一(yi)、裝(zhuang)置(zhi)簡介

  甲(jia)(jia)醇(chun)是重要有機(ji)化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)原(yuan)料(liao)(liao)和優(you)質燃(ran)料(liao)(liao)，廣(guang)泛應用于精細(xi)化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)、塑料(liao)(liao)、醫藥、化(hua)(hua)(hua)(hua)肥等領域。甲(jia)(jia)醇(chun)也(ye)(ye)是一種(zhong)(zhong)重要的(de)(de)有機(ji)溶劑，其溶解性能優(you)于乙醇(chun)，可(ke)用于調制涂(tu)料(liao)(liao)。甲(jia)(jia)醇(chun)還是一種(zhong)(zhong)很有前(qian)景的(de)(de)清(qing)潔能源。現代大型工(gong)業化(hua)(hua)(hua)(hua)制甲(jia)(jia)醇(chun)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)裝置，原(yuan)料(liao)(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)制取既可(ke)以(yi)(yi)(yi)煤(mei)(mei)(mei)(mei)（固體）作原(yuan)料(liao)(liao)，也(ye)(ye)可(ke)以(yi)(yi)(yi)油品（液體）或燃(ran)料(liao)(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)（氣(qi)(qi)(qi)(qi)體）作原(yuan)料(liao)(liao)。不同(tong)的(de)(de)原(yuan)料(liao)(liao)，其生(sheng)(sheng)產(chan)方法和生(sheng)(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)大不相(xiang)同(tong)。對于我國(guo)，煤(mei)(mei)(mei)(mei)炭儲量(liang)遠大于石油、天然(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)儲量(liang)，因此，這里就以(yi)(yi)(yi)煤(mei)(mei)(mei)(mei)作原(yuan)料(liao)(liao)為(wei)(wei)例(li)(li)進行介紹，圖2.27所示(shi)為(wei)(wei)煤(mei)(mei)(mei)(mei)化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)流程框圖。以(yi)(yi)(yi)煤(mei)(mei)(mei)(mei)為(wei)(wei)原(yuan)料(liao)(liao)制甲(jia)(jia)醇(chun)，首先是將煤(mei)(mei)(mei)(mei)進行氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)，即煤(mei)(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)過程。目前(qian)，煤(mei)(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)有多種(zhong)(zhong)，包括塊煤(mei)(mei)(mei)(mei)或小顆粒煤(mei)(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)、粉煤(mei)(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)和水煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)等。其中以(yi)(yi)(yi)水煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)最(zui)為(wei)(wei)成(cheng)熟，這里以(yi)(yi)(yi)目前(qian)應用最(zui)多的(de)(de)ICI低(di)壓合成(cheng)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)為(wei)(wei)例(li)(li)進行介紹。

