反应后工艺气中的CO含量降至1.64%,甲烷含量达到52.77%03.2.3 补充甲烷化大量甲烷化后出循环换热器的另一股气体进入第一补充甲烷化反应器C104,继续甲烷化反应，反应器出口热气温度大约为449C,经过原料气预热器W102/2和W102/1管程来预热新鲜原料气，降温后的工艺气温度降至254,再进入锅炉给水加热器W109冷却至168C后的工艺气进入第一补充甲烷化反应器1#气液分离器B303中分离工艺冷凝水，分离器顶部出来的工艺气进到空冷器W201再进一步冷却至109,

7、并在第一补充甲烷化反应器2#气液分离器B304中分离掉冷凝液后送往第二补充甲烷化反应器C105进行终极甲烷化反应；经过连续两次分离工艺冷凝液后工艺气中CO含量降至0.08%,甲烷含量达82%。第二补充甲烷化反应器出口工艺气，将来自于第一补充甲烷化反应器的工艺气在换热器(W11o)中加热至250,少量的甲烷化反应发生在第二补充甲烷化反应器C105中，以达到终极产品气。第二补充甲烷化反应器出口气体温度大约326,在第二补充甲烷化换热器一次降温后，进入进料气/SNG换热器中预热来自于低温甲醇洗的新鲜原料气，最后在SNG循环水冷却器WII1中降至40,所产生的工艺冷凝水在第二补充甲烷化反应器气液分离器

8、B305中除去，成品气从分离器的顶部出来送至首站，完成甲烷合成任务，成品气中甲烷含量大于94%。由B301、B302、B303、B304各分离器排出的工艺冷凝液在工艺冷凝液冷却器W115中冷却至40C与B305冷凝液汇合后送到工艺冷凝液闪蒸罐B306,闪蒸出来的燃料废气送往火炬，工艺冷凝液经KOO1气提后送出界区。324蒸汽系统由界外来的150C锅炉给水分为两股，分别经过循环锅炉给水加热器W107和甲烷化锅炉给水加热器W109,锅炉给水在上述两个换热器中由工艺气加热后混合，水温达238,除少部分送往原料气分离器B301前的加湿器中辅助脱硫使用外，大部分锅炉给水送往汽包B1O1用来产生蒸汽。第一

9、甲烷化反应器废锅W103和第二甲烷化反应器废锅W1O5分别用来回收第一甲烷化反应器C102和第二甲烷化反应器C103的出口余热，产生蒸汽。这些锅炉通过一系列上升管和下降管与汽包相连构成自循环系统，汽包产生的饱和中压蒸汽(T=263C,P=4.85MPa),经过蒸汽过热器W104壳程与其管程的工艺气换热，加热为过热蒸汽(T=450C)后送出界区。来自界区外的脱盐水(T=40C,P=1.8MPa)主要是进入脱盐水加热器W108管间来冷却到循环压缩机的入口气温度，其中一小部分脱盐水在进入W108前直接送到汽包加药装置，供配药使用。在汽包加药装置中配入一定量磷酸盐，加入到汽包中对水的PH值进行调整，同

10、时也防止产生水垢。汽包和废锅的排污是通过连续排污或间接排污来维持。汽包连续排污进入排污罐B307,在此降压产生低压蒸汽并送出界区，液体从排污灌底部排至排污冷却器WU3经冷却水冷却后送出界区。3.2.5 开车系统因开车和催化剂升温还原需要，甲烷化装置提供了N2/H2循环系统。开车压缩机V102输送电(或N2/H2混合气)至直接点火式N?开工加热炉X201中，开工加热炉出口的热气可直接到达甲烷化装置中的一个或多个催化剂床层及反应器。热气体在流经催化剂床层后循环回开车冷却器W114中冷却，通过开车气液分离罐B308分离冷凝水，再返回开车压缩机入口。在开车分离罐顶部气体出口有通往火炬的放空管线和开车K

11、补充管线，通往火炬的放空管线主要用于开车系统置换或泄压，M补充管线主要在开车时向系统补充新鲜N?以维持开车压缩机入口气压力稳定。在开车过程中，一小股原料气引入开车变压吸附PSA装置X102以提供氢气，纯度高达99.99%的氢气送往开车压缩机入口，加入到循环氮气中用来还原催化剂，PSA装置的富碳尾气送火炬。4 ,催化剂性能介绍4.2 CRG-S2S形状：圆柱体、两端呈球面柱径：3.4 mm柱长：3.5 mm堆密度：3.6 5kg1径向抗压强度：至少16kgs化学组成：NiO:47%；CaO：7.8%；SiO2:4.3%；Cr2O3:1.5%氧化铝/助剂：其余磨蚀率：94%H24.0X%vo1三级

12、控项目仪表/采样位号设计范围（值）单位CO2V1.0、C0N2+Ar:0.85脱硫容器出口总硫、硫化氢含量S6-0040.01ppM第一甲烷化反应器A热点温度TI011E/F/G/HTI012E/F/G/HTI013E/F/G/H620/620第一甲烷化反应器B热点温度TI014E/F/G/HTI015E/F/G/HTI016E/F/G/H620第二甲烷化反应器A热点温度TI021E/F/G/HTI022E/F/G/HTI023E/F/G/H620第二甲烷化反应器B热点温度TI024E/F/G/HTI025E/F/G/HTI026E/F/G/H620第一补充甲烷化反应器热点温度TI040E/F/G/HTI041E/F/G/HTI042E/F/G/H449第二补充甲烷化反应器热点温度TI051E/F/G/HTI052E/F/G/HTI053E/F/G/H326汽包水质S2-007PHPO4二氧化硅溶解固体量铁和碱度产品气温度TI/05640脱硫槽入口温度TIC-004180第一甲烷化反应器入口温度TIC-008320第一甲烷化反应器出口温度TIC-017620第二甲烷化反应器入口温度TIC-020320第二甲烷化反应器出口温度TIC-027620第一补充甲烷化反应器入口