年產(chǎn)1萬(wàn)噸甲醇工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、中南民族大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院：化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院 專(zhuān)業(yè)：化學(xué)工程與工藝 年級(jí)：09級(jí) 題目: 年產(chǎn)1萬(wàn)噸甲醇工藝設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名：周蓉 學(xué)號(hào)： 09081239 指導(dǎo)教師姓名：洪景萍 職稱(chēng): 副教授 年 月 日中南民族大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 年 月 日 目錄一 前言5 1.1甲醇的生產(chǎn)發(fā)展歷史5 1.2甲醇的性質(zhì)5 1.3甲醇的用途5 1.4甲醇的生產(chǎn)方法 6 1.5甲醇

2、的應(yīng)用 6 1.6甲醇生產(chǎn)工藝條件的確定6 1.7甲醇市場(chǎng)前景 9 1.8甲醇生產(chǎn)原料10 1.9 原料煤的規(guī)格10二甲醇生產(chǎn)的工藝流程設(shè)計(jì)10 2.1 煤氣化路線的選擇 11 2.2凈化工藝方案的選擇 13 2.3合成甲醇工藝選擇 14 2.4甲醇精餾 16三 工藝流程 18 3.1 gsp氣化工藝流程 18 3.2凈化裝置工藝流程 19 3.3甲醇合成工藝流程 25 3.4甲醇精餾工藝流程 26 3.5氨吸收制冷流程 27四 工藝計(jì)算 29 4.1物料衡算 29 4.2能量衡算 35五 甲醇合成塔的工藝計(jì)算及選型 41 六 三廢處理 45 6.1甲醇生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染 46 6.2 處理方法

3、 46參考文獻(xiàn) 47 年產(chǎn)一萬(wàn)噸甲醇工藝設(shè)計(jì)摘要甲醇是一種極重要的有機(jī)化工原料，也是一種燃料，是碳化學(xué)的基礎(chǔ)產(chǎn)品，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。近年來(lái)，隨著甲醇下屬產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，特別是甲醇燃料的推廣應(yīng)用，甲醇的需求大幅度上升。為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)甲醇的需求，開(kāi)展了此1萬(wàn)t/a的甲醇項(xiàng)目。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是進(jìn)行工藝論證，物料衡算和熱量衡算等。本設(shè)計(jì)本著符合國(guó)情、技術(shù)先進(jìn)和易得、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的原則，采用煤炭為原料；利用gsp氣化工藝造氣；nhd凈化工藝凈化合成氣體；低壓下利用列管均溫合成塔合成甲醇；三塔精餾工藝精制甲醇；此外嚴(yán)格控制三廢的排放，充分利用廢熱，降低能耗，保證人員安全與衛(wèi)生。關(guān)鍵詞：甲醇合成

4、；氣體精餾；工藝流程abstractmethanol is a kind of very important organic chemical raw materials, is also a kind of fuel, is a chemical carbon based products, in the national economy occupies very important position. in recent years, with the development of methanol subordinate products, especially the popular

5、ization and application of the methanol fuel, methanol demand increases. in order to meet the needs of economic development, methanol, carried out the 10000 t/a of methanol project. the design of the main content is process demonstration, and the material balance calculations and heat balance calcul

6、ations, etc. this design with the situation of china, with advanced technology and are easy, economy, environment protection principle, the coal for raw materials; use of gsp gasification process the gasification; nhd purification process synthesis gas purification; low voltage of mean temperature t

7、ube synthesis tower methanol synthesis; three tower distillation process refined methanol; in addition to strictly control the three wastes emissions, make full use of waste heat, reduce the energy consumption and ensure safety and health personnel.keywords：methanol synthesis；gas distillation；proces

8、s flow一、 前言1.1 甲醇的生產(chǎn)發(fā)展歷史甲醇是醇類(lèi)中最簡(jiǎn)單的一元醇。1661年英國(guó)化學(xué)家r.波義耳首先在木材干餾后的液體產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)甲醇，故甲醇俗稱(chēng)木精、木醇。在自然界只有某些樹(shù)葉或果實(shí)中含有少量的游離態(tài)甲醇，絕大多數(shù)以酯或醚的形式存在。1857年法國(guó)的m貝特洛在實(shí)驗(yàn)室用一氯甲烷在堿性溶液中水解也制得了甲醇。我國(guó)的甲醇生產(chǎn)始于1957年，50年代在吉林、蘭州和太原等地建成了以煤或焦炭為原料來(lái)生產(chǎn)甲醇的裝置。60年代建成了一批中小型裝置，并在合成氨工業(yè)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了聯(lián)產(chǎn)法生產(chǎn)甲醇的工藝。70年代四川維尼綸廠引進(jìn)了一套以乙炔尾氣為原料的95kt/a低壓法裝置，采用英國(guó)ici技術(shù)。1995年1

9、2月，由化工部第八設(shè)計(jì)院和上?；ぴO(shè)計(jì)院聯(lián)合設(shè)計(jì)的200kt/a甲醇生產(chǎn)裝置在上海太平洋化工公司順利投產(chǎn)，標(biāo)志著我國(guó)甲醇生產(chǎn)技術(shù)向大型化和國(guó)產(chǎn)化邁出了新的一步。2000年，杭州林達(dá)公司開(kāi)發(fā)了擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的jw低壓均溫甲醇合成塔技術(shù)，打破長(zhǎng)期來(lái)被ici、lurgi等國(guó)外少數(shù)公司所壟斷擁的局面，并在2004年獲得國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。2005年，該技術(shù)成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)首家焦?fàn)t氣制甲醇裝置上。1.2 甲醇的性質(zhì) 甲醇俗稱(chēng)木醇、木精，英文名為methanol，分子式ch3oh。是一種無(wú)色、透明、易燃、有毒、易揮發(fā)的液體，略帶酒精味；分子量32.04，相對(duì)密度0.7914(d420)，蒸氣相對(duì)密度1

10、.11(空氣=1)，熔點(diǎn)-97.8，沸點(diǎn)64.7，閃點(diǎn)（開(kāi)杯）16，自燃點(diǎn)473，折射率(20)1.3287，表面張力（25）45.05mn/m，蒸氣壓（20）12.265kpa，粘度（20）0.5945mpas。能與水、乙醇、乙醚、苯、酮類(lèi)和大多數(shù)其他有機(jī)溶劑混溶。蒸氣與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限6.036.5（體積比）?；瘜W(xué)性質(zhì)較活潑，能發(fā)生氧化、酯化、羰基化等化學(xué)反應(yīng)。1.3 甲醇的用途甲醇是重要有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料，廣泛應(yīng)用于精細(xì)化工，塑料，醫(yī)藥，林產(chǎn)品加工等領(lǐng)域。甲醇主要用于生產(chǎn)甲醛，消耗量要占到甲醇總產(chǎn)量的一半，甲醛則是生產(chǎn)各種合成樹(shù)脂不可少的原料。用甲醇作甲基化試劑可生產(chǎn)丙

