一、裝置(zhi)簡介
甲醇(chun)是重(zhong)要有(you)機化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)原(yuan)(yuan)料(liao)和優質燃料(liao)，廣泛應用(yong)(yong)于(yu)精細化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)、塑料(liao)、醫藥、化(hua)(hua)肥等領(ling)域。甲醇(chun)也是一(yi)種重(zhong)要的(de)(de)有(you)機溶(rong)劑，其溶(rong)解性能優于(yu)乙(yi)醇(chun)，可用(yong)(yong)于(yu)調制(zhi)涂料(liao)。甲醇(chun)還是一(yi)種很有(you)前(qian)景的(de)(de)清潔能源。現代大(da)型工(gong)(gong)(gong)業化(hua)(hua)制(zhi)甲醇(chun)的(de)(de)生產裝(zhuang)置，原(yuan)(yuan)料(liao)氣(qi)的(de)(de)制(zhi)取既可以(yi)(yi)煤(mei)(mei)（固體）作原(yuan)(yuan)料(liao)，也可以(yi)(yi)油(you)品（液體）或(huo)燃料(liao)氣(qi)（氣(qi)體）作原(yuan)(yuan)料(liao)。不同(tong)的(de)(de)原(yuan)(yuan)料(liao)，其生產方法和生產工(gong)(gong)(gong)藝(yi)大(da)不相同(tong)。對于(yu)我國，煤(mei)(mei)炭儲(chu)量遠大(da)于(yu)石油(you)、天然氣(qi)儲(chu)量，因此，這里就以(yi)(yi)煤(mei)(mei)作原(yuan)(yuan)料(liao)為(wei)例進(jin)行(xing)介紹，圖2.27所(suo)示為(wei)煤(mei)(mei)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)流程框圖。以(yi)(yi)煤(mei)(mei)為(wei)原(yuan)(yuan)料(liao)制(zhi)甲醇(chun)，首先(xian)是將煤(mei)(mei)進(jin)行(xing)氣(qi)化(hua)(hua)，即(ji)煤(mei)(mei)氣(qi)化(hua)(hua)過程。目(mu)前(qian)，煤(mei)(mei)氣(qi)化(hua)(hua)的(de)(de)生產工(gong)(gong)(gong)藝(yi)有(you)多種，包括塊煤(mei)(mei)或(huo)小(xiao)顆粒(li)煤(mei)(mei)氣(qi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)、粉(fen)煤(mei)(mei)氣(qi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)和水煤(mei)(mei)漿(jiang)氣(qi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)等。其中以(yi)(yi)水煤(mei)(mei)漿(jiang)氣(qi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)最(zui)為(wei)成熟，這里以(yi)(yi)目(mu)前(qian)應用(yong)(yong)最(zui)多的(de)(de)ICI低壓合成工(gong)(gong)(gong)藝(yi)為(wei)例進(jin)行(xing)介紹。
二(er)、典型(xing)甲醇裝置的(de)工藝(yi)及特點
一(yi)般情(qing)況(kuang)下，甲醇的生(sheng)產過程主要分為造氣、變換和凈化(hua)、合成、精餾四(si)個工(gong)段(duan)。
1. 造氣
目前應用較多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)造(zao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)方(fang)法是：先將(jiang)煤(mei)(mei)(mei)(mei)研磨成(cheng)煤(mei)(mei)(mei)(mei)粉(fen)，然(ran)后摻水(shui)(shui)(shui)(shui)制(zhi)成(cheng)水(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿。水(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿通(tong)過(guo)(guo)泵提(ti)升壓力，然(ran)后通(tong)過(guo)(guo)噴(pen)嘴在(zai)(zai)高(gao)速氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)流(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用下噴(pen)入氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐(lu)(lu)。氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)霧(wu)狀(zhuang)水(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿在(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐(lu)(lu)內受高(gao)溫的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用，迅速經歷著(zhu)預熱、水(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)蒸發(fa)、煤(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)干餾、揮(hui)發(fa)物的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)裂解(jie)燃燒(shao)以(yi)(yi)(yi)及碳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)等一(yi)系列(lie)復雜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理和(he)化(hua)(hua)學過(guo)(guo)程(cheng)，最后生(sheng)成(cheng)以(yi)(yi)(yi)一(yi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳、氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、二(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳和(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)(wei)主的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)濕煤(mei)(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。合成(cheng)氨(an)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)料氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)）、尿素(su)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)料氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（二(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳）等也(ye)常以(yi)(yi)(yi)煤(mei)(mei)(mei)(mei)為(wei)(wei)原(yuan)料氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)獲(huo)得(de)，只是氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)條(tiao)件(jian)不同。合成(cheng)氨(an)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)制(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)是以(yi)(yi)(yi)獲(huo)得(de)氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)(wei)主，并在(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)時(shi)通(tong)過(guo)(guo)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)加入而帶入氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，最終獲(huo)得(de)氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)呈一(yi)定(ding)比例的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)混合氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體。而甲醇裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)則以(yi)(yi)(yi)獲(huo)得(de)一(yi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳為(wei)(wei)主，因此氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)時(shi)以(yi)(yi)(yi)添加純氧(yang)(yang)(yang)為(wei)(wei)主，以(yi)(yi)(yi)減(jian)少或避免(mian)氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)(zai)。在(zai)(zai)合成(cheng)氨(an)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)一(yi)節中，沒有提(ti)及造(zao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)段，是因為(wei)(wei)其(qi)造(zao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)段的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)與這(zhe)(zhe)里類似。典型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)制(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)藝流(liu)程(cheng)示意圖如圖2.28所示。原(yuan)煤(mei)(mei)(mei)(mei)經過(guo)(guo)稱(cheng)重送(song)至磨煤(mei)(mei)(mei)(mei)機，磨至需要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)顆粒后送(song)至煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿槽，與水(shui)(shui)(shui)(shui)混合后即形成(cheng)水(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿。