[发明专利]合成气制低碳醇反应器的反应温度控制方法

说明书

本发明提供了一种合成气制低碳醇反应器的反应温度控制方法。该方法包括使用反应热移除单元强制移除合成装置中反应放出的热量，当反应器的催化剂床层出现飞温趋势时，利用冷激气旁路调节系统向反应器内加入60～90℃的冷激气降低进入反应器的气体的温度。本发明解决了现有技术中在反应热无法带走的情况下发生催化剂床层热量积聚而引发反应温度迅速飞温的故障的问题。

技术领域

本发明涉及合成气制低碳混合醇领域，具体而言，涉及一种合成气制低碳醇反应器的反应温度控制方法。

背景技术

低碳醇是指C1～C6的醇类化合物，乙醇、丙醇、丁醇、戊醇等高级醇是生产医药、聚酯等大宗化学品的重要中间体，具有很高的经济价值。含6个碳原子以上的高碳醇是合成表面活性剂、洗涤剂、增塑剂及其它精细化工品的原料，具有单位产值高、附加值大等优点。低碳醇类化合物的应用十分广泛，合成气在催化剂的作用下可以合成低碳混合醇，混合醇经分离得到各种醇类产品，低碳混合醇产物可以做为液体燃料。

以煤经合成气制混合醇技术是非石油路线合成液体燃料、油品添加剂及大宗化学品的途径之一。许多国家在合成气制取低碳混合醇研究方面投入大量的人力、物力，国外对合成气制低碳混合醇技术的研究目前主要在催化剂的开发、反应机理的研究、实验室内的微型反应条件研究和催化剂性能的测试方面，尚未进入工业化装置的建设过程。如：德国LURGI公司、意大利SNAM公司开发的改性甲醇合成催化剂合成低碳混合醇，存在反应条件苛刻，活性组分易于烧结的问题。法国石油研究所IFP、美国DOW等公司采用Cu-Co体系催化剂反应产物中乙醇的选择性高，但是存在催化剂稳定性差的问题。国内的清华大学、山西煤化所、大连化物所、中国科技大学和天津大学等单位，主要工作是在国外上述四大类催化剂的基础上进行改性，并进行了单管实验。国内外在大型合成气制低碳混合醇生产装置的工艺流程的设计与实践方面没有可靠的技术方案和数据。中国神华煤制油化工有限公司与国内研究所合作，2013年完成了合成气制低碳混合醇工业单管装置的运转可行性试验。2014年7月至8月千吨级合成气制低碳混合醇工业侧线装置投产试车。装置完成催化剂还原工作后，在系统引入合成气升温的过程中，在低于正常操作温度约20℃时反应温度不高于220℃，由于反应放出的热量低，壳程锅炉水吸收热量副产的蒸汽量低，无法达到自然循环的蒸汽量需求，锅炉给水在反应器的壳程部分区域出现停留的“死区”，相应位置反应管内的催化剂床层发生反应热无法被移除、反应温度超高，引发催化剂床层发生“飞温”，局部催化剂床层的温度进一步飞温，比反应温度高出240℃以上并超过热电偶的检测上限500℃，催化剂床层飞温触发DCS控制系统的超温连锁设置程序，导致压缩机停车。催化剂的最高耐受温度为最高320℃，飞温时催化剂床层多个区域温度已超过热电偶检测量程500℃，“飞温”造成局部催化剂烧结粉化和活性下降。装置重新开工投料后，催化剂床层的压降由飞温前的0.02MPa增加到0.7MPa，床层阻力太大，新鲜原料气与循环气已无法顺利通过合成塔，装置无法实现将反应温度提升至设计温度附近进行正常生产运行、催化剂床层的压差高装置无法在正常的操作压力下进行。催化剂床层超温后联锁切断进反应器的原料气的技术方案不能避免催化剂床层飞温的问题。重新设计和讨论了催化剂床层超温后向反应系统引入高压氮气的技术方案存在氮气压缩机的启动时间大于发生飞温的时间，并且低温氮气引发催化剂床骤然大幅下降，产生的急冷工况对催化剂的强度产生损害。