11、烯酸甲酯、對(duì)苯二甲酸二甲酯、甲胺、甲基苯胺、甲烷氯化物等；甲醇羰基化可生產(chǎn)醋酸、醋酐、甲酸甲酯等重要有機(jī)合成中間體，它們是制造各種染料、藥品、農(nóng)藥、炸藥、香料、噴漆的原料，目前用甲醇合成乙二醇、乙醛、乙醇也日益受到重視。甲醇也是一種重要的有機(jī)溶劑，其溶解性能優(yōu)于乙醇，可用于調(diào)制油漆。作為一種良好的萃取劑，甲醇在分析化學(xué)中可用于一些物質(zhì)的分離。甲醇還是一種很有前景的清潔能源，甲醇燃料以其安全、廉價(jià)、燃燒充分，利用率高、環(huán)保的眾多優(yōu)點(diǎn)，替代汽油已經(jīng)成為車(chē)用燃料的發(fā)展方向之一；另外燃料級(jí)甲醇用于供熱和發(fā)電，也可達(dá)到環(huán)保要求。甲醇還可經(jīng)生物發(fā)酵生成甲醇蛋白，富含維生素和蛋白質(zhì)，具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高而成本低的

12、優(yōu)點(diǎn)，用作飼料添加劑，有著廣闊的應(yīng)用前景。1.4 甲醇的生產(chǎn)方法 當(dāng)今甲醇生產(chǎn)技術(shù)主要采用中壓法和低壓法兩種工藝，并且以低壓法為主，這兩種方法生產(chǎn)的甲醇約占世界甲醇產(chǎn)量的80%以上。高壓法：(19.6-29.4mpa)是最初生產(chǎn)甲醇的方法，采用鋅鉻催化劑，反應(yīng)溫度360-400，壓力19.6-29.4mpa。高壓法由于原料和動(dòng)力消耗大，反應(yīng)溫度高，生成粗甲醇中有機(jī)雜質(zhì)含量高，而且投資大，其發(fā)展長(zhǎng)期以來(lái)處于停頓狀態(tài)。低壓法：(5.0-8.0 mpa)是20世紀(jì)60年代后期發(fā)展起來(lái)的甲醇合成技術(shù)，低壓法基于高活性的銅基催化劑，其活性明顯高于鋅鉻催化劑，反應(yīng)溫度低(240-270)。在較低壓力下可獲

13、得較高的甲醇收率，且選擇性好，減少了副反應(yīng)，改善了甲醇質(zhì)量，降低了原料消耗。此外，由于壓力低，動(dòng)力消耗降低很多，工藝設(shè)備制造容易。1.5 甲醇的應(yīng)用甲醇是最簡(jiǎn)單的飽和醇，也是重要的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料和清潔液體燃料，它廣泛用于有機(jī)合成、醫(yī)藥、農(nóng)藥、涂料、染料、汽車(chē)和國(guó)防等工業(yè)中。用于制造甲醛和農(nóng)藥（殺蟲(chóng)劑、殺蟲(chóng)螨）、醫(yī)藥（磺胺類(lèi)、合霉素類(lèi)）等的原料、合成對(duì)苯二甲酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯的原料之一、醋酸、氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等多種有機(jī)產(chǎn)品等，并用作有機(jī)物的萃取劑和究竟的變性劑等。 基本作用是，用作有機(jī)原料、溶劑及防凍劑。主要用于制甲醛、香精、染料、醫(yī)藥、火藥、防凍劑等。是基礎(chǔ)的有機(jī)化

14、工原料和優(yōu)質(zhì)燃料。主要應(yīng)用于精細(xì)化工，塑料等領(lǐng)域，用來(lái)制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多種有機(jī)產(chǎn)品，也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料之一，經(jīng)常作為氣相色譜和液相色譜分析的溶劑。甲醇在深加工后可作為一種新型清潔燃料，也加入汽油摻燒。1.6 甲醇生產(chǎn)工藝條件的確定甲醇合成反應(yīng)為放熱、體積縮小的可逆反應(yīng)，溫度、壓力及氣體組成對(duì)反應(yīng)進(jìn)行的程度及速度有一定的影響。下面圍繞溫度、壓力、氣體的組成及空間速度對(duì)甲醇合成反應(yīng)的影響來(lái)討論工藝條件的選擇。1.6.1 反應(yīng)溫度在甲醇合成反應(yīng)過(guò)程中，溫度對(duì)于反應(yīng)混合物的平衡和速率都有很大影響。對(duì)于化學(xué)反應(yīng)來(lái)說(shuō)，溫度升高會(huì)使分子的運(yùn)動(dòng)加快，分子間的有效碰撞增多，并使分

15、子克服化合時(shí)的阻力的能力增大，從而增加了分子有效結(jié)合的機(jī)會(huì)，使甲醇合成反應(yīng)的速度加快；但是，由一氧化碳加氫生成甲醇的反應(yīng)和由二氧化碳加氫生成甲醇的反應(yīng)均為可逆的放熱反應(yīng)，對(duì)于可逆的放熱反應(yīng)來(lái)講，溫度升高固然使反應(yīng)速率常數(shù)增大，但平衡常數(shù)的數(shù)值將會(huì)降低。因此，選擇合適的操作溫度對(duì)甲醇合成至關(guān)重要。 所以必須兼顧上述兩個(gè)方面，溫度過(guò)低達(dá)不到催化劑的活性溫度，則反應(yīng)不能進(jìn)行。溫度太高不僅增加了副反應(yīng)，消耗了原料氣，而且反應(yīng)過(guò)快，溫度難以控制，容易使催化劑衰老失活。一般工業(yè)生產(chǎn)中反應(yīng)溫度取決于催化劑的活性溫度，不同催化劑其反應(yīng)溫度不同。另外為了延長(zhǎng)催化劑壽命，反應(yīng)初期宜采用較低溫度，使用一段時(shí)間后再升

16、溫至適宜溫度。1.6.2 壓力甲醇合成反應(yīng)為分子數(shù)減少的反應(yīng)，因此增加壓力有利于反應(yīng)向甲醇生成方向移動(dòng)，使反應(yīng)速度提高，增加裝置生產(chǎn)能力，對(duì)甲醇合成反應(yīng)有利。但壓力的提高對(duì)設(shè)備的材質(zhì)、加工制造的要求也會(huì)提高，原料氣壓縮功耗也要增加以及由于副產(chǎn)物的增加還會(huì)引起產(chǎn)品質(zhì)量的變差。操作壓力的選用與催化劑的活性有關(guān)。早期的高壓法合成甲醇工藝采用的是鋅基催化劑，由于活性差，需要在高溫高壓下操作，其操作壓力為2535mpa，操作溫度350420。至較高的壓力和溫度下，一氧化碳和氫生成甲烷、異丁醇等副產(chǎn)物，這些副反應(yīng)的反應(yīng)熱高于甲醇合成反應(yīng)，使床層溫度提高，副反應(yīng)加速，如果不及時(shí)控制，回造成溫度猛升而損壞催化