水(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿經泵加壓后送(song)往氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐(lu)(lu)。與高(gao)壓氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)經噴(pen)嘴混合進入氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐(lu)(lu)反應室(shi)。洗滌器下部出來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)黑(hei)水(shui)(shui)(shui)(shui)進固體分(fen)離(li)器，液體部分(fen)（黑(hei)水(shui)(shui)(shui)(shui)）進灰水(shui)(shui)(shui)(shui)處理系統。除了來(lai)(lai)自(zi)洗滌器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)黑(hei)水(shui)(shui)(shui)(shui)外(wai)，還有其(qi)他分(fen)離(li)器等產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)黑(hei)水(shui)(shui)(shui)(shui)，這(zhe)(zhe)些黑(hei)水(shui)(shui)(shui)(shui)也(ye)將(jiang)被送(song)往灰水(shui)(shui)(shui)(shui)處理系統。
2. 變換和(he)凈化
凈化(hua)工段(duan)主要包括變(bian)換和脫硫(liu)、脫碳(tan)兩部(bu)分(fen)，但有些裝(zhuang)置也(ye)包含硫(liu)回收(shou)部(bu)分(fen)。變(bian)換的(de)(de)目的(de)(de)是調節煤氣(qi)中的(de)(de)一(yi)氧化(hua)碳(tan)含量，以(yi)獲得甲(jia)醇(chun)合(he)成需要的(de)(de)一(yi)氧化(hua)碳(tan)與(yu)氫氣(qi)的(de)(de)比(bi)例(li)。脫硫(liu)的(de)(de)目的(de)(de)是因為硫(liu)會導致甲(jia)醇(chun)合(he)成的(de)(de)催化(hua)劑中毒。變(bian)換及凈化(hua)的(de)(de)簡(jian)單工藝流(liu)程見圖2.29。氣(qi)化(hua)工段(duan)過(guo)(guo)來的(de)(de)水煤氣(qi)首先進入(ru)預變(bian)換爐(lu)，出爐(lu)后進入(ru)另一(yi)個變(bian)換爐(lu)，變(bian)換后經過(guo)(guo)多次(ci)換熱(re)和氣(qi)液分(fen)離(li)后，與(yu)未(wei)變(bian)換的(de)(de)煤氣(qi)合(he)并，經熱(re)回收(shou)、冷卻。
3. 合成(cheng)
低(di)壓(ya)(ya)法合(he)(he)(he)成(cheng)甲醇(chun)(chun)工藝流程示意圖如圖2.30所示。凈化(hua)后(hou)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)送(song)至聯合(he)(he)(he)壓(ya)(ya)縮機的(de)(de)(de)合(he)(he)(he)成(cheng)氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)縮段(duan)(duan)壓(ya)(ya)縮后(hou)，與(yu)甲醇(chun)(chun)分(fen)離器(qi)(qi)(qi)來的(de)(de)(de)循(xun)(xun)環(huan)氣(qi)(qi)混合(he)(he)(he)，進(jin)入循(xun)(xun)環(huan)氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)縮段(duan)(duan)。經循(xun)(xun)環(huan)氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)縮機升壓(ya)(ya)后(hou)送(song)至合(he)(he)(he)成(cheng)氣(qi)(qi)換(huan)熱(re)(re)器(qi)(qi)(qi)進(jin)行(xing)逐級換(huan)熱(re)(re)，送(song)入合(he)(he)(he)成(cheng)塔(ta)進(jin)行(xing)甲醇(chun)(chun)合(he)(he)(he)成(cheng)。出塔(ta)氣(qi)(qi)經合(he)(he)(he)成(cheng)氣(qi)(qi)換(huan)熱(re)(re)器(qi)(qi)(qi)回收(shou)熱(re)(re)量后(hou)進(jin)入水(shui)冷(leng)器(qi)(qi)(qi)，經水(shui)冷(leng)后(hou)出塔(ta)，同時生成(cheng)的(de)(de)(de)甲醇(chun)(chun)和水(shui)，在此得以(yi)冷(leng)凝。經甲醇(chun)(chun)分(fen)離器(qi)(qi)(qi)分(fen)離液相（甲醇(chun)(chun)和水(shui)）后(hou)，未反應氣(qi)(qi)體(ti)返(fan)回聯合(he)(he)(he)壓(ya)(ya)縮機，經壓(ya)(ya)縮后(hou)循(xun)(xun)環(huan)使用(yong)。為(wei)防止惰性氣(qi)(qi)體(ti)在系統(tong)中(zhong)積累，要從系統(tong)中(zhong)排出弛放氣(qi)(qi)。