典型化工單元操

1、519288學(xué)習(xí)情景一甲醇的工藝生產(chǎn)學(xué)習(xí)項目一:概述學(xué)習(xí)任務(wù)一:生產(chǎn)甲醇的原料 目前工業(yè)上幾乎都采用一氧化碳、二氧化碳與氫氣在一定溫度、壓力、催化劑條件下合成甲醇： CO+2H2CH3OH CO2+3H2CH3OH+H2O 其中CO和H2是甲醇合成氣的基干物質(zhì)。利用煤、焦炭、天然氣、重油、石腦油可以制取CO和H2學(xué)習(xí)內(nèi)容1：煤煤中有機質(zhì)是復(fù)雜的高分子有機化合物，主要由碳、氫、氧、氮、硫和磷等元素組成，而碳、氫、氧三者總和約占有機質(zhì)的95%以上；煤中的無機質(zhì)也含有少量的碳、氫、氧、硫等元素。碳是煤中最重要的組分，其含量隨煤化程度的加深而增高。泥炭中碳含量為50%60%，褐煤為60%70%，煙煤為

2、74%92%，無煙煤為 90%98%。煤中硫是最有害的化學(xué)成分。煤燃燒時，其中硫生成SO2，腐蝕金屬設(shè)備，污染環(huán)境。煤中硫的含量可分為 5 級：高硫煤，大于4%；富硫煤，為2.5%4%；中硫煤，為1.5%2.5%；低硫煤，為1.0%1.5%；特低硫煤，小于或等于1%。煤中硫又可分為有機硫和無機硫兩大類。分類煤有褐煤、煙煤、無煙煤、半無煙煤等幾種。云南常用的是褐煤、煙煤、無煙煤三種。熱量稱為發(fā)熱量，人為規(guī)定以每公斤發(fā)熱量7000千卡的煤作為標準煤。學(xué)習(xí)內(nèi)容2：焦炭煙煤在隔絕空氣的條件下，加熱到950-1050，經(jīng)過干燥、熱解、熔融、粘結(jié)、固化、收縮等階段最終制成焦炭。這一過程叫高溫?zé)捊梗ǜ邷馗绅s

3、）。由高溫?zé)捊沟玫降慕固坑糜诟郀t冶煉、鑄造和氣化。煉焦過程中產(chǎn)生的經(jīng)回收、凈化后的焦爐煤氣既是高熱值的燃料，又是重要的有機合成工業(yè)原料。圖1-1焦煤學(xué)習(xí)內(nèi)容3：天然氣天然氣，是一種主要由甲烷組成的氣態(tài)化石燃料。它主要存在于油田和天然氣田，也有少量出于煤層。天然氣燃燒后無廢渣、廢水產(chǎn)生，相較煤炭、石油等能源有使用安全、熱值高、潔凈等優(yōu)勢。天然氣是一種多組分的混合氣體，主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般還含有硫化氫、二氧化碳、氮和水氣，以及微量的惰性氣體，如氦和氬等。在標準狀況下，甲烷至丁烷以氣體狀態(tài)存在，戊烷以下為液體。學(xué)習(xí)內(nèi)容4：重油 重油又稱燃料油，呈暗

4、黑色液體，主要是以原油加工過程中的常壓油，減壓渣油、裂化渣油、裂化柴油和催化柴油等為原料調(diào)合而成。 重油是原油提取汽油、柴油后的剩余重質(zhì)油，其特點是分子量大、粘度高。重油的比重一般在082095，比熱在10,00011,000kcal/kg左右。其成分主要是炭水化物，另外含有部分的（約0.14%）的硫黃及微量的無機化合物。 圖1-2軟化重油學(xué)習(xí)內(nèi)容5：石腦油 石腦油：一部分石油輕餾分的泛稱。因用途不同有各種不同的餾程。我國規(guī)定餾程自初鎦點至220左右。主要用作重整和化工原料。作為生產(chǎn)芳烴的重整原料，采用70-145餾分，稱輕石腦油；當以生產(chǎn)高辛烷值汽油為目的時，采用70-180餾分，稱重石腦油

5、。用作溶劑時，則稱溶劑石腦油，來自煤焦油的芳香族溶劑也稱重石腦油或溶劑石腦油。石腦油又稱粗汽油：一般含烷烴55.4%、單環(huán)烷烴30.3%、雙環(huán)烷烴2.4%、烷基苯11.7%、苯0.1%、茚滿和萘滿0.1%。平均分子量為114，密度為0.76g/cm3，爆炸極限1.2%6.0%。石腦油在常溫、常壓下為無色透明或微黃色液體，有特殊氣味，不溶于水。密度在650-750kg/m3、。硫含量不大于0.08%，烷烴含量不超過60%，芳烴含量不超有12%，烯烴含量不大于1.0%。 圖1-3石腦油學(xué)習(xí)任務(wù)二： 產(chǎn)品甲醇學(xué)習(xí)內(nèi)容1、甲醇的性質(zhì)一、甲醇的物理性質(zhì)甲醇是最簡單的飽和脂肪酸，分子式CH3OH，相對分子