17、劑。近年來(lái)普遍使用的銅基甲醇合成催化劑，其活性溫度范圍在200300，有較高的活性，對(duì)于規(guī)模小于30萬(wàn)噸/a的工廠，操作壓力一般可降為5mpa左右；對(duì)于超大型的甲醇裝置，為了減少設(shè)備尺寸，合成系統(tǒng)的操作壓力可以升至10mpa左右。設(shè)采用的是低壓法（入塔壓強(qiáng)為5.14mpa）合成甲醇。所以工廠對(duì)壓力的選擇要在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面綜合考慮。1.6.3 空速空速的大小意味著氣體與催化劑接觸時(shí)間的長(zhǎng)短，在數(shù)值上，空速與接觸時(shí)間互為倒數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，催化劑活性愈高，對(duì)同樣的生產(chǎn)負(fù)荷所需的接觸時(shí)間就愈短，空速愈大。 甲醇合成所選用的空速的大小，既涉及合成反應(yīng)的醇凈值、合成塔的生產(chǎn)強(qiáng)度、循環(huán)氣量的大小和系統(tǒng)壓力降

18、的大小，又涉及到反應(yīng)熱的綜合利用。 當(dāng)甲醇合成反應(yīng)采用較低的空速時(shí)，氣體接觸催化劑的時(shí)間長(zhǎng)，反應(yīng)接近平衡，反應(yīng)物的單程轉(zhuǎn)化率高。由于單位時(shí)間通過(guò)的氣量小，總的產(chǎn)量仍然是低的。由于反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率高，單位甲醇合成所需要的循環(huán)量較少，所以氣體循環(huán)的動(dòng)力消耗小。 當(dāng)空速增大時(shí)，將使出口氣體中醇含量降低，即醇凈值降低，催化劑床層中既定部位的醇含量與平衡醇濃度增大，反應(yīng)速度也相應(yīng)增大。由于醇凈值降低的程度比空速增大的倍數(shù)要小，從而合成塔的生產(chǎn)強(qiáng)度在增加空速的情況下有所提高，因此可以增大空速以增加產(chǎn)量。但實(shí)際生產(chǎn)中也不能太大，否則會(huì)帶來(lái)一系列的問(wèn)題： （1）提高空速，意味著循環(huán)氣量的增加，整個(gè)系統(tǒng)阻力增加，

19、使得壓縮機(jī)循環(huán)功耗增加。 （2）甲醇合成是放熱反應(yīng)，依靠反應(yīng)熱來(lái)維持床層溫度。那么若空速增大，單位體積氣體產(chǎn)生的反應(yīng)熱隨醇凈值的下降而減少?？账龠^(guò)大，催化劑溫度就難以維持，合成塔不能維持自熱則可能在不啟用加熱爐的情況下使床層溫度跨掉。1.6.4 氣體組成原料氣組成對(duì)催化劑活性的影響是比較復(fù)雜的問(wèn)題，現(xiàn)就以下幾種原料氣成分對(duì)催化劑活性的影響作一下討論。 （1）惰性氣體（ch4、n2、ar）的影響 合成系統(tǒng)中惰性氣體含量的高低，影響到合成氣中有效氣體成分的高低。惰性氣體的存在引起co、co2、h2分壓的下降。 合成系統(tǒng)中惰性氣體含量，取決于進(jìn)入合成系統(tǒng)中新鮮氣中惰性氣體的多少和從合成系統(tǒng)排放的氣量

20、的多少。排放量過(guò)多，增加新鮮氣的消耗量，損失原料氣的有效成分。排放量過(guò)少則影響合成反應(yīng)進(jìn)行。 調(diào)節(jié)惰性氣體的含量，可以改變觸媒床層的溫度分布和系統(tǒng)總體壓力。當(dāng)轉(zhuǎn)化率過(guò)高而使合成塔出口溫度過(guò)高時(shí)，提高惰氣含量可以解決溫度過(guò)高的問(wèn)題。此外，在給定系統(tǒng)壓力操作下，為了維持一定的產(chǎn)量，必須確定適當(dāng)?shù)亩铓夂?，從而選擇（馳放氣）合適的排放量。 （2）co和h2比例的影響 從化學(xué)反應(yīng)方程式來(lái)看，合成甲醇時(shí)co與h2的分子比為1：2，co2和h2的分子比是1：3，這時(shí)可以得到甲醇最大的平衡濃度。而且在其他條件一定的情況下，可使甲醇合成的瞬間速度最大。但由生產(chǎn)實(shí)踐證明，當(dāng)co含量高時(shí)，溫度不易控制，且會(huì)導(dǎo)致羰

21、基鐵聚集在催化劑上，引起催化劑失活，同時(shí)由于co在催化劑的活性中心的吸附速率比h2要快得多，所以要求反應(yīng)氣體中的氫含量要大于理論量，以提高反應(yīng)速度。氫氣過(guò)量同時(shí)還能抑制高級(jí)醇、高級(jí)烴和還原物質(zhì)的生成，減少h2s中毒，提高粗甲醇的濃度和純度。同時(shí)又因氫的導(dǎo)熱性好，可有利于防止局部過(guò)熱和降低整個(gè)催化層的溫度。但氫氣過(guò)量會(huì)降低生產(chǎn)能力，工業(yè)生產(chǎn)中用銅系催化劑進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，一般認(rèn)為在合成塔入口的v（h2）：v（co）=45較為合適。實(shí)際生產(chǎn)中我們的氫碳比按照以下關(guān)系確定。 （h2-co2）/（co+co2）=2.052.15 （3）co2的影響 co2對(duì)催化劑活性、時(shí)空產(chǎn)率的影響比較復(fù)雜而且存在極值。完

22、全沒(méi)有co2的合成氣，催化劑活性處于不穩(wěn)定區(qū)，催化劑運(yùn)轉(zhuǎn)幾十小時(shí)后很快失活。所以co2是活性中心的保護(hù)劑，不能缺少。在co2濃度4%以前，co2對(duì)時(shí)空產(chǎn)率的影響成正效應(yīng)，促進(jìn)co合成甲醇，自身也會(huì)合成甲醇；但如果co2含量過(guò)高，就會(huì)因其強(qiáng)吸附性而占據(jù)催化劑的活性中心，因此阻礙反應(yīng)的進(jìn)行，會(huì)使時(shí)空產(chǎn)率下降，同時(shí)也降低了co和h2的濃度，從而降低反應(yīng)速度，影響反應(yīng)平衡，而且由于存在大量的co2，使粗甲醇中的水含量增加，在精餾過(guò)程中增加能耗。一般認(rèn)為co2在35%左右為宜。1.7 甲醇市場(chǎng)前景目前中國(guó)甲醇市場(chǎng)非常火爆：甲醇價(jià)格持續(xù)高位，甲醇生產(chǎn)裝置開(kāi)工率不斷提高，各地甲醇新建項(xiàng)目陸續(xù)開(kāi)工。出現(xiàn)這種局

