一、裝置(zhi)簡(jian)介
甲(jia)(jia)醇是重要(yao)有機化(hua)(hua)工(gong)原(yuan)料(liao)和優(you)質燃(ran)料(liao)，廣泛應(ying)用于(yu)精(jing)細化(hua)(hua)工(gong)、塑料(liao)、醫藥、化(hua)(hua)肥等領域(yu)。甲(jia)(jia)醇也(ye)(ye)是一(yi)種(zhong)重要(yao)的(de)有機溶劑，其溶解性能(neng)優(you)于(yu)乙醇，可用于(yu)調制涂料(liao)。甲(jia)(jia)醇還是一(yi)種(zhong)很有前景的(de)清(qing)潔能(neng)源。現代大(da)型工(gong)業化(hua)(hua)制甲(jia)(jia)醇的(de)生(sheng)產裝置，原(yuan)料(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)制取既(ji)可以煤(mei)(mei)(mei)（固(gu)體(ti)）作(zuo)原(yuan)料(liao)，也(ye)(ye)可以油品(pin)（液體(ti)）或燃(ran)料(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)）作(zuo)原(yuan)料(liao)。不(bu)同的(de)原(yuan)料(liao)，其生(sheng)產方(fang)法和生(sheng)產工(gong)藝大(da)不(bu)相(xiang)同。對于(yu)我國，煤(mei)(mei)(mei)炭儲量遠(yuan)大(da)于(yu)石油、天然(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)儲量，因此(ci)，這(zhe)里就以煤(mei)(mei)(mei)作(zuo)原(yuan)料(liao)為(wei)例(li)進行(xing)介紹，圖(tu)(tu)2.27所示為(wei)煤(mei)(mei)(mei)化(hua)(hua)工(gong)工(gong)藝流(liu)程框圖(tu)(tu)。以煤(mei)(mei)(mei)為(wei)原(yuan)料(liao)制甲(jia)(jia)醇，首先是將煤(mei)(mei)(mei)進行(xing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)，即煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)過程。目前，煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)的(de)生(sheng)產工(gong)藝有多種(zhong)，包括塊(kuai)煤(mei)(mei)(mei)或小顆粒(li)煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)藝、粉煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)藝和水(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)漿氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)藝等。其中以水(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)漿氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)藝最為(wei)成熟，這(zhe)里以目前應(ying)用最多的(de)ICI低壓合(he)成工(gong)藝為(wei)例(li)進行(xing)介紹。
二、典型甲(jia)醇裝(zhuang)置的(de)工(gong)藝及特點
一般情況下，甲(jia)醇的生產過程主要(yao)分為造氣(qi)、變換和凈(jing)化、合成、精餾四個工段。
1. 造(zao)氣
目前應(ying)用(yong)(yong)較多的(de)造(zao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)方法是：先將煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)研磨(mo)成煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)粉(fen)，然(ran)后(hou)(hou)摻水(shui)(shui)(shui)制(zhi)成水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)。水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)通(tong)過(guo)(guo)(guo)泵提升壓(ya)力，然(ran)后(hou)(hou)通(tong)過(guo)(guo)(guo)噴(pen)嘴在(zai)(zai)高速氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)流的(de)作(zuo)用(yong)(yong)下噴(pen)入氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)爐。氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)(he)霧狀水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)在(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)爐內受高溫的(de)作(zuo)用(yong)(yong)，迅速經(jing)歷著預熱、水(shui)(shui)(shui)分(fen)蒸發、煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)干餾、揮發物的(de)裂解(jie)燃(ran)燒以(yi)及碳的(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)等一(yi)(yi)系列復(fu)雜的(de)物理(li)和(he)(he)化(hua)(hua)(hua)學過(guo)(guo)(guo)程(cheng)，最后(hou)(hou)生成以(yi)一(yi)(yi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳、氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、二氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳和(he)(he)水(shui)(shui)(shui)蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)主的(de)濕(shi)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。合成氨(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)置的(de)原(yuan)(yuan)料(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)(he)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)）、尿(niao)素裝(zhuang)(zhuang)置的(de)原(yuan)(yuan)料(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（二氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳）等也常以(yi)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)為(wei)原(yuan)(yuan)料(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)獲(huo)得(de)，只是氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)的(de)條件不同。