6、質(zhì)量32.04。常溫常壓下，純甲醇是無色透明，易揮發(fā)、可燃，略帶醇香味的有毒液體。甲醇可以和水以及乙醇、乙醚等許多有機液體無限互溶，但不能與脂肪烴類化合物相互溶。甲醇蒸氣和空氣混合能形成爆炸性混合物，爆炸極限為6.036.5 (體積）。甲醇的一般性質(zhì)見表2-1。表1-1 甲醇的一般物理性質(zhì)性質(zhì) 數(shù)據(jù)性質(zhì) 數(shù)據(jù)密度（0）（g/mL） 0.8100相對密度（d 20 ） 0.7913沸點/ 64.564.7熔點/ -97.8閃點/開口 16閉口 12蒸氣壓（20）/Pa 1.2879×104液體熱容（2050） 2.512.53/J/（g·粘度（20）/Pa·S 5.

7、945×10-4自燃點/ 空氣 473氧氣 461臨界溫度/ 240臨界壓力/Pa 79.54×105臨界體積 /（mL/mol) 117.8 臨界壓縮系數(shù) 0.224燃燒熱/(kJ/mol)25液體 727.03825氣體 742.738生成熱/(kJ/mol) 二、甲醇的化學(xué)性質(zhì)甲醇具有脂肪醇的化學(xué)性質(zhì)，即可進行氧化、酯化、羰基化，氨化、脫水等反應(yīng)。甲醇裂解產(chǎn)生CO和H2，是制備CO和H2的重要化學(xué)方法（1）氧化反應(yīng) 甲醇在電解銀催化劑上可被空氣氧化成甲醛，是重要的工業(yè)制備甲醛的方法。CH3OH+ 0.5 O2HCHO + H2O甲醇完全燃燒時氧化成CO和H2O，放出大

8、量的熱：CH3OH + OCO2+ H2O + 726.55 kJ/mol（2）酯化反應(yīng) 甲醇和硝酸作用生成硝酸甲酯CH3OH +HNO3CH3 NO3+ H2O（3） 羰基化反應(yīng) 甲醇和光氣發(fā)生羰基化反應(yīng)生成氯甲酸甲酯，進一步反應(yīng)生成碳酸二甲酯：CH3OH + COCl2CH3O COCl + HClCH3O COCl + CH3OH（CH3O）2CO（4） 胺化反應(yīng) 在壓力520Mpa,溫度370420下，以活化氧化鋁或分子篩催化劑，甲醇和氨發(fā)生反應(yīng)生成一甲胺，二甲胺和三甲胺的混合物，經(jīng)精餾分離可得一甲胺，二甲胺和三甲胺一甲胺，二甲胺和三甲胺產(chǎn)品。CH3OH + NH3CH3NH2 + H

9、2O2CH3OH + NH3(CH3）2 NH+ 2H2O3CH3OH + NH3(CH3）3 + 3H2O（5）脫水反應(yīng) 甲醇在高溫和酸性催化劑如ZSM-5，r-Al2O3 作用下分子間脫水生成二甲醚：2CH3OH(CH3）2O+ H2O（6）裂解反應(yīng) 在銅催化劑上，甲醇可裂解成CO和H2：CH3OHCO + H2(7 ) 氯化反應(yīng) 甲醇和氯化氫在Zn/ZrO催化劑上發(fā)生氯化反應(yīng)生成一氯甲烷：CH3OH + HClCH3Cl + H2O氯甲烷和氯化氫在CuCl2/ZrO2催化劑作用下進一步發(fā)生氧氯化反應(yīng)生成二氯甲烷和三氯甲烷。CH3OH + HCl + 0.5O 2CH2Cl 2 + H2O

10、CH3Cl2 + HCl + 0.5O 2CHCl3 + H2O(8 ) 其他反應(yīng) 甲醇和苯在3.5MPa，350380反應(yīng)條件下，在催化劑的作用下可生成甲苯：CH3OH + C6H6C6H5 CH3 + H2O三、甲醇的毒性甲醇吸收至體內(nèi)后，可迅速分布在機體各組織內(nèi)，其中，以腦脊液、血、膽和尿中的含量最高，眼房水和玻璃體液中的含量也較高，骨髓和脂肪組織中最低。甲醇在肝內(nèi)代謝，經(jīng)醇脫氫酶作用氧化成甲醛，進而氧化成甲酸。本品在體內(nèi)氧化緩慢，僅為乙醇的 1/7 ，排泄也慢，有明顯蓄積作用。未被氧化的甲醇經(jīng)呼吸道和腎臟排出體外，部分經(jīng)胃腸道緩慢排出。推測人吸入空氣中甲醇濃度 39.365.5 g/m