二、典型(xing)甲醇裝置的(de)工藝及特點

  一般情況下(xia)，甲醇的生產(chan)過程主要分為造(zao)氣、變換和凈(jing)化(hua)、合成、精(jing)餾(liu)四個工段。

 1. 造氣 

   目前應用(yong)較多的(de)(de)(de)造氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)方(fang)法(fa)是(shi)：先(xian)將(jiang)煤(mei)(mei)(mei)(mei)研磨(mo)(mo)成(cheng)煤(mei)(mei)(mei)(mei)粉，然(ran)后(hou)(hou)摻水(shui)(shui)(shui)(shui)制(zhi)成(cheng)水(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)。水(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)通過泵提(ti)(ti)升壓力，然(ran)后(hou)(hou)通過噴(pen)(pen)嘴在高(gao)速(su)氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)流的(de)(de)(de)作用(yong)下噴(pen)(pen)入氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐。氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)霧(wu)狀水(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)在氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐內受(shou)高(gao)溫(wen)的(de)(de)(de)作用(yong)，迅(xun)速(su)經歷著預熱、水(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)蒸發、煤(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)(de)(de)干餾(liu)、揮發物的(de)(de)(de)裂解燃燒(shao)以(yi)(yi)及碳(tan)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)等一(yi)系(xi)列復雜的(de)(de)(de)物理和(he)化(hua)(hua)學過程(cheng)，最(zui)后(hou)(hou)生成(cheng)以(yi)(yi)一(yi)氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)、氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、二氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)和(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)濕煤(mei)(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。合(he)(he)(he)成(cheng)氨(an)裝(zhuang)置的(de)(de)(de)原料(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)）、尿(niao)素裝(zhuang)置的(de)(de)(de)原料(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（二氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)）等也(ye)常以(yi)(yi)煤(mei)(mei)(mei)(mei)為(wei)(wei)(wei)原料(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)獲(huo)得，只是(shi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)條件不(bu)同。合(he)(he)(he)成(cheng)氨(an)裝(zhuang)置的(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)制(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)是(shi)以(yi)(yi)獲(huo)得氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)(wei)(wei)主(zhu)，并在氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)時通過空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)加入而帶入氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，最(zui)終(zhong)獲(huo)得氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)呈一(yi)定(ding)比例的(de)(de)(de)混(hun)合(he)(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體。而甲醇裝(zhuang)置則以(yi)(yi)獲(huo)得一(yi)氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)為(wei)(wei)(wei)主(zhu)，因此(ci)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)時以(yi)(yi)添(tian)加純氧(yang)為(wei)(wei)(wei)主(zhu)，以(yi)(yi)減少(shao)或避免(mian)氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)存在。在合(he)(he)(he)成(cheng)氨(an)裝(zhuang)置一(yi)節中，沒(mei)有提(ti)(ti)及造氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工段(duan)，是(shi)因為(wei)(wei)(wei)其造氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工段(duan)的(de)(de)(de)過程(cheng)與這里類似(si)。典型的(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)制(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工藝流程(cheng)示意(yi)圖(tu)如圖(tu)2.28所示。原煤(mei)(mei)(mei)(mei)經過稱重送至磨(mo)(mo)煤(mei)(mei)(mei)(mei)機，磨(mo)(mo)至需要的(de)(de)(de)顆粒(li)后(hou)(hou)送至煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)槽(cao)，與水(shui)(shui)(shui)(shui)混(hun)合(he)(he)(he)后(hou)(hou)即形成(cheng)水(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)。水(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)經泵加壓后(hou)(hou)送往氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐。與高(gao)壓氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)經噴(pen)(pen)嘴混(hun)合(he)(he)(he)進(jin)入氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐反(fan)應室(shi)。洗滌器(qi)下部出來的(de)(de)(de)黑(hei)水(shui)(shui)(shui)(shui)進(jin)固體分(fen)(fen)離(li)器(qi)，液體部分(fen)(fen)（黑(hei)水(shui)(shui)(shui)(shui)）進(jin)灰(hui)水(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)理系(xi)統(tong)。除了(le)來自洗滌器(qi)的(de)(de)(de)黑(hei)水(shui)(shui)(shui)(shui)外，還(huan)有其他分(fen)(fen)離(li)器(qi)等產生的(de)(de)(de)黑(hei)水(shui)(shui)(shui)(shui)，這些黑(hei)水(shui)(shui)(shui)(shui)也(ye)將(jiang)被送往灰(hui)水(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)理系(xi)統(tong)。

 2. 變換和凈(jing)化(hua) 

   凈(jing)化(hua)工段主要包(bao)括變換(huan)和脫硫(liu)、脫碳兩部分，但有些裝置也包(bao)含硫(liu)回收(shou)部分。變換(huan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)調節煤(mei)(mei)氣中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)氧(yang)化(hua)碳含量，以(yi)獲(huo)得甲醇合(he)(he)成需要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)氧(yang)化(hua)碳與氫(qing)氣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)比例。脫硫(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)因為(wei)硫(liu)會導致甲醇合(he)(he)成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)催化(hua)劑(ji)中(zhong)毒。變換(huan)及凈(jing)化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)簡單工藝流(liu)程見圖2.29。氣化(hua)工段過來的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水煤(mei)(mei)氣首(shou)先進入預(yu)變換(huan)爐(lu)(lu)，出爐(lu)(lu)后進入另一(yi)(yi)個(ge)變換(huan)爐(lu)(lu)，變換(huan)后經(jing)過多次(ci)換(huan)熱(re)和氣液分離后，與未變換(huan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)煤(mei)(mei)氣合(he)(he)并，經(jing)熱(re)回收(shou)、冷(leng)卻。

 3. 合成(cheng) 

   低(di)壓(ya)法合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)甲醇(chun)工藝(yi)流程示意圖如(ru)圖2.30所示。凈化后(hou)(hou)(hou)的(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti)送至聯合(he)(he)(he)壓(ya)縮(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)的(de)(de)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)氣(qi)壓(ya)縮(suo)(suo)(suo)段壓(ya)縮(suo)(suo)(suo)后(hou)(hou)(hou)，與甲醇(chun)分(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)來的(de)(de)循(xun)環(huan)氣(qi)混合(he)(he)(he)，進(jin)入循(xun)環(huan)氣(qi)壓(ya)縮(suo)(suo)(suo)段。經(jing)(jing)循(xun)環(huan)氣(qi)壓(ya)縮(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)升壓(ya)后(hou)(hou)(hou)送至合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)氣(qi)換熱(re)器(qi)(qi)進(jin)行逐級換熱(re)，送入合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)塔進(jin)行甲醇(chun)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)。出塔氣(qi)經(jing)(jing)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)氣(qi)換熱(re)器(qi)(qi)回(hui)收熱(re)量(liang)后(hou)(hou)(hou)進(jin)入水(shui)(shui)冷(leng)器(qi)(qi)，經(jing)(jing)水(shui)(shui)冷(leng)后(hou)(hou)(hou)出塔，同(tong)時生成(cheng)(cheng)的(de)(de)甲醇(chun)和(he)水(shui)(shui)，在此得以冷(leng)凝。經(jing)(jing)甲醇(chun)分(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)分(fen)(fen)離(li)液相（甲醇(chun)和(he)水(shui)(shui)）后(hou)(hou)(hou)，未反(fan)應氣(qi)體(ti)(ti)返回(hui)聯合(he)(he)(he)壓(ya)縮(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)，經(jing)(jing)壓(ya)縮(suo)(suo)(suo)后(hou)(hou)(hou)循(xun)環(huan)使用。為防止惰性氣(qi)體(ti)(ti)在系(xi)統中(zhong)(zhong)積累，要(yao)從(cong)系(xi)統中(zhong)(zhong)排出弛放氣(qi)。由(you)甲醇(chun)分(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)分(fen)(fen)離(li)出的(de)(de)粗甲醇(chun)，減壓(ya)后(hou)(hou)(hou)進(jin)入閃蒸(zheng)槽閃蒸(zheng)，以除去甲醇(chun)中(zhong)(zhong)的(de)(de)大部分(fen)(fen)溶(rong)解氣(qi)，然后(hou)(hou)(hou)送至甲醇(chun)精餾工段。閃蒸(zheng)氣(qi)經(jing)(jing)壓(ya)力調節后(hou)(hou)(hou)用作燃料(liao)。合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)反(fan)應熱(re)通過合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)塔殼側的(de)(de)沸騰水(shui)(shui)的(de)(de)飽和(he)蒸(zheng)汽(qi)帶走。

