甲醇仿真

工艺气经 C400A01 壳侧进入甲醇合成塔 D400A01 后，在甲醇催化剂上 发生反应，甲醇浓度增加到 10.862%（体积，EOR）。
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通过汽包 F400A01 的压力来控制甲醇合成塔 D400A01 内催化剂床层的 温度。
汽包 F400A01 带有排污系统（排污罐，F400A04）和排污管线。 进出口换热器 C400A01 冷侧的旁路也用于开车和停车时合成塔的温度 控制。 出甲醇合成塔 D400A01 的反应气体进入进出口换热器 C400A01 的管侧， 通过预热上面提到的合成塔进口气，出口反应气冷却到 121℃（EOR）。甲 醇开始冷凝。 气体离开 C400A01 后进入空冷器 C400A04，工艺气被冷却到大约 70℃ （ EOR）。 大 部 分 甲 醇 在 此 冷 凝 。 气体离开 C400A04 后，进入水冷器 C400A02，在此气体被进一步冷却 到 40℃（EOR）。小部分甲醇在此冷凝。 液体甲醇在甲醇高压分离器 F400A02 中分离出来。 从甲醇高压分离器 F400A02 出来的大部分循环气被送至循环缸入口分 离器 F630A02 入口后，随后进入 J630A01/2 循环缸。 从甲醇高压分离器 F400A02 出来的另一部分循环气作为弛放气被送至 弛放气水洗塔，随后送至氢回收装置 Y620A01-Y620A07。 甲 醇 高 压 分 离 器 F400A02 出 来 的 液 体 甲 醇 经 过 粗 甲 醇 过 滤 器 F400A05A/B 后在甲醇闪蒸槽 F400A03 中减压至 0.5MPag（EOR），44℃ （EOR）、0.5MPag 的粗甲醇被送至界区。来自甲醇闪蒸槽 F400A03 的闪蒸 气用氢回收水洗塔来的甲醇溶液洗涤后送出界区用作燃料气。 弛放气中的甲醇经过氢回收装置回收后作为甲醇溶液送去甲醇闪蒸槽 F400A03 的顶部。 氢回收装置的返氢和新鲜补充气及 CO2 混合后进入合成气压缩机入口 分离器 F630A01. 氢回收装置的尾气被送出界区作为燃料气。
3.1.2 氢回收装置工艺说明
本装置采用膜分离技术，从弛放气中提取回收率大于 85%的氢气。装置 按照预处理量为 20518Nm3/h 来设计，操作弹性为 50%~10%。
本 装 置 主 要 分 两 大 部 分 ：一 是 原 料 气 的 预 处 理 。驰 放 气 首 先 进 入 水 洗 塔 ， 洗去其中的甲醇，然后经气液分离器将雾沫夹带中的液体分离后，进入套 管加热器，预热到 47ºC 左右（目的是达到膜分离的最佳温度，并使之远离 露点，防止入膜后在膜表面凝结出水）。二是气体的分离。经水洗、气液分 离和预热后的原料气即可进入膜分离器，经分离后便可得到所要求性能指 标的氢气（即渗透气），回收率 85%以上。
新疆广汇新能源有限公司 年产 120 万吨甲醇合成装置仿真系统
仿真培训系统操作手册
（教师/学员）
编写:赵 星 审核: ______
北京东方仿真软件技术有限公司 二零零九年七月十三日
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1目 录
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仿真培训系统操作手册 1 目 录1
1 仿真培训系统简介 1 1.1 仿真培训的目的 1 1.2 仿真培训的范围 1
3.4 膜分离装置 8 3.4.1 原理 8
3.4.2 渗透系数的定义 8 3.4.3 渗透系数的影响因素 9
4 自动控制 9 4.1 复杂控制回路说明 9
4.2 联锁说明 9 4.2.1 联锁旋扭的使用说明 9
4.2.2 联锁系统 10 5 工艺指标 13 5.1 主要控制指标 13
5.2 显示仪表 13
2 甲醇合成工段简介 2 2.1 甲醇合成工段工艺说明 2
2.1.1 合成回路工艺说明 2 2.1.2 氢回收装置工艺说明 4 3 关键设备简介 5
3.1 压缩机系统 5 3.2 合成塔 5
3.3 反应方程式 5 3.3.1 反应的主要影响因素 6
3.3.2 反应的特点 7 3.3.3 理解几个重要概念 7
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5.3 分析仪表 14 5.4 现场阀 错误！未定义书签。 5.5 物料平衡表 错误！未定义书签。 5.6 蒸汽压力和饱和温度对应表 14
5.7 设备一览表 14 5.8 工艺卡片 错误！未定义书签。
6 操作规程 15 6.1 开车准备 15
6.2 催化剂活化后冷态开车 15 6.3 氢回收装置开车 16 6.4 计划内停车 16
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3 甲醇合成工段简介
3.1 甲醇合成工段工艺说明
3.1.1 合成回路工艺说明
来自前端净化工序的新鲜补充气和氢回收装置回收甲醇回路弛放气所 得到的氢气及前端工序来的 CO2 经过压缩机入口分离器 F630A01 后，进入 甲醇合成气压缩机 J6ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0A01/1。