由(you)甲醇(chun)(chun)分(fen)離器(qi)(qi)(qi)分(fen)離出的(de)(de)(de)粗甲醇(chun)(chun)，減(jian)壓(ya)(ya)后(hou)進(jin)入閃(shan)(shan)(shan)蒸(zheng)槽閃(shan)(shan)(shan)蒸(zheng)，以(yi)除去甲醇(chun)(chun)中(zhong)的(de)(de)(de)大部分(fen)溶解氣(qi)(qi)，然后(hou)送(song)至甲醇(chun)(chun)精餾工段(duan)(duan)。閃(shan)(shan)(shan)蒸(zheng)氣(qi)(qi)經壓(ya)(ya)力調節后(hou)用(yong)作燃料。合(he)(he)(he)成(cheng)反應熱(re)(re)通過(guo)合(he)(he)(he)成(cheng)塔(ta)殼側的(de)(de)(de)沸騰水(shui)的(de)(de)(de)飽和蒸(zheng)汽帶走(zou)。
4. 精餾
在(zai)甲(jia)醇(chun)合(he)(he)成時，因合(he)(he)成條件及催化劑性(xing)能(neng)等(deng)因素的(de)影響，在(zai)產(chan)生甲(jia)醇(chun)反應(ying)的(de)同時，還(huan)伴(ban)隨著一系列的(de)副(fu)反應(ying)。所得產(chan)品除甲(jia)醇(chun)外(wai)，還(huan)有(you)水、醚、醛、酮、酯、烷(wan)烴、有(you)機(ji)酸等(deng)幾(ji)十種有(you)機(ji)雜質(zhi)。所以，粗(cu)甲(jia)醇(chun)需進行(xing)精餾提純。甲(jia)醇(chun)精餾工藝(yi)流程示意圖如(ru)圖2.31所示。
粗(cu)甲醇(chun)(chun)經(jing)預熱(re)后(hou)(hou)入預精(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)，該塔(ta)(ta)(ta)(ta)主要是將二甲醚等低(di)沸點(dian)餾(liu)(liu)(liu)分(fen)從塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂分(fen)離。低(di)沸點(dian)餾(liu)(liu)(liu)分(fen)不凝(ning)(ning)氣體(ti)從塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂排出，送(song)至燃料氣系統(tong)。塔(ta)(ta)(ta)(ta)底(di)的液(ye)(ye)體(ti)由預精(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)底(di)泵升壓(ya)(ya)后(hou)(hou)送(song)入加壓(ya)(ya)精(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)進行蒸(zheng)(zheng)餾(liu)(liu)(liu)。加壓(ya)(ya)精(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂氣體(ti)被冷凝(ning)(ning)后(hou)(hou)，一部(bu)(bu)分(fen)作為精(jing)(jing)甲醇(chun)(chun)加壓(ya)(ya)塔(ta)(ta)(ta)(ta)的回(hui)(hui)(hui)流，另一部(bu)(bu)分(fen)作為精(jing)(jing)甲醇(chun)(chun)產(chan)品送(song)至精(jing)(jing)甲醇(chun)(chun)儲罐。加壓(ya)(ya)精(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)底(di)的精(jing)(jing)甲醇(chun)(chun)液(ye)(ye)體(ti)，靠自身(shen)壓(ya)(ya)力送(song)入常(chang)壓(ya)(ya)精(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)進一步精(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)。常(chang)壓(ya)(ya)精(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂部(bu)(bu)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)經(jing)冷凝(ning)(ning)器冷凝(ning)(ning)后(hou)(hou)，部(bu)(bu)分(fen)作為回(hui)(hui)(hui)流液(ye)(ye)返回(hui)(hui)(hui)塔(ta)(ta)(ta)(ta)內，部(bu)(bu)分(fen)作為精(jing)(jing)甲醇(chun)(chun)產(chan)品與加壓(ya)(ya)塔(ta)(ta)(ta)(ta)的精(jing)(jing)甲醇(chun)(chun)匯合，一起(qi)送(song)至精(jing)(jing)甲醇(chun)(chun)儲槽。
三、介質(zhi)特(te)點
甲醇(chun)裝置中包含的(de)特殊(shu)介質有：甲醇(chun)、氫氣、一氧化碳、二氧化碳、高壓氧氣、黑水(shui)等。甲醇(chun)是一種(zhong)透(tou)明、無色、易燃、有毒的(de)液體，略(lve)帶酒精味。熔點(dian)為(wei)-97.8℃，沸(fei)點(dian)為(wei)64.8℃，自燃點(dian)為(wei)47℃，能與水(shui)、乙醇(chun)、乙醚(mi)、苯、
丙酮和大多數(shu)有機溶劑相混溶，遇(yu)熱、明(ming)火或氧化劑易著火。甲醇(chun)屬(shu)于甲B類可燃液體(ti)。按GB 5044 標準甲醇(chun)屬(shu)于中度危害介質(zhi)。
四、甲醇裝置(zhi)的配管設計(ji)
主要是對塔、罐、泵、反應器等設備的配(pei)管設計。