 4. 精餾 

   在甲(jia)(jia)醇(chun)合成時(shi)(shi)，因(yin)合成條件(jian)及催化劑性能(neng)等因(yin)素的(de)影響，在產生甲(jia)(jia)醇(chun)反應(ying)的(de)同時(shi)(shi)，還(huan)伴隨著一系(xi)列的(de)副反應(ying)。所得產品除(chu)甲(jia)(jia)醇(chun)外，還(huan)有(you)水、醚、醛、酮、酯(zhi)、烷(wan)烴(jing)、有(you)機酸等幾十種有(you)機雜質。所以，粗(cu)甲(jia)(jia)醇(chun)需進行(xing)精(jing)(jing)餾(liu)提純(chun)。甲(jia)(jia)醇(chun)精(jing)(jing)餾(liu)工藝流程示(shi)意圖如圖2.31所示(shi)。

   粗甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)經預(yu)熱后(hou)入(ru)(ru)預(yu)精(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)，該塔(ta)(ta)主(zhu)要(yao)是將二甲(jia)(jia)(jia)醚等低(di)沸(fei)點餾(liu)(liu)(liu)分(fen)從(cong)塔(ta)(ta)頂分(fen)離。低(di)沸(fei)點餾(liu)(liu)(liu)分(fen)不凝(ning)(ning)氣體(ti)(ti)從(cong)塔(ta)(ta)頂排出，送(song)(song)至燃料氣系統(tong)。塔(ta)(ta)底的(de)液體(ti)(ti)由預(yu)精(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)底泵升(sheng)壓后(hou)送(song)(song)入(ru)(ru)加(jia)壓精(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)進行蒸餾(liu)(liu)(liu)。加(jia)壓精(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)頂氣體(ti)(ti)被冷(leng)凝(ning)(ning)后(hou)，一(yi)部(bu)(bu)(bu)(bu)分(fen)作為精(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)加(jia)壓塔(ta)(ta)的(de)回(hui)流，另一(yi)部(bu)(bu)(bu)(bu)分(fen)作為精(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)產品送(song)(song)至精(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)儲罐(guan)。加(jia)壓精(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)底的(de)精(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)液體(ti)(ti)，靠(kao)自身壓力送(song)(song)入(ru)(ru)常壓精(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)進一(yi)步精(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)。常壓精(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)頂部(bu)(bu)(bu)(bu)蒸汽經冷(leng)凝(ning)(ning)器(qi)冷(leng)凝(ning)(ning)后(hou)，部(bu)(bu)(bu)(bu)分(fen)作為回(hui)流液返回(hui)塔(ta)(ta)內，部(bu)(bu)(bu)(bu)分(fen)作為精(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)產品與加(jia)壓塔(ta)(ta)的(de)精(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)匯合，一(yi)起送(song)(song)至精(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)儲槽(cao)。

三、介質特點

  甲醇裝置中(zhong)包含的(de)特殊(shu)介質有：甲醇、氫氣、一氧化碳、二氧化碳、高壓氧氣、黑(hei)水等(deng)。甲醇是(shi)一種透明(ming)、無色、易燃、有毒(du)的(de)液體，略帶酒精(jing)味。熔點(dian)為(wei)-97.8℃，沸點(dian)為(wei)64.8℃，自燃點(dian)為(wei)47℃，能與水、乙醇、乙醚、苯、

  丙酮和大多(duo)數有機溶劑相混溶，遇(yu)熱(re)、明火或氧化劑易著火。甲醇(chun)屬(shu)于甲B類可燃液體。按(an)GB 5044 標準甲醇(chun)屬(shu)于中度危(wei)害介(jie)質。

四、甲醇裝置的配管設計(ji)

  主要是(shi)對塔、罐、泵、反應器(qi)等設備的配管設計。