合成氨(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)置的(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)制(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)是以(yi)獲(huo)得(de)氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)主，并在(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)時通(tong)過(guo)(guo)(guo)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)加(jia)(jia)入而帶(dai)入氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，最終獲(huo)得(de)氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)(he)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)呈一(yi)(yi)定比(bi)例的(de)混(hun)合氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體。而甲醇裝(zhuang)(zhuang)置則以(yi)獲(huo)得(de)一(yi)(yi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳為(wei)主，因(yin)此氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)時以(yi)添加(jia)(jia)純氧(yang)(yang)(yang)為(wei)主，以(yi)減(jian)少或避免(mian)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)存在(zai)(zai)。在(zai)(zai)合成氨(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)置一(yi)(yi)節中(zhong)，沒有提及造(zao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)段(duan)，是因(yin)為(wei)其造(zao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)段(duan)的(de)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)與(yu)這里類似。典(dian)型的(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)制(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)藝流程(cheng)示意圖如圖2.28所示。原(yuan)(yuan)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)經(jing)過(guo)(guo)(guo)稱重送(song)(song)至(zhi)磨(mo)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)機，磨(mo)至(zhi)需要的(de)顆(ke)粒后(hou)(hou)送(song)(song)至(zhi)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)槽(cao)，與(yu)水(shui)(shui)(shui)混(hun)合后(hou)(hou)即形(xing)成水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)。水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)經(jing)泵加(jia)(jia)壓(ya)后(hou)(hou)送(song)(song)往氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)爐。與(yu)高壓(ya)氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)經(jing)噴(pen)嘴混(hun)合進入氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)爐反應(ying)室。洗滌器下部(bu)(bu)出來的(de)黑(hei)(hei)(hei)(hei)水(shui)(shui)(shui)進固體分(fen)離器，液體部(bu)(bu)分(fen)（黑(hei)(hei)(hei)(hei)水(shui)(shui)(shui)）進灰(hui)(hui)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)系統。除了來自洗滌器的(de)黑(hei)(hei)(hei)(hei)水(shui)(shui)(shui)外，還有其他分(fen)離器等產生的(de)黑(hei)(hei)(hei)(hei)水(shui)(shui)(shui)，這些黑(hei)(hei)(hei)(hei)水(shui)(shui)(shui)也將被送(song)(song)往灰(hui)(hui)水(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)系統。
2. 變換和凈化
凈化工段主要(yao)包(bao)括變(bian)換和(he)脫(tuo)硫(liu)(liu)、脫(tuo)碳兩部分(fen)(fen)，但有些(xie)裝置也包(bao)含硫(liu)(liu)回收部分(fen)(fen)。變(bian)換的(de)目的(de)是調節煤(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)中(zhong)的(de)一(yi)氧化碳含量，以獲得甲醇合成(cheng)需要(yao)的(de)一(yi)氧化碳與(yu)氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)比例。脫(tuo)硫(liu)(liu)的(de)目的(de)是因為(wei)硫(liu)(liu)會導(dao)致甲醇合成(cheng)的(de)催化劑中(zhong)毒。變(bian)換及(ji)凈化的(de)簡單工藝流程見圖2.29。氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化工段過來的(de)水煤(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)首(shou)先(xian)進(jin)入(ru)預變(bian)換爐(lu)，出爐(lu)后進(jin)入(ru)另一(yi)個變(bian)換爐(lu)，變(bian)換后經(jing)過多次換熱和(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)液分(fen)(fen)離后，與(yu)未變(bian)換的(de)煤(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)合并(bing)，經(jing)熱回收、冷卻。
3. 合成
低壓(ya)(ya)法合(he)成(cheng)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)工藝(yi)流程示(shi)意圖(tu)如圖(tu)2.30所示(shi)。凈化后(hou)的(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)送(song)(song)至聯合(he)壓(ya)(ya)縮(suo)機(ji)(ji)的(de)合(he)成(cheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)縮(suo)段壓(ya)(ya)縮(suo)后(hou)，與甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)分(fen)離(li)(li)器來的(de)循(xun)(xun)環氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)混合(he)，進入(ru)循(xun)(xun)環氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)縮(suo)段。