多年来,无论是在化学应用还是在能源领域,甲醇都是一种重要的有机基础材料。在目前常用的低压工艺中,氢气、一氧化碳和二氧化碳在高达10 MPa的压力和300 °C的温度下通过催化作用生成甲醇(CH3OH)。根据原料的地理位置和所需的生产能力,可选择不同的工厂方案。
生产过程分为四个阶段:
为了减少所需的能源并实现稳定的质量和高产量,操作员必须在设备的各个部分精确地保持几个关键的工艺参数,如压力、温度、流量和液位。
目前,甲醇生产的主要原料不是煤、石脑油和石油,而是天然气。通过定向加氢,天然气中的无用成分(如硫)以硫化氢(H2S)的形式结合,然后在脱硫反应器中去除。
为了持续监测整个床层中加氢反应器中催化剂的活性,使用了专门的多点温度计来监测多个点。必须永久保证正常运行,因为任何漏出的硫成分都会在下游过程步骤中产生毒性。通过使用安装有差压变送器的紧凑型孔板、文丘里管来正确监测气体流量。
根据原料和所选工厂设计的不同,甲烷蒸汽转化可串联安装一个、两个或三个类型的转化炉:
这种组合负责实现氢气和合成气的最佳回收。在基于催化剂床的圆柱形预重整炉中,第一预重整阶段在大约500℃和3MPa的热蒸汽供应下进行。
为了对整个床层的催化剂活性和老化情况进行持续监测,我们使用了专门设计的多点温度计来记录多个点。必须精确监测气体和蒸汽之间的比例,以防止催化剂结焦和损坏。安装有差压变送器的紧凑型孔板和文丘里管能够可靠、持久地完成这一任务。
在一段转化炉(国际上称为蒸汽甲烷转化炉,SMR)中,转化管垂直安装成几排,从外部使用燃烧器连续进行燃烧。气体-蒸汽混合物转化为氢气、一氧化碳和二氧化碳的过程发生在充满催化剂的管内部。由于高温,通常由特殊合金制成的转化管壁会永久承受特殊应力。在正常运行期间,由于温度过高而出现裂纹的情况并不罕见。这可能导致工厂必须面临停产,甚至可能损坏整个工厂。通常情况下,采用火焰减弱的替代工艺会导致产量降低,这会导致设备运营商必须接受效率的永久性损失。
通过对个性化设置进行有针对性的分析,以及对与管材料相匹配的钢管表面温度传感器(XTRACTO-PAD®)进行完美定位,我们可以提供完美的解决方案。基于特殊的屏蔽设计,不受火焰冲击影响的精确管表面温度可全天候记录。现在,SMR实际上可以通过最高吞吐量来控制使用寿命。此外,除了管表面之外,燃烧产生的烟气温度也在燃烧室内进行监测。为此,我们专门为您的应用开发了传感器解决方案,其热电偶套管采用可长期使用的材料制成。
根据原料和所选工厂设计的不同,甲烷蒸汽转化可串联安装一个、两个或三个类型的转化炉:
这种组合负责实现氢气和合成气的最佳回收。在对通过一段转化炉中的约三分之一气体进行初步转化后,下一阶段将在温度超过1,000 °C温度和压力超过3MPa的二段转化炉中“点火”,以实现接近百分之百的转化率。ATR内部有一个耐火衬里。蒸汽-气体混合物和通过大型燃烧器预热的过程空气(氧气和氮气成分)从上方送入。首先,会发生部分燃烧——部分氧化。然后,混合物流经位于转化炉中间部分的催化床,剩余的甲烷组分最终被转化。
为了对这一要求苛刻的工艺过程进行正确和连续的监测,许多催化剂床都通过专门设计的威卡多点温度传感器来记录正确的温度。由于设计坚固耐用,且传感器元件具有防止氢中毒的保护功能,这些传感器可提供长期稳定的冗余测量。
新转化的合成气与回收的合成气混合后,通过蒸汽轮机驱动的多级压缩机压缩至约8 MPa。在压缩之前和压缩过程中,介质被中冷,产生的冷凝水在分离器中分离。必须对分离器的液位进行持续监控,以防止任何可能的溢流。这样可以保护压缩机和下游设备区域,防止水分含量过高。
建议使用模块化旁通液位测量仪表来完成这项任务,因为它们可以精确地传送液位,并通过可选的开关功能及时发出警告。在特别关键的位置,双腔式液位计可实现冗余测量。除旁路指示器外,还可集成其他测量系统,例如干簧电阻链、磁致伸缩传感器、雷达和音叉。为了保证压缩机的平稳运行,必须对承受巨大压力的轴承进行温度监控。高度抗振的温度传感器可确保必要的精确度。
在甲醇反应器中,氢气、一氧化碳和二氧化碳在压力为5 ... 10 MPa、温度为200 ... 300 °C的低压条件下合成甲醇(CH3OH)和副产品水。根据不同的工厂方案,可使用多个气冷和水冷反应器,这些反应器与装有催化剂的管道串联连接。
为确保持续提供所需的合成压力,在反应器入口和出口处使用温度补偿过程变送器/隔膜密封系统进行测量(即使在高温下也能精确测量)。在多级反应过程中会产生大量热量,这些热量会通过中冷阶段带走。催化剂床沿线的临界温度分布由几个具有快速热传导功能的快速反应多点温度计进行监测。
甲醇合成后,介质流被冷却,液体甲醇和水组分在甲醇分离器中与未反应的合成气组分分离。气体通过变压吸附装置返回合成回路。液体作为原料甲醇输送到膨胀罐。
多样冗余传感器通常用于分离器中的液位监测。差压变送器采用全焊接无密封隔膜密封,可输出静压液位柱。经过实践验证的液位计,配有簧片链或磁致伸缩型变送器,可选配安装雷达传感器的双腔系统,从而确保以稳定的信号进行持续测量。
最后,生成的原料甲醇在甲醇分馏塔中分两步处理,以便储存和转售。在低沸点塔(顶塔)中,首先使用蒸馏法分离高挥发性副产品,如溶解气体。然后,在高沸点塔中进行纯甲醇与水和醇类的最终分离。
介质的正确分离、蒸馏和继续输送均通过不同的冗余液位传感器进行监测。差压变送器采用全焊接无密封隔膜密封,可输出静压液位柱。经过实践验证的液位计,配有簧片链或磁致伸缩型变送器,可选配安装雷达传感器的双腔系统,从而确保以稳定的信号进行持续测量。
甲醇被暂时储存在大型储罐中,以备将来使用。自由悬挂式多点温度计通常用于监测储罐中的温度,这种温度计通常在无压力的情况下工作。由于其紧凑的设计和智能的运输和安装概念,传感器(其中一些超过20米长)可以在工厂方便地搬运和安装,而无需使用额外的起重机。
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