23、面的原因，一是甲醇傳統(tǒng)消費(fèi)領(lǐng)域，如甲醛、醋酸等產(chǎn)品的產(chǎn)量穩(wěn)步提升，對(duì)甲醇的需求量逐步增加；二是新的消費(fèi)領(lǐng)域，如醇醚燃料、甲醇制烯烴等由于發(fā)展前景廣闊，也引發(fā)了國(guó)內(nèi)對(duì)甲醇裝置的投資熱。2005年，我國(guó)消費(fèi)甲醇666萬(wàn)t，進(jìn)口甲醇136萬(wàn)t，出口5.4萬(wàn)t，凈進(jìn)口130萬(wàn)t。同年，國(guó)內(nèi)甲醇產(chǎn)能720萬(wàn)t，產(chǎn)量536萬(wàn)t，開(kāi)工率74.4%。2000年，我國(guó)甲醇產(chǎn)能只有348萬(wàn)t，表觀消費(fèi)量為329.4萬(wàn)t。從2000年至2005年的5年間，我國(guó)甲醇產(chǎn)能年均增長(zhǎng)率為15.6%，表觀消費(fèi)量年均增長(zhǎng)率為15.1%。目前，我國(guó)甲醇消費(fèi)主要集中在甲醛、醋酸、醇醚等領(lǐng)域。近年來(lái)，煤化工國(guó)產(chǎn)化技術(shù)裝備相繼取得突破

24、，醇醚燃料、甲醇制烯烴等新興煤化工產(chǎn)業(yè)方興未艾，再加上甲醛、醋酸等傳統(tǒng)下游產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，我國(guó)甲醇需求量不斷提高。由于甲醇羰基法制醋酸生產(chǎn)工藝先進(jìn)，且技術(shù)國(guó)產(chǎn)化程度較高，“十一五”期間新建醋酸項(xiàng)目均采用羰基合成法生產(chǎn)工藝。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)羰基法醋酸擬建項(xiàng)目共有20個(gè)，其中于“十一五”期間可以建成投產(chǎn)的有12個(gè)，產(chǎn)能累計(jì)305萬(wàn)t/年。其它8個(gè)項(xiàng)目由于剛剛開(kāi)展工作或工作進(jìn)度緩慢，“十一五”期間能不能形成實(shí)際產(chǎn)能還是未知數(shù)，這8個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)能力260萬(wàn)t/年。若只考慮12個(gè)項(xiàng)目可建成投產(chǎn)，則2010年我國(guó)羰基法醋酸生產(chǎn)能力可達(dá)到445萬(wàn)t；若20個(gè)項(xiàng)目可以全部建成投產(chǎn)，2010年我國(guó)羰基法醋酸產(chǎn)能可達(dá)到

25、705萬(wàn)t。若開(kāi)工率按85%計(jì)，屆時(shí)羰基法醋酸產(chǎn)量將達(dá)到378萬(wàn)600萬(wàn)t噸。按生產(chǎn)1噸醋酸需要0.6t甲醇計(jì)算，則需要消耗甲醇227萬(wàn)360萬(wàn)t。1.8 甲醇生產(chǎn)原料合成甲醇的工業(yè)生產(chǎn)是以固體（如煤、焦炭）、液體（如原油、重油、輕油）或氣體（如天然氣及其它可燃性氣體）為原料，經(jīng)造氣、凈化（脫硫）變換，除二氧化碳，配制成一定配比的合成氣。在不同的催化劑存在下，選用不同的工藝條件可單產(chǎn)甲醇（分高、中、低壓法），或與合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇（聯(lián)醇法），將合成后的粗甲醇經(jīng)預(yù)精餾脫除甲醚，再精餾而得成品甲醇。1.9原料煤規(guī)格（選用銅川煤）原料煤的元素分析為：c 67.5%；h 4.0% ；o 10.2%；n 0

26、.65% ；s（可燃）1.73%；s（不可燃）0.34%； cl/（mg/kg）229；f/（mg/kg）104；na/（mg/kg）2180；k/（mg/kg）292 。二 、甲醇生產(chǎn)的工藝流程設(shè)計(jì)煤制合成氣合成氣凈化甲醇合成甲醇精餾圖1 煤制甲醇的簡(jiǎn)單工藝流程首先是采用gsp氣化工藝將原料煤氣化為合成氣；然后通過(guò)變換和nhd脫硫脫碳工藝將合成氣轉(zhuǎn)化為滿足甲醇合成條件的原料氣；第三步就是甲醇的合成，將原料氣加壓到5.14mpa，加溫到225后輸入列管式等溫反應(yīng)器，在xnc-98型催化劑的作用下合成甲醇，生成的粗甲醇送入精餾塔精餾，得到精甲醇。然后利用三塔精餾工藝將粗甲醇精制得到精甲醇。2.1

27、 煤氣化技術(shù)路線的選擇 煤氣化技術(shù)按氣化反應(yīng)器的形式，氣化工藝可分為移動(dòng)床（固定床）、流化床、氣流床三種2.1.1 移動(dòng)床氣化采用一定粒度范圍的碎煤（5mm50mm）為原料，與氣化劑逆流接觸，爐內(nèi)溫度分布曲線出現(xiàn)最高點(diǎn)，反應(yīng)殘?jiān)鼜臓t底排出，生成氣中含有可觀量的揮發(fā)氣。典型的氣化爐為魯奇（lurgi）爐。移動(dòng)床氣化，是目前世界上用于生產(chǎn)合成氣的主要方法之一。在大型煤制甲醇的裝置中，固定床的優(yōu)點(diǎn)是投資低，可是它有很多不足：（1）對(duì)原料煤的黏結(jié)性有一定要求：（2）氣化強(qiáng)度低：（3）環(huán)境污染負(fù)荷大，治較麻理煩。2.1.2 流化床氣化采用一定粒度分布的細(xì)粒煤（10mm）為原料，吹入爐內(nèi)的氣化劑使煤粒呈連

28、續(xù)隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的流化狀態(tài)，床層中的混合和傳熱都很快。所以氣體組成和溫度均勻，解決了固定床氣化需用煤的限制。生成的煤氣基本不含焦油，但飛灰量很大。發(fā)展較早且比較成熟的是常壓溫克（winkler）爐。它的缺點(diǎn)是：（1）在常壓或接近于常壓下生產(chǎn)，生產(chǎn)強(qiáng)度低、能耗高、碳轉(zhuǎn)化率只有88%90%。（2）對(duì)煤的氣化活性要求高，僅適合于氣化褐煤和高活性的煙煤。（3）缺少大型使用經(jīng)驗(yàn)；要在大型甲醇裝置中推廣，受一定限制。2.1.3 氣流床氣化氣流床采用粉煤為原料，反應(yīng)溫度高，灰分是熔融狀態(tài)。典型代表為gsp,shell,texaco氣流床氣化工藝。氣流床氣化優(yōu)點(diǎn)很多，它是針對(duì)流化床的不足開(kāi)發(fā)的。氣流床氣化具有以下特

29、點(diǎn)：（1）采用0.2mm的粉煤。（2）氣化溫度達(dá)14001600，對(duì)環(huán)保很有利，沒(méi)有酚、焦油，有機(jī)硫很少，且硫形態(tài)單一。（3）氣化壓力可達(dá)3.56.5mpa，可大大節(jié)省合成氣的壓縮功。（4）碳轉(zhuǎn)化率高，均大于90%，能耗低。（5）氣化強(qiáng)度大。（6）但投資相對(duì)較高，尤其是shell粉煤氣化。從技術(shù)先進(jìn)性、能耗、環(huán)保等方面考慮，對(duì)于大型甲醇煤氣化應(yīng)選用氣流床氣化為宜。從流程分，可分為冷激式流程和廢熱鍋爐流程。前者在煤氣離開(kāi)氣化爐后用激冷水直接冷卻，它適合于制造氨氣或氫氣。因?yàn)檫@種流程易于和變換反應(yīng)器配套，激冷中產(chǎn)生的蒸汽可滿足變換反應(yīng)的需要。后者熱煤氣是經(jīng)輻射鍋爐，再送往對(duì)流鍋爐，產(chǎn)生高壓蒸汽可用