来自合成气压缩机 J630A01/1 的气体经保护床预热器 C630A01 加热后进 入保护床 D630A01。气体通过第一床除去无机硫。氧气在第二床的除氧催 化剂上和氢气及一氧化碳反应，主要产物是水蒸汽。气体中的 COS 和水蒸 汽在第三床的水解催化剂上生成 H2S。然后气体进入最后一床的脱硫催化 剂，硫化物在此被脱除。出保护床 D630A01 的游离氧小于 300ppmv，总硫 小于 20ppbv。
由 于 水 洗 过 程 气 液 两 相 平 衡 ，使 得 塔 顶 出 来 的 原 料 气 中 水 含 量 处 于 饱 和 状态。在气液分离器 F620A01 以后的管路及膜分离器中遇冷降温会出现水 雾，进入膜分离器后会造成膜分离器性能下降。因此，气液分离器排出来 的气体必须经过加热处理。加热器 C620A01 为一列管式换热器，热源为
原料气经过七根膜分离后，其中 85％以上氢气被分离出来，剩余尾气中 氢气含量较少，通过膜分离器的尾部薄膜调节阀 HV-620A03 排出，供合成 甲醇工区使用。
4 关键设备简介
4.1 压缩机系统
4.2 合成塔
4.3 反应方程式
合成塔是将含 H2、CO、CO2 的原料气（235℃，EOR），在一定压力（8.07
来自甲醇合成气循环机的 8.84MPag（G,EOR）的气体在 72.6℃（EOR） 下送入进出口换热器 C400A01 壳侧。
在此换热器中，经过与甲醇合成塔 D400A01 中的出口气换热，壳侧的 工艺气被加热到 235℃（EOR）。
甲醇合成塔 D400A01 入口工艺气的温度由换热器 C400A01 的旁路气来 控制。
4.3.1 反应的主要影响因素
催化剂 便于运输、储存，一般出合成触媒厂的触媒是以氧化铜的形态存在的。
氧化态的催化剂并不具备催化活性，使用前必须经过还原活化处理，将氧 化铜转化为具有活性单质铜。
化学反应还原式为： （1）CUO+H2 =CU+H2O+∆H3 （2）CUO+CO =CU+CO2+∆H4 催化剂上甲醇的生成速率取决于压力、催化剂温度，循环量和合成气组 分。 压力 甲醇合成速率和压力成正比，例如，压力增加 10%将使甲醇产量增加 10%。 温度 合成塔中的催化剂温度升高对反应动力学有提高作用。然而，催化剂最 高温度应一直保持在 280~285℃以下以避免催化剂损坏和副反应。 当已经达到平衡，催化剂活性没有受到限制，升高温度将降低甲醇产量。 循环量 提高循环量可以增加甲醇产量。在低循环流量下，甲醇产量大致与循环
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界区外来的锅炉给水和汽包 F400A01 的循环水混合后进入锅炉给水泵 J400A01A/B，再甲醇合成塔 D400A01 冷侧锅炉给水部分汽化，实时地将换 热板工艺侧产生的热量移走。
两相的汽水混合物从合成塔 D400A01 冷侧的顶部流出，在汽包 F400A01 中得到分离。饱和蒸汽被送出界外。
2.2 仿真培训的范围
由于本仿真系统主要以仿 DCS 操作为主，因而，在不影响操作的前提 下，对一些不很重要的现场操作进行简化，简化主要内容为：不重要的间 歇操作，部分现场手阀，现场盲板拆装，现场分析及现场临时管线拆装等 等。另外，根据实际操作需要，对一些重要的现场操作也进行了模拟，并 根据 DCS 画面设计一些现场图，在此操作画面上进行部分重要现场阀的开 关和泵的启动停止。对 DCS 的模拟，以化工厂提供的 DCS 画面和操作规程 为依据，并对重要回路和关键设备在现场图上进行补充。
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0.5MPa 饱和蒸汽。原料气在换热器中被加热到（正常/最大）45/60℃左右， 此时原料气中的水含量远离饱和点，可防止原料气进入膜分离器后产生水 雾，影响分离性能。
经过水洗、加热后的原料气送入膜分离器中进行分离，分离器组由 7 根 Φ200×3000mm 中空纤维膜分离器组成，采用并/串联形式连接。每根分离器 均可用阀门切断或接通，根据不同的处理量改变回收氢气的纯度和回收率。
出保护床 D630A01 的气体进入压缩机段间水冷器 C630A02 中冷却并在 压缩机段间分离器 F630A03 中分离出可能的冷凝液。分离了冷凝液的气体 进入合成气压缩机 J630A01/2。
出合成气压缩 J630A01/2 的气体和来自循环机入口分离器 F630A02 的循 环气混合后（缸内混合）进入合成气压缩机 J630A01/2 的循环段。
6.5 计划外停车（循环泵 J400A01 跳车） 16 7 评分细则 16
7.1 ESST 评分系统的使用说明 16 7.2 冷态开车评分系统 16 7.3 停车操作评分系统 17
8 下位机画面设计 17 8.1 DCS 用户画面设计 17 8.2 现场操作画面设计 17
8.2.1 现场操作画面设计说明 17 8.2.2 画面图 17
9 附表 18
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2 仿真培训系统简介
2.1 仿真培训的目的
本仿真系统的目的是： 对工艺流程进行仿真，模拟各种生产状况； 对中控室的人机界面（DCS 系统）进行仿真； 将自动化系统的各种逻辑关系（ESD 及联锁系统），结合进操作流程中 进行模拟； 对整个工艺流程以及各环节设备的启动、停止（多种工况）以及各种故 障情况的应急处理（安全预案）进行模拟； 通 过 在 线 操 作 指 导 （ 包 含 工 艺 操 作 规 程 和 指 导 说 明 ）， 满 足 工 人 冷 态 开 车、技能实训、技能鉴定中有关设备故障、装置操作、工艺调控方面的培 训、考核的需要，满足针对操作进行技能鉴定的需要。