11、3， 3060分鐘，可致中毒。人口服 510mL，可致嚴重中毒；一次口服 15 mL ，或 2天內(nèi)分次口服累計達124164 mL ，可致失明。有報告，一次口服 30 mL可致死。甲醇主要作用于神經(jīng)系統(tǒng)，具有明顯的麻醉作用，可引起腦水腫。甲醇的麻醉濃度與LC較接近，故危險性較大。對視神經(jīng)和視網(wǎng)膜有特殊的選擇作用，易引起視神經(jīng)萎縮，導(dǎo)致雙目失明。甲醇蒸氣對呼吸道粘膜有強烈刺激作用。甲醇的毒性與其代謝產(chǎn)物甲醛和甲酸的蓄積有關(guān)。以前認為毒性作用主要為甲醛所致，甲醛能抑制視網(wǎng)膜的氧化磷酸化過程，使膜內(nèi)不能合成ATP，細胞發(fā)生變性，最后引起視神經(jīng)萎縮。近年研究表明，甲醛很快代謝成甲酸，急性中毒引起的代謝

12、性酸中毒和眼部損害，主要與甲酸含量相關(guān)。甲醇在體內(nèi)抑制某些氧化酶系統(tǒng)，抑制糖的需氧分解，造成乳酸和其他有機酸積聚以及甲酸累積，而引起酸中毒。一般認為，甲醇的毒性是由其本身及其代謝產(chǎn)物所致的。甲醇中毒的臨床表現(xiàn)如下：（1）急性甲醇中毒后主要受損靶器官是中樞神經(jīng)系統(tǒng)、視神經(jīng)及視網(wǎng)膜。吸入中毒潛伏期一般為 172小時，也有96小時的; 口服中毒多為836小時; 如同時攝入乙醇，潛伏期較長些。刺激癥狀：吸入甲醇蒸氣可引起眼和呼吸道粘膜刺激癥狀。（2）中樞神經(jīng)癥狀：患者常有頭暈、頭痛、眩暈、乏力、步態(tài)蹣跚、失眠，表情淡漠，意識混濁等。重者出現(xiàn)意識朦朧、昏迷及癲癇樣抽搐等。嚴重口服中毒者可有錐體外系損害的

13、癥狀或帕金森綜合征。頭顱CT檢查發(fā)現(xiàn)豆狀核和皮質(zhì)下中央白質(zhì)對稱性梗塞壞死。少數(shù)病例出現(xiàn)精神癥狀如多疑、恐懼、狂躁、幻覺、憂郁等。（3）眼部癥狀：最初表現(xiàn)眼前黑影、閃光感、視物模糊、眼球疼痛、畏光、復(fù)視等。嚴重者視力急劇下降，可造成持久性雙目失明。檢查可見瞳孔擴大或縮小，對光反應(yīng)遲鈍或消失，視乳頭水腫，周圍視網(wǎng)膜充血、出血、水腫，晚期有視神經(jīng)萎縮等。 學(xué)習(xí)任務(wù)二：甲醇的用途甲醇是一種重要的有機化工原料，應(yīng)用廣泛，可以用來生產(chǎn)甲醛，合成橡膠、甲胺、對苯二甲酸二甲酯、甲基苯烯酸甲酯、氯甲烷、醋酸、甲基叔丁基醚等一系列有機化工產(chǎn)品，而且還可以加入汽油摻擾或代替汽油作為動力燃料以及由用來合成甲醇蛋白。隨

14、著當今世界石油資源的日益減少和甲醇單位成本的降低，用甲醇作為新的石化原料來源已經(jīng)成為一種趨勢。甲醛是甲醇最重要的下游產(chǎn)品之一，也是最重要的基本有機化工原料之一。它最大的用途是生產(chǎn)酚醛樹脂、黏合劑及其它有機化學(xué)品。近年來，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的迅速發(fā)展，甲醛產(chǎn)量每年以4.5%的速度增長，年需原料甲醇100萬噸以上。為滿足化工市場的需求，應(yīng)大力開發(fā)以甲醇為原料的生產(chǎn)甲醛的新工藝，以滿足優(yōu)質(zhì)工程塑料(酚醛樹脂)和烏洛托品等合成的需要。由于20世紀70年代出現(xiàn)的兩次石油危機及嚴格的環(huán)保要求，大大促進了甲醇車用燃料的開發(fā)，甲醇汽油是工種液態(tài)清潔燃料，在國際上早已經(jīng)作為清潔汽車燃料使用。從熱值上講，甲醇含氧更