30、于發(fā)電或作熱源。目前，常用的、技術(shù)較成熟的氣流床主要有干粉和水煤漿兩種。干粉氣流床：該技術(shù)的特點(diǎn)是碳的轉(zhuǎn)化率高，氣化反應(yīng)中，所產(chǎn)煤氣中co含量高，h2含量較低，這種煤氣的熱值較高。另外，這種氣化爐均采用水冷壁而不是耐火磚，爐襯的使用壽命長(zhǎng)。水煤漿氣流床：水煤漿氣化技術(shù)的特點(diǎn)是煤漿帶35%40%水入爐，因此氧耗比干粉煤氣化約高20%；爐襯是耐火磚，沖刷嚴(yán)重，每年要更換一次;生成co2量大，碳的轉(zhuǎn)化率低，有效氣體成份(co+h2)低；對(duì)煤有一定要求，如要求灰分13%，灰熔點(diǎn)1300，含水量8%等，雖然具有氣流床煤氣化的共同優(yōu)點(diǎn)，仍是美中不足。通過(guò)比較可知道大型甲醇的煤氣化應(yīng)該優(yōu)先考慮干粉煤氣化。設(shè)

31、計(jì)采用的是gsp冷激氣化工藝，其兼有shell和texaco的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。代表著未來(lái)氣流床加壓氣化技術(shù)的發(fā)展方向。2.1.4 gsp工藝技術(shù)簡(jiǎn)介gsp工藝技術(shù)是20世紀(jì)70年代末由gdr(原民主德國(guó))開(kāi)發(fā)并投入商業(yè)化運(yùn)行的大中型煤氣化技術(shù)。與其他同類(lèi)氣化技術(shù)相比，該技術(shù)因采用了氣化爐頂干粉加料與反應(yīng)室周?chē)浔诮Y(jié)構(gòu)，因而在氣化爐結(jié)構(gòu)以及工藝流程上有其先進(jìn)之處。gsp氣化技術(shù)的主要特點(diǎn)如下：（1）采用干粉煤(水份含量2%)作為氣化原料，根據(jù)后續(xù)化工產(chǎn)品的要求，煤粉可用氮?dú)饣蛞谎趸驾斔?，故操作十分安全。由于氣化溫度高，故?duì)煤種的適應(yīng)性更為廣泛，從較差的褐煤、次煙煤、煙煤到石油焦均可使用，也可以兩種

32、煤摻混使用。對(duì)煤的灰熔點(diǎn)的適用范圍比其他氣化工藝更寬，即使是高水份、高灰分、高硫含量和高灰熔點(diǎn)的煤種也能使用。（2）氣化溫度高，一般在14501600，煤氣中甲烷體積分?jǐn)?shù)小于0.1%，(co+h2)體積分?jǐn)?shù)高達(dá)90%以上。（3）氧耗較低，與水煤漿加壓氣化工藝相比，氧耗低約15%20%，可降低配套空分裝置投資和運(yùn)行費(fèi)用。（4）氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)，無(wú)耐火材料襯里。水冷壁設(shè)計(jì)壽命按25年考慮。正常使用時(shí)維護(hù)量很少，運(yùn)行周期長(zhǎng)。（5）只有一個(gè)聯(lián)合噴嘴(開(kāi)工噴嘴與生產(chǎn)噴嘴合二為一)，噴嘴使用壽命長(zhǎng)，為氣化裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行提供了可靠保障。（6）碳轉(zhuǎn)化率高達(dá)99%以上，冷煤氣效率高達(dá)80%以上。（7）對(duì)環(huán)境

33、影響小，氣化過(guò)程無(wú)廢氣排放。（8）投資省，粗煤氣成本較低。2.2 凈化工藝方案的選擇凈化工藝包括；變換、脫硫脫碳、硫回收三個(gè)部分。2.2.1 變換工序變換工藝主要有：魯奇低壓甲醇生產(chǎn)中的變換工藝，topse法甲醇生產(chǎn)中的變換工藝，以及國(guó)內(nèi)的以重油為原料的全氣量部分變換工藝。設(shè)計(jì)中的變換工藝是一種全新的設(shè)計(jì)，該工藝采用的是部分氣變換。該工藝的簡(jiǎn)單流程為：氣化工段來(lái)的水煤氣首先進(jìn)入預(yù)變換爐，出爐后分為兩部分：一部分進(jìn)入另一變換爐，變換后經(jīng)過(guò)多次換熱和氣液分離后去了脫硫系統(tǒng)；另一部分先進(jìn)入有機(jī)硫水解槽脫硫，出來(lái)后氣體又分為兩部分，部分去調(diào)節(jié)變換爐出口co含量，部分去發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電。(1)工藝條件的確定

34、：溫度 設(shè)計(jì)中的變換爐（r2002）內(nèi)裝兩段耐硫變換觸媒，兩段間配有煤氣激冷管線，采用連續(xù)換熱式來(lái)降低溫度，控制溫度在393左右。預(yù)變換爐溫度控制在240左右。壓力 設(shè)計(jì)中是將氣體壓縮到3.8mpa后送入變換爐的。壓力對(duì)反應(yīng)的化學(xué)平衡沒(méi)有影響，但對(duì)反應(yīng)速率影響顯著，在0.10.3mpa范圍內(nèi)反應(yīng)速率大約與壓力的0.5次方而成正比，故加壓操作可提高設(shè)備生產(chǎn)能力?，F(xiàn)代甲醇裝置采用加壓變換可以節(jié)約壓縮合成氣的能量，并可充分利用變換氣中過(guò)剩蒸汽的能量。最終變換率 最終變換率由合成甲醇的原料氣中氫碳比及一氧化碳和二氧化碳的比例決定的。當(dāng)全氣量通過(guò)變換工序時(shí)，此時(shí)要求最終變換率不太高，必須保證足量的co作

35、為合成甲醇的原料；設(shè)計(jì)中采用的是部分氣量變換，其余氣量不經(jīng)過(guò)變換而直接去合成，這部分氣體可以調(diào)節(jié)變換后甲醇合成原料氣中co的含量，所以通過(guò)的氣體變換率達(dá)90%以上。催化劑粒度 為了提高催化劑的粒內(nèi)有效因子，可以減少催化劑粒度，但相應(yīng)地氣體通過(guò)催化劑床的阻力就將增加，變換催化劑的適宜直徑為610mm，工業(yè)上一般壓制成圓柱狀，粒度55或99mm。設(shè)計(jì)中采用催化劑粒度為99mm。2.2.2 nhd脫硫脫碳(1) nhd溶劑的物理性質(zhì)和應(yīng)用性能nhd溶劑主要組分是聚乙二醇二甲醚的同系物，分子式為ch3o(c2h4o)nch3,式中n=28，平均分子量為250280。物理性質(zhì)(25)： 密度 1.027

