一、裝(zhuang)置簡介

  甲(jia)醇(chun)是重要有(you)機化工(gong)(gong)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)和優質燃料(liao)(liao)(liao)，廣泛應(ying)用于精(jing)細化工(gong)(gong)、塑料(liao)(liao)(liao)、醫藥、化肥(fei)等領(ling)域。甲(jia)醇(chun)也是一種重要的有(you)機溶(rong)劑(ji)，其(qi)溶(rong)解性(xing)能優于乙醇(chun)，可(ke)用于調(diao)制(zhi)涂料(liao)(liao)(liao)。甲(jia)醇(chun)還是一種很有(you)前景的清潔能源(yuan)。現代大(da)型(xing)工(gong)(gong)業(ye)化制(zhi)甲(jia)醇(chun)的生(sheng)(sheng)產裝置，原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)氣(qi)(qi)的制(zhi)取既(ji)可(ke)以(yi)(yi)(yi)煤(mei)(mei)（固體）作(zuo)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)，也可(ke)以(yi)(yi)(yi)油(you)品（液體）或(huo)(huo)燃料(liao)(liao)(liao)氣(qi)(qi)（氣(qi)(qi)體）作(zuo)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)。不同(tong)的原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)，其(qi)生(sheng)(sheng)產方法和生(sheng)(sheng)產工(gong)(gong)藝大(da)不相同(tong)。對于我國，煤(mei)(mei)炭儲(chu)量遠(yuan)大(da)于石油(you)、天然氣(qi)(qi)儲(chu)量，因此，這里就以(yi)(yi)(yi)煤(mei)(mei)作(zuo)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)為(wei)例進行介紹，圖(tu)2.27所(suo)示為(wei)煤(mei)(mei)化工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝流程框圖(tu)。以(yi)(yi)(yi)煤(mei)(mei)為(wei)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)制(zhi)甲(jia)醇(chun)，首先是將煤(mei)(mei)進行氣(qi)(qi)化，即(ji)煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)化過程。目前，煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)化的生(sheng)(sheng)產工(gong)(gong)藝有(you)多種，包括塊煤(mei)(mei)或(huo)(huo)小顆(ke)粒(li)煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)化工(gong)(gong)藝、粉(fen)煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)化工(gong)(gong)藝和水(shui)煤(mei)(mei)漿氣(qi)(qi)化工(gong)(gong)藝等。其(qi)中以(yi)(yi)(yi)水(shui)煤(mei)(mei)漿氣(qi)(qi)化工(gong)(gong)藝最為(wei)成(cheng)熟(shu)，這里以(yi)(yi)(yi)目前應(ying)用最多的ICI低壓合成(cheng)工(gong)(gong)藝為(wei)例進行介紹。