經(jing)循(xun)(xun)環氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)縮(suo)機(ji)(ji)升壓(ya)(ya)后(hou)送(song)(song)至合(he)成(cheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)換(huan)熱器進行逐(zhu)級換(huan)熱，送(song)(song)入(ru)合(he)成(cheng)塔進行甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)合(he)成(cheng)。出(chu)塔氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)經(jing)合(he)成(cheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)換(huan)熱器回收熱量后(hou)進入(ru)水(shui)冷(leng)器，經(jing)水(shui)冷(leng)后(hou)出(chu)塔，同時(shi)生成(cheng)的(de)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)和(he)(he)水(shui)，在此得以冷(leng)凝。經(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)分(fen)離(li)(li)器分(fen)離(li)(li)液相（甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)和(he)(he)水(shui)）后(hou)，未反應氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)返回聯合(he)壓(ya)(ya)縮(suo)機(ji)(ji)，經(jing)壓(ya)(ya)縮(suo)后(hou)循(xun)(xun)環使用。為防止惰性氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)在系統中積(ji)累，要從系統中排出(chu)弛放氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。由甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)分(fen)離(li)(li)器分(fen)離(li)(li)出(chu)的(de)粗(cu)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)，減壓(ya)(ya)后(hou)進入(ru)閃(shan)(shan)蒸(zheng)(zheng)槽(cao)閃(shan)(shan)蒸(zheng)(zheng)，以除去甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)中的(de)大部分(fen)溶(rong)解(jie)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，然后(hou)送(song)(song)至甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)精餾工段。閃(shan)(shan)蒸(zheng)(zheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)經(jing)壓(ya)(ya)力調節后(hou)用作燃(ran)料。合(he)成(cheng)反應熱通過合(he)成(cheng)塔殼側(ce)的(de)沸騰水(shui)的(de)飽和(he)(he)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)帶走。
4. 精餾(liu)
在甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)合成時，因合成條件及催(cui)化劑性(xing)能等因素的(de)影響，在產(chan)生(sheng)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)反應的(de)同時，還伴隨著(zhu)一系列的(de)副反應。所(suo)(suo)得產(chan)品除甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)外(wai)，還有水、醚、醛、酮、酯、烷(wan)烴、有機酸等幾十(shi)種有機雜質。所(suo)(suo)以，粗(cu)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)需進行精餾提純。甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)精餾工藝流(liu)程示意圖如圖2.31所(suo)(suo)示。
粗甲醇(chun)(chun)經(jing)預(yu)熱后(hou)(hou)入(ru)預(yu)精(jing)(jing)餾塔(ta)(ta)，該塔(ta)(ta)主要是將(jiang)二(er)甲醚(mi)等低沸點(dian)餾分(fen)從(cong)塔(ta)(ta)頂(ding)分(fen)離(li)。低沸點(dian)餾分(fen)不凝氣(qi)(qi)體從(cong)塔(ta)(ta)頂(ding)排出，送至(zhi)燃料氣(qi)(qi)系(xi)統。塔(ta)(ta)底的(de)(de)液體由(you)預(yu)精(jing)(jing)餾塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)底泵(beng)升壓(ya)(ya)(ya)后(hou)(hou)送入(ru)加(jia)壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)餾塔(ta)(ta)進行蒸餾。加(jia)壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)餾塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)頂(ding)氣(qi)(qi)體被冷(leng)凝后(hou)(hou)，一(yi)(yi)部(bu)分(fen)作(zuo)為(wei)精(jing)(jing)甲醇(chun)(chun)加(jia)壓(ya)(ya)(ya)塔(ta)(ta)的(de)(de)回(hui)流，另一(yi)(yi)部(bu)分(fen)作(zuo)為(wei)精(jing)(jing)甲醇(chun)(chun)產品(pin)送至(zhi)精(jing)(jing)甲醇(chun)(chun)儲(chu)罐。加(jia)壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)餾塔(ta)(ta)底的(de)(de)精(jing)(jing)甲醇(chun)(chun)液體，靠自身壓(ya)(ya)(ya)力送入(ru)常壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)餾塔(ta)(ta)進一(yi)(yi)步(bu)精(jing)(jing)餾。常壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)餾塔(ta)(ta)頂(ding)部(bu)蒸汽(qi)經(jing)冷(leng)凝器(qi)冷(leng)凝后(hou)(hou)，部(bu)分(fen)作(zuo)為(wei)回(hui)流液返回(hui)塔(ta)(ta)內，部(bu)分(fen)作(zuo)為(wei)精(jing)(jing)甲醇(chun)(chun)產品(pin)與加(jia)壓(ya)(ya)(ya)塔(ta)(ta)的(de)(de)精(jing)(jing)甲醇(chun)(chun)匯(hui)合(he)，一(yi)(yi)起送至(zhi)精(jing)(jing)甲醇(chun)(chun)儲(chu)槽。
三、介質特點
甲(jia)醇裝置中包含的特殊介質有：甲(jia)醇、氫(qing)氣、一氧化(hua)碳(tan)、二氧化(hua)碳(tan)、高壓氧氣、黑水等。甲(jia)醇是(shi)一種(zhong)透明(ming)、無色、易燃、有毒(du)的液體，略帶(dai)酒精(jing)味(wei)。熔點為(wei)(wei)-97.8℃，沸點為(wei)(wei)64.8℃，自燃點為(wei)(wei)47℃，能與水、乙醇、乙醚、苯(ben)、
丙酮和大(da)多數有機溶(rong)劑相混溶(rong)，遇熱、明火或氧(yang)化劑易(yi)著火。甲醇屬(shu)于甲B類可(ke)燃液(ye)體。按GB 5044 標準甲醇屬(shu)于中度危(wei)害介質。
四、甲醇裝置的配管設計
主(zhu)要是(shi)對(dui)塔、罐、泵、反應器等設備的配管設計。