36、kg/m3 蒸汽壓 0.093pa 表面張力 0.034n/m 粘度 4.3mpa.s 比熱 2100j/(kg/k) 導(dǎo)熱系數(shù) 0.18w/(m/k) 冰點(diǎn) -22-29 閃點(diǎn) 151 燃點(diǎn) 157應(yīng)用性能：表1 各種氣體在nhd溶劑中的相對(duì)溶解度組分 h2 co ch3 co2 cos h2s ch3sh4 cs2 h2o相對(duì)溶解度 1.3 2.8 6.7 100 233 892 2270 2400 73300(2) nhd溶劑吸收機(jī)理甲醇生產(chǎn)要求凈化氣含硫量低，nhd溶劑脫硫(包括無(wú)機(jī)硫和有機(jī)硫)溶解度大，對(duì)二氧化碳選擇性好，而且，nhd脫硫后串聯(lián)nhd脫碳，仍是脫硫過(guò)程的延續(xù)。nhd脫

37、硫脫碳的甲醇裝置的生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，經(jīng)nhd法凈化后，凈化氣總硫體積分?jǐn)?shù)小于0.1x10-6，再設(shè)置精脫硫裝置，總硫體積分?jǐn)?shù)可小于0.0510-6，滿足甲醇生產(chǎn)的要求。綜上所述，nhd法脫硫脫碳凈化工藝是一種高效節(jié)能的物理吸收方法。且在國(guó)內(nèi)某些裝置上己成功應(yīng)用，有一定的生產(chǎn)和管理經(jīng)驗(yàn)，本著節(jié)約投資、采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)成熟的凈化技術(shù)這一原則，設(shè)計(jì)采用了nhd脫硫脫碳凈化工藝。2.3 合成甲醇工藝的選擇甲醇合成的典型工藝主要是：低壓工藝（ici低壓工藝、lurgi低壓工藝）、中壓工藝、高壓工藝。甲醇合成工藝中最重要的工序是甲醇的合成，其關(guān)鍵技術(shù)是合成甲醇催化劑的和反應(yīng)器，設(shè)計(jì)采用用的是低壓合成工藝。2.3.

38、1 甲醇合成塔的選擇目前，國(guó)內(nèi)外的大型甲醇合成塔塔型較多，歸納起來(lái)可分為五種：冷激式合成塔：這是最早的低壓甲醇合成塔，是用進(jìn)塔冷氣冷激來(lái)帶走反應(yīng)熱。該塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，也適于大型化。但碳的轉(zhuǎn)化率低，出塔的甲醇濃度低，循環(huán)量大，能耗高，又不能副產(chǎn)蒸汽，現(xiàn)已經(jīng)基本被淘汰。冷管式合成塔：這種合成塔源于氨合成塔，在催化劑內(nèi)設(shè)置足夠換熱面積的冷氣管，用進(jìn)塔冷管來(lái)移走反應(yīng)熱。冷管的結(jié)構(gòu)有逆流式、并流式和u型管式。由于逆流式與合成反應(yīng)的放熱不相適應(yīng)，即床層出口處溫差最大，但這時(shí)反應(yīng)放熱最小，而在床層上部反應(yīng)最快、放熱最多，但溫差卻又最小，為克服這種不足，冷管改為并流或u形冷管。這種塔型碳轉(zhuǎn)化率較高但僅能在出塔氣中

39、副產(chǎn)0.4mpa的低壓蒸汽。日前大型裝置很少使用。水管式合成塔：將床層內(nèi)的傳熱管由管內(nèi)走冷氣改為走沸騰水。這樣可較大地提高傳熱系數(shù)，更好地移走反應(yīng)熱，縮小傳熱面積，多裝催化劑，同時(shí)可副產(chǎn)2.5mpa4.0mpa的中壓蒸汽，是大型化較理想的塔型。固定管板列管合成塔：這種合成塔就是一臺(tái)列管換熱器，催化劑在管內(nèi)，管間（殼程)是沸騰水，將反應(yīng)熱用于副產(chǎn)3.0mpa4.0mpa的中壓蒸汽。固定管板列管合成塔雖然可用于大型化，但受管長(zhǎng)、設(shè)備直徑、管板制造所限。在日產(chǎn)超過(guò)2000t時(shí)，往往需要并聯(lián)兩個(gè)。這種塔型是造價(jià)最高的一種，也是裝卸催化劑較難的一種。隨著合成壓力增高，塔徑加大，管板的厚度也增加。管板處的

40、催化劑屬于絕熱段;管板下面還有一段逆?zhèn)鳠岫危簿褪沁M(jìn)塔氣225，管外的沸騰水卻是248，不是將反應(yīng)熱移走而是水給反應(yīng)氣加熱。這種合成塔由于列管需用特種不銹鋼，因而是造價(jià)非常高的一種。多床內(nèi)換熱式合成塔：這種合成塔由大型氨合成塔發(fā)展而來(lái)。日前各工程公司的氨合成塔均采用二床(四床)內(nèi)換熱式合成塔。針對(duì)甲醇合成的特點(diǎn)采用四床（或五床)內(nèi)換熱式合成塔。各床層是絕熱反應(yīng)，在各床出口將熱量移走。這種塔型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，不需特種合金鋼，轉(zhuǎn)化率高，適合于大型或超大型裝置，但反應(yīng)熱不能全部直接副產(chǎn)中壓蒸汽。典型塔型有casale的四床臥式內(nèi)換熱合成塔和中國(guó)成達(dá)公司的四床內(nèi)換熱式合成塔。合成塔的選用原則一般為：

41、反應(yīng)能在接近最佳溫度曲線條件下進(jìn)行，床層阻力小，需要消耗的動(dòng)力低，合成反應(yīng)的反應(yīng)熱利用率高，操作控制方便，技術(shù)易得，裝置投資要底等。綜上所述和借鑒大型甲醇合成企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，（大型裝置不宜選用激冷式和冷管式），設(shè)計(jì)選用固定管板列管合成塔。這種塔內(nèi)甲醇合成反應(yīng)接近最佳溫度操作線，反應(yīng)熱利用率高，雖然設(shè)備復(fù)雜、投資高，但是由于這種塔在國(guó)內(nèi)外使用較多，具有豐富的管理和維修經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)也較容易得到；外加考慮到設(shè)計(jì)的是年產(chǎn)1萬(wàn)噸的甲醇合成塔，塔的塔徑和管板的厚度不會(huì)很大，費(fèi)用也不會(huì)很高，所以本設(shè)計(jì)采用了固定管板列管合成塔。2.3.2 催化劑的選用（1） 甲醇合成催化劑經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研究開(kāi)發(fā)和工業(yè)實(shí)踐，廣泛使用的

42、合成甲醇催化劑主要有兩大系列：一種是以氧化銅為主體的銅基催化劑，一種是以氧化鋅為主體的鋅基催化劑。鋅基催化劑機(jī)械強(qiáng)度好.耐熱性好，對(duì)毒物敏感性小，操作的適宜溫度為350400，壓力為2532mpa(壽命為23年)；銅基催化劑具有良好的低溫活性，較高的選擇性，通常用于低、中壓流程。耐熱性較差，對(duì)硫、氯及其化合物敏感，易中毒。操作的適宜溫度為220270，壓力為515mpa(一般壽命為23年)。通過(guò)操作條件的對(duì)比分析，可知使用銅基催化劑可大幅度節(jié)省投資費(fèi)用和操作費(fèi)用，降低成本。（2） xnc-98甲醇合成催化劑簡(jiǎn)介：xnc-98型催化劑是四川天一科技股份有限公司研制和開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品。目前已在國(guó)內(nèi)20