二(er)、典型(xing)甲醇裝置(zhi)的工藝及特點

  一般(ban)情況下，甲醇的生產過(guo)程(cheng)主要(yao)分為造(zao)氣、變換和凈化、合成、精餾(liu)四個工段。

 1. 造(zao)氣 

   目(mu)前應(ying)用(yong)較多的(de)造(zao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)方法是(shi)：先將(jiang)煤(mei)(mei)(mei)(mei)研磨成(cheng)(cheng)煤(mei)(mei)(mei)(mei)粉，然后(hou)摻水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)制(zhi)成(cheng)(cheng)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)。水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)通(tong)過(guo)(guo)泵(beng)提(ti)升(sheng)壓力，然后(hou)通(tong)過(guo)(guo)噴嘴在高速氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)流的(de)作用(yong)下噴入(ru)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)。氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)(he)霧(wu)狀(zhuang)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)在氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)內受高溫的(de)作用(yong)，迅速經(jing)(jing)歷著預熱、水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)分蒸(zheng)發、煤(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)干(gan)餾、揮發物(wu)的(de)裂解燃燒(shao)以(yi)及(ji)碳(tan)的(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)等(deng)一(yi)系(xi)列復雜的(de)物(wu)理(li)和(he)(he)化(hua)(hua)(hua)(hua)學過(guo)(guo)程，最后(hou)生成(cheng)(cheng)以(yi)一(yi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)、氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)和(he)(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)的(de)濕煤(mei)(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。合成(cheng)(cheng)氨(an)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)的(de)原(yuan)料氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)(he)氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)）、尿素裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)的(de)原(yuan)料氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)）等(deng)也(ye)常(chang)以(yi)煤(mei)(mei)(mei)(mei)為(wei)原(yuan)料氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)獲(huo)(huo)得(de)(de)，只(zhi)是(shi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)條件(jian)不(bu)同。合成(cheng)(cheng)氨(an)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)的(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)制(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)是(shi)以(yi)獲(huo)(huo)得(de)(de)氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)，并在氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)時通(tong)過(guo)(guo)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)加入(ru)而(er)(er)帶(dai)入(ru)氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，最終獲(huo)(huo)得(de)(de)氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)(he)氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)呈一(yi)定比例的(de)混(hun)(hun)合氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體。而(er)(er)甲醇裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)則以(yi)獲(huo)(huo)得(de)(de)一(yi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)為(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)，因(yin)此氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)時以(yi)添加純(chun)氧(yang)(yang)為(wei)主(zhu)(zhu)(zhu)，以(yi)減(jian)少或(huo)避免氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)存在。在合成(cheng)(cheng)氨(an)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)一(yi)節中(zhong)，沒有(you)提(ti)及(ji)造(zao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)段，是(shi)因(yin)為(wei)其造(zao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)段的(de)過(guo)(guo)程與(yu)這里類似(si)。典型的(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)制(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)藝流程示意圖(tu)如圖(tu)2.28所示。原(yuan)煤(mei)(mei)(mei)(mei)經(jing)(jing)過(guo)(guo)稱重送至磨煤(mei)(mei)(mei)(mei)機，磨至需要的(de)顆(ke)粒后(hou)送至煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)槽，與(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)混(hun)(hun)合后(hou)即(ji)形成(cheng)(cheng)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)。水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)經(jing)(jing)泵(beng)加壓后(hou)送往氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)。與(yu)高壓氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)經(jing)(jing)噴嘴混(hun)(hun)合進入(ru)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)反應(ying)室。洗滌器(qi)下部出來的(de)黑水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)進固體分離(li)器(qi)，液體部分（黑水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)）進灰水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處理(li)系(xi)統。除了來自洗滌器(qi)的(de)黑水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)外，還有(you)其他分離(li)器(qi)等(deng)產生的(de)黑水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)，這些黑水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)也(ye)將(jiang)被送往灰水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處理(li)系(xi)統。

 2. 變(bian)換和(he)凈化 

   凈化工(gong)段主要(yao)包(bao)括變(bian)(bian)換和脫硫、脫碳(tan)兩(liang)部分，但有(you)些裝(zhuang)置(zhi)也包(bao)含硫回收(shou)部分。變(bian)(bian)換的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)調節煤(mei)(mei)氣(qi)中的(de)(de)(de)一氧化碳(tan)含量，以獲得甲(jia)醇合成需要(yao)的(de)(de)(de)一氧化碳(tan)與氫氣(qi)的(de)(de)(de)比(bi)例。脫硫的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是(shi)因為硫會(hui)導致甲(jia)醇合成的(de)(de)(de)催(cui)化劑中毒。變(bian)(bian)換及凈化的(de)(de)(de)簡單工(gong)藝流程見(jian)圖2.29。氣(qi)化工(gong)段過來的(de)(de)(de)水煤(mei)(mei)氣(qi)首先進(jin)入(ru)預變(bian)(bian)換爐(lu)，出爐(lu)后進(jin)入(ru)另一個變(bian)(bian)換爐(lu)，變(bian)(bian)換后經過多(duo)次換熱(re)和氣(qi)液(ye)分離(li)后，與未(wei)變(bian)(bian)換的(de)(de)(de)煤(mei)(mei)氣(qi)合并，經熱(re)回收(shou)、冷(leng)卻。

 3. 合成(cheng) 

   低壓(ya)(ya)(ya)法(fa)合(he)成(cheng)(cheng)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)工藝流程示意圖如圖2.30所(suo)示。凈化后(hou)(hou)的(de)氣(qi)(qi)(qi)體送(song)至(zhi)(zhi)聯合(he)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)機(ji)的(de)合(he)成(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)段壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)后(hou)(hou)，與(yu)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)分(fen)(fen)離(li)器(qi)來的(de)循環氣(qi)(qi)(qi)混(hun)合(he)，進(jin)(jin)入(ru)循環氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)段。經循環氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)機(ji)升壓(ya)(ya)(ya)后(hou)(hou)送(song)至(zhi)(zhi)合(he)成(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)(qi)換(huan)熱(re)器(qi)進(jin)(jin)行逐級(ji)換(huan)熱(re)，送(song)入(ru)合(he)成(cheng)(cheng)塔進(jin)(jin)行甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)合(he)成(cheng)(cheng)。出(chu)塔氣(qi)(qi)(qi)經合(he)成(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)(qi)換(huan)熱(re)器(qi)回(hui)收熱(re)量(liang)后(hou)(hou)進(jin)(jin)入(ru)水冷器(qi)，經水冷后(hou)(hou)出(chu)塔，同時生成(cheng)(cheng)的(de)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)和(he)水，在此得以冷凝。經甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)分(fen)(fen)離(li)器(qi)分(fen)(fen)離(li)液(ye)相（甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)和(he)水）后(hou)(hou)，未(wei)反(fan)應氣(qi)(qi)(qi)體返回(hui)聯合(he)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)機(ji)，經壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)后(hou)(hou)循環使(shi)用。為防止惰(duo)性(xing)氣(qi)(qi)(qi)體在系統(tong)中(zhong)積累，要(yao)從系統(tong)中(zhong)排出(chu)弛放氣(qi)(qi)(qi)。由甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)分(fen)(fen)離(li)器(qi)分(fen)(fen)離(li)出(chu)的(de)粗甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)，減(jian)壓(ya)(ya)(ya)后(hou)(hou)進(jin)(jin)入(ru)閃蒸(zheng)槽閃蒸(zheng)，以除去甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)中(zhong)的(de)大部分(fen)(fen)溶解氣(qi)(qi)(qi)，然后(hou)(hou)送(song)至(zhi)(zhi)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)精餾工段。閃蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)經壓(ya)(ya)(ya)力調節(jie)后(hou)(hou)用作燃料。合(he)成(cheng)(cheng)反(fan)應熱(re)通過合(he)成(cheng)(cheng)塔殼側的(de)沸騰水的(de)飽和(he)蒸(zheng)汽(qi)帶走。