43、多套大、中、小型工業(yè)甲醇裝置上使用,運(yùn)行情況良好。用于低溫、低壓下由碳氧化物與氫合成甲醇，具有低溫活性高、熱穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。常用操作溫度200290,操作壓力5.010.0mpa。催化劑活性和壽命：在該催化劑質(zhì)量檢驗(yàn)規(guī)定的活性檢測(cè)條件下，其活性為：230時(shí)：催化劑的時(shí)空收率1.20 kg/(l.h)250時(shí)：催化劑的時(shí)空收率1.55 kg/(l.h)在正常情況下，使用壽命為2年以上。綜上所述，催化劑的活性、選擇性和使用壽命等主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均適合，所以本設(shè)計(jì)選用四川天一科技股份有限公司研制的xnc-98型催化劑。2.4 粗甲醇的精餾在甲醇合成時(shí)，因合成條件如壓力、溫度、合成氣組成及催化劑性能等

44、因素的影響，在產(chǎn)生甲醇反應(yīng)的同時(shí)，還伴隨著一系列的副反應(yīng)。所得產(chǎn)品除甲醇為，還有水、醚、醛、酮、酯、烷烴、有機(jī)酸等幾十種有機(jī)雜質(zhì)。由于甲醇作為有機(jī)化工的基礎(chǔ)原料，用它加工的產(chǎn)品種類(lèi)很多，因此對(duì)甲醇的純度均有一定的要求。甲醇的純度直接影響下游產(chǎn)品的質(zhì)量、消耗、安全生產(chǎn)及生產(chǎn)過(guò)程中所用的催化劑的壽命。所以粗甲醇必須提純。2.4.1 精餾原理精餾是將沸點(diǎn)不同的組分所組成的混合液，在精餾塔中，同時(shí)多次部分氣化和多次部分冷凝，使其分離成純態(tài)組分的過(guò)程。其分離的原理如下：對(duì)于由沸點(diǎn)不同的組分組成的混合液，加熱到一定溫度，使其部分氣化，并將氣相與液相分離。因低沸點(diǎn)組分易于氣化，則所得氣相中低沸點(diǎn)組分含量高于

45、液相中的含量，而液相中高沸點(diǎn)組分含量，較氣相中高。若將氣相混合蒸汽再部分冷凝下來(lái)，將冷凝液再加熱到一定溫度，使其部分氣化，并將氣相與液相分離，則所得氣相冷凝液中的低沸點(diǎn)組分又高于原氣相冷凝液。如此反復(fù)，低沸點(diǎn)組分不斷提高。到最后制得接近純態(tài)的低沸點(diǎn)組分。2.4.2 精餾工藝和精餾塔的選擇甲醇精餾按工藝主要分為三種：雙塔精餾工藝技術(shù)、帶有高錳酸鉀反應(yīng)的精餾工藝技術(shù)和三塔精餾工藝技術(shù)。（1） 雙塔精餾工藝國(guó)內(nèi)中、小甲醇廠大部分都選用雙塔精餾工藝傳統(tǒng)的主、預(yù)精餾塔幾乎都選用板式結(jié)構(gòu)。雙塔精餾工藝流程見(jiàn)下圖。來(lái)自合成工段含醇90%的粗甲醇，經(jīng)減壓進(jìn)入粗甲醇貯槽。經(jīng)粗甲醇預(yù)熱器加熱到45后進(jìn)入預(yù)精餾塔。

46、甲醇的精餾分2個(gè)階段：先在預(yù)塔中脫除輕餾分，主要是二甲醚；后進(jìn)入主精餾塔，進(jìn)一步把高沸點(diǎn)的重餾分雜質(zhì)脫除，主要是水、異丁基油等。從塔頂或側(cè)線采出。經(jīng)精餾甲醇冷卻器冷卻至常溫后，就可得到純度在99.9%以上的符合國(guó)家指標(biāo)的精甲醇產(chǎn)品。1預(yù)精餾塔 2主精餾塔圖2 甲醇雙塔工藝流程（2） 三塔精餾工藝近年來(lái)，許多企業(yè)原有甲醇雙塔精餾裝置己不能滿足企業(yè)的需要。隨著生產(chǎn)的強(qiáng)化，不僅消耗大幅度上升，而且殘液中的甲醇含量也大大超過(guò)了工藝指標(biāo)。對(duì)企業(yè)的達(dá)標(biāo)排放構(gòu)成了較大的威脅。甲醇三塔精餾工藝技術(shù)是為了減少甲醇在精餾過(guò)程中的損耗，提高甲醇的收率和產(chǎn)品質(zhì)量而設(shè)計(jì)的。預(yù)精餾塔后的冷凝器采用一級(jí)冷凝，用以脫除二甲醚

47、等低沸點(diǎn)的雜質(zhì)，控制冷凝器氣體出口溫度在一定范圍內(nèi)。在該溫度下，幾乎所有的低沸點(diǎn)餾分都為氣相，不造成冷凝回流。脫除低沸點(diǎn)組分后，采用加壓精餾的方法，提高甲醇?xì)怏w分壓與沸點(diǎn)，減少甲醇的氣相揮發(fā)，從而提高了甲醇的收率。作為一般要求的精甲醇經(jīng)加壓精餾塔后就可以達(dá)到合格的質(zhì)量。如作為特殊需要，則再經(jīng)過(guò)常壓精餾塔的進(jìn)一步提純。生產(chǎn)中加壓塔和常壓塔同時(shí)采出精甲醇，常壓塔的再沸器熱量由加壓塔的塔頂氣提供，不需要外加熱源。粗甲醇預(yù)熱器的熱量由精甲醇提供，也不需要外供熱量。因此.該工藝技術(shù)生產(chǎn)能力大，節(jié)能效果顯著，特別適合較大規(guī)模的精甲醇生產(chǎn)。1 預(yù)精餾塔 2加壓精餾塔 3常壓精餾塔圖3 三塔工藝流程（3） 雙

48、塔與三塔精餾技術(shù)比較工藝流程 三塔精餾與雙塔精餾在流程上的區(qū)別在于三塔精餾采用了2臺(tái)主精餾塔(其中1臺(tái)是加壓塔)和1臺(tái)常壓塔，較雙塔流程多1臺(tái)加壓塔。這樣，在同等的生產(chǎn)條件下，降低了主精餾塔的負(fù)荷，并沒(méi)常壓塔利用加壓塔塔頂?shù)恼羝淠裏嶙鳛榧訜嵩矗匀s既節(jié)約蒸汽，又節(jié)省冷卻水。蒸汽消耗 在消耗方面,由于常壓塔加壓塔的蒸汽冷凝熱作為加熱源，所以三塔精餾的蒸汽消耗相比雙塔精餾要低。產(chǎn)品質(zhì)量 三塔精餾與雙塔精餾在產(chǎn)品質(zhì)量上最大的不同是三塔精餾制取的精甲醇中乙醇含量低，一般小于5010-6,而雙塔精餾制取的精甲醇中乙醇含量為40010-650010-6，三塔精餾制取的精甲醇純度可達(dá)99.99%，

49、含有的有機(jī)雜質(zhì)相對(duì)較少。設(shè)備投資 三塔精餾的流程較雙塔精餾流程要復(fù)雜，所以在投資方面，同等規(guī)模三塔精的設(shè)備投資要比雙塔精餾高出20%30%。操作方面 由于雙塔精餾具有流程簡(jiǎn)單,運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn),所以在操作上較三塔精餾要方便簡(jiǎn)單。通過(guò)上述比較可知，雖然三塔精餾技術(shù)的一次性投入要比雙塔精餾高但是從能源消耗、精甲醇質(zhì)量上都要優(yōu)于雙塔精餾，所以設(shè)計(jì)采用三塔精餾工藝。（4） 精餾塔的選擇精餾塔是粗甲醇精餾工序的關(guān)鍵設(shè)備，它直接制約著生產(chǎn)裝置的產(chǎn)品質(zhì)量、消耗、生產(chǎn)能力及對(duì)環(huán)境的影響。目前常用的精餾塔主要有四種塔型：泡罩塔，浮閥塔，填料塔和新型垂直篩板塔。其各自結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)如下：泡罩塔 泡罩塔十多層板式塔，每層

50、塔板上裝有一個(gè)活多個(gè)炮罩。該類(lèi)型塔塔板效率高，操作彈性大，塔阻力小，但單位面積的生產(chǎn)能力低，設(shè)備體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資較大。該塔已經(jīng)逐漸被其他塔代替。浮閥塔 浮閥塔的塔板結(jié)構(gòu)與泡罩相似，致使浮閥代替了泡罩及其伸氣管。該類(lèi)型塔板效率高，操作彈性大，操作適應(yīng)性強(qiáng)，單位面積生產(chǎn)能力大，造價(jià)較低。但浮閥易損壞，維修費(fèi)用高，安裝要求高。目前該塔仍被廣泛使用，但有使用逐漸減少的趨勢(shì)。填料塔 填料塔是在塔內(nèi)裝填新型高效填料，如不銹鋼網(wǎng)波紋填料，每米填料相當(dāng)5塊以上的理論板。塔總高一般為浮閥塔的一半。該塔生產(chǎn)能力大，壓降小，分離效果好，結(jié)果簡(jiǎn)單，維修量極小，相對(duì)投資較小，是目前使用較多的塔型之一。新型垂直篩板

51、 新型垂直篩板的傳質(zhì)單元，是由塔板開(kāi)有升氣孔及罩于其上的帽罩組成。該塔傳質(zhì)效率高，傳質(zhì)空間利用率好，處理能力大，操作彈性大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，投資小，板液面梯度小，液面橫向混合好無(wú)流動(dòng)傳質(zhì)死區(qū)。綜上所述，填料塔使用較普遍，技術(shù)非常成熟，所以設(shè)計(jì)選用了填料塔。（5） 生產(chǎn)工藝參數(shù)預(yù)塔：入塔溫度65，塔頂放空溫度40，預(yù)精餾后甲醇比重維持在0.87，預(yù)精餾后甲醇ph值宜控制在8；加壓塔：塔底釜液壓強(qiáng)0.6mpa，溫度125，塔頂氣體壓強(qiáng)0.6mpa，溫度122，常壓塔：塔頂氣體壓強(qiáng)0.13mpa，溫度67。三、工藝流程3.1 gsp氣化工藝流程gsp氣化工藝過(guò)程也主要是由給料系統(tǒng)、氣化爐、粗煤氣洗滌系

52、統(tǒng)組成。即備煤、氣化、除渣三部分組成。固體氣化原料被碾磨為不大于0.5的粒度后，經(jīng)過(guò)干燥，通過(guò)濃相氣流輸入系統(tǒng)送至燒嘴。氣化原料與氣化劑氧氣經(jīng)燒嘴同時(shí)噴入氣化爐（r1001）內(nèi)的反應(yīng)室，然后在高溫(1400一1600)、高壓（4.0mpa)下發(fā)生快速氣化反應(yīng)，產(chǎn)生以co和h2為主要成分的熱粗煤氣。氣化原料中的礦物形成熔渣。熱粗煤氣和熔渣通過(guò)反應(yīng)室底部的排渣口進(jìn)入下部激冷室。冷卻的粗煤氣進(jìn)入分離器（v1002），從分離器出來(lái)的氣體分為兩部分：一部分進(jìn)入變換爐（r1002），氣體出來(lái)后進(jìn)入換熱器（e1003），出來(lái)的氣體和另外一部分氣體混合后進(jìn)入水解器，氣體出來(lái)后入分離器（v1004），從v100

53、4出來(lái)后去凈化工段；而從分離器（v1002）下分離出的液體進(jìn)入分離器（v1003），從v1003出來(lái)的氣體經(jīng)過(guò)冷卻器（e1002）后，主要為h2s去硫回收系統(tǒng)；從v1003下分離的液體去污水處理系統(tǒng)，處理后的水和從e1002，e1003，v1004出來(lái)的冷液一起返回氣化爐冷激室。氣化爐冷激室里的渣粒固化成玻璃狀，通過(guò)鎖斗系統(tǒng)排出。污水的處理過(guò)程是先送入減壓閃蒸槽，閃蒸后的液體進(jìn)入沉淀池，沉淀后去濃縮，再去過(guò)濾。圖4 gsp氣化工藝流程r1001氣化爐 r1002變換爐 v1002分離器 v1003分離器 v1004分離器 e1002 冷卻器 e1003 換熱器 m1001激冷室 3.2 凈化裝

54、置工藝流程3.2.1 變換由氣化工段送來(lái)的3.8mpa(a)，216左右，汽氣比為1.43的水煤氣經(jīng)煤氣水分離器（v2003）和中溫?fù)Q熱器（e2002）溫度升高至240進(jìn)入預(yù)變換爐（r2001）后分成兩部分：一部分進(jìn)入變換爐（r2002），變換爐內(nèi)裝兩段耐硫變換觸媒，二段間配有煤氣激冷管線，出變換爐變換氣的co含量約6.0%（干），溫度為393左右進(jìn)入中溫?fù)Q熱器（e2002），溫度降為332，與旁路調(diào)節(jié)的水解氣混合進(jìn)入變換氣第一廢熱鍋爐（e2003），生產(chǎn)1.4mpa(a)飽和蒸汽，使變換氣溫度降至為208進(jìn)入變換氣第二廢熱鍋爐（e2004），產(chǎn)生0.5mpa(a)低壓蒸汽，出口變換氣溫度約為197左右，進(jìn)入第一水分離器（v2004），分離出的冷凝液去冷凝液閃蒸槽（v2007），變換氣去脫硫再沸器及氨吸收制冷再沸器。自氨吸收制冷系統(tǒng)返回的變換氣，溫度145，進(jìn)入鍋爐給水加熱器（e2005）后溫度降至142，再進(jìn)入第二水分離器（v2005），分離出的冷凝液去冷凝液汽提塔（t2001），分離后的變換氣進(jìn)入脫鹽水加