 4. 精餾 

   在(zai)甲醇(chun)(chun)合成時，因合成條件及催(cui)化劑性能等因素的(de)影響，在(zai)產生甲醇(chun)(chun)反應的(de)同時，還伴(ban)隨(sui)著一系列的(de)副反應。所得產品除甲醇(chun)(chun)外，還有水、醚、醛(quan)、酮、酯、烷烴、有機(ji)酸等幾十種有機(ji)雜(za)質。所以，粗甲醇(chun)(chun)需進行精餾(liu)提純。甲醇(chun)(chun)精餾(liu)工藝流(liu)程(cheng)示(shi)意圖如圖2.31所示(shi)。

   粗(cu)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)經(jing)預(yu)(yu)熱后(hou)(hou)入預(yu)(yu)精(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)，該(gai)塔(ta)(ta)(ta)(ta)主要是將二甲(jia)(jia)(jia)醚等低沸點餾(liu)(liu)(liu)分(fen)從塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂分(fen)離。低沸點餾(liu)(liu)(liu)分(fen)不凝(ning)(ning)氣(qi)(qi)體(ti)從塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂排出，送(song)至燃料氣(qi)(qi)系統。塔(ta)(ta)(ta)(ta)底(di)(di)的(de)(de)液(ye)體(ti)由預(yu)(yu)精(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)底(di)(di)泵(beng)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(jin)行蒸餾(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(qi)(qi)體(ti)被(bei)冷凝(ning)(ning)后(hou)(hou)，一(yi)部分(fen)作(zuo)為(wei)精(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)加壓(ya)(ya)塔(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)回流，另一(yi)部分(fen)作(zuo)為(wei)精(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)產(chan)品(pin)(pin)送(song)至精(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)儲罐。加壓(ya)(ya)精(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)底(di)(di)的(de)(de)精(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)液(ye)體(ti)，靠(kao)自(zi)身壓(ya)(ya)力送(song)入常壓(ya)(ya)精(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)進(jin)一(yi)步精(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)。常壓(ya)(ya)精(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂部蒸汽經(jing)冷凝(ning)(ning)器(qi)冷凝(ning)(ning)后(hou)(hou)，部分(fen)作(zuo)為(wei)回流液(ye)返回塔(ta)(ta)(ta)(ta)內，部分(fen)作(zuo)為(wei)精(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)產(chan)品(pin)(pin)與加壓(ya)(ya)塔(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)精(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)匯合，一(yi)起送(song)至精(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)儲槽(cao)。

三、介質特點

  甲(jia)醇裝置中包(bao)含的特殊介質(zhi)有(you)(you)：甲(jia)醇、氫氣、一(yi)氧化碳、二氧化碳、高壓(ya)氧氣、黑水(shui)(shui)等(deng)。甲(jia)醇是一(yi)種透明、無色(se)、易燃(ran)、有(you)(you)毒的液體(ti)，略帶酒(jiu)精味。熔點為(wei)-97.8℃，沸(fei)點為(wei)64.8℃，自燃(ran)點為(wei)47℃，能(neng)與水(shui)(shui)、乙(yi)醇、乙(yi)醚、苯、

  丙酮和大多數有機溶(rong)劑(ji)相混(hun)溶(rong)，遇熱、明火(huo)或氧化(hua)劑(ji)易著火(huo)。甲(jia)醇屬(shu)于甲(jia)B類可燃液(ye)體。按GB 5044 標(biao)準甲(jia)醇屬(shu)于中度(du)危(wei)害介質。

四、甲(jia)醇裝置的配管設(she)計

  主要是對塔、罐、泵、反應(ying)器等設備的配管設計。