15、高，與汽油混合燃燒充分，所以動力很足。國際上和國內(nèi)目前正面臨著能源日益緊張、汽車日漸增多、油價持續(xù)上漲的難題。而它優(yōu)越的燃料品質(zhì)，進一步引起了人們的重視。并且為適應(yīng)全球性的能源可持續(xù)利用和環(huán)境保護的需要，燃料電池技術(shù)已經(jīng)成為國際高技術(shù)研究開發(fā)的熱點。直接以甲醇為燃料，以甲醇和氧的電化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能自發(fā)地轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電技術(shù)稱之為直接甲醇燃料電池(DMFC)。DMFC是一種綜合性能優(yōu)良，操作簡便，具有廣泛應(yīng)用前景的燃料電池。它的主要特點是甲醇不經(jīng)過預(yù)處理可直接應(yīng)用于陽極反應(yīng)產(chǎn)生電流，同時生成水和二氧化碳，對環(huán)境無污染，為潔凈的電源；它的能量轉(zhuǎn)換率高，實際效率可達70%以上，即可提高燃料的利用率兩

16、倍以上，是節(jié)能高效的發(fā)電技術(shù)。因具備高能源密度、高功率，零污染等特性，致使燃料電池成為近年來最被看好的替代能源供應(yīng)技術(shù)主流。此外，因消費者對于可攜式電子產(chǎn)品之功能要求越來越多，又因傳統(tǒng)二次電池能提供的使用時數(shù)明顯不足，故直接甲醇燃料電池已成為近年來最被看好的未來電子用品的主流電源。此外甲醇還可以用來生產(chǎn)能較好解決能源和污染之間矛盾的“21世紀的綠色燃料”二甲醚（DME）。學(xué)習(xí)內(nèi)容3： 國內(nèi)外甲醇生產(chǎn)需求概況一、國外甲醇生產(chǎn)需求概況上世紀二十年代甲醇汽油開始用作車用燃料；在二次世界大戰(zhàn)期間，甲醇汽油廣泛應(yīng)用于德國；上世紀七十年代受二次石油危機的影響，美國、日本、德國和瑞典等國先后投入人力、物力進

17、行甲醇燃料及甲醇汽車配套技術(shù)的研究開發(fā)。美國對甲醇燃料和甲醇汽車進行開發(fā)和應(yīng)用，重點開發(fā)燃燒M85(含甲醇85%)、M100(含甲醇100%)專用甲醇燃料汽車。1987 年美國福特汽車公司及美洲銀行，改裝500 輛福特車，試用M85 甲醇燃油，總行程3380 萬千米，時間長達3 年，取得甲醇汽車改裝生產(chǎn)的經(jīng)驗。1995 年美國DOE 能源研究中心投入12700 輛甲醇車試用M85。日本汽車研究所1993 年用大型公共汽車、載貨車使用M85、M100 燃料，進行了6 萬千米的道路試驗，以檢驗發(fā)動機的耐久性、可靠性。1994 年，日本奧托甲醇型汽車，用7 年時間進行道路試驗。1996 年，日本本田

18、技研工業(yè)株式會社，試用汽油、甲醇自由混合雙燃料車，已完成確保與汽油大致相同耐久、可靠的靈活燃料車，得出的結(jié)論是，成本降低，有利于批量生產(chǎn)。在歐洲，瑞典1975 年首先提出甲醇可以成為汽車代用燃料，并隨即成立國家級的瑞典甲醇開發(fā)公司(SMAB)。前德意志聯(lián)邦共和國在上世紀七十年代開始研制甲醇發(fā)動機，1979年制定了“用于公路交通運輸?shù)拇碱惾剂稀钡难芯恳?guī)劃，將M15 汽油用于汽車，其間組織過由6 家汽車廠生產(chǎn)的一千多輛燃醇汽車投入試運行，并在全國主要大、中城市建立M15 汽車加油站，形成全國供應(yīng)甲醇汽油的網(wǎng)絡(luò)。在上世紀七八十年代，德國大眾汽車公司還在中國建立了M100 甲醇汽車示范車隊。可以說，德

19、國是至今世界上發(fā)展甲醇汽車最有成效的國家。資料表明：使用甲醇汽油用于汽車是完全可行的。據(jù)統(tǒng)計，目前，瑞典、新西蘭已推廣使用M15 汽油，意大利計劃用含甲醇80%的混合醇代替汽油。綜合世界其他國家研究和實用結(jié)果，可以得出在現(xiàn)有汽車發(fā)動機上，不致發(fā)生運行障礙的酒精混合率以乙醇20%或甲醇15%為最合適的界限。如今已大量推廣使用甲醇汽油的有德國，其加甲醇3%5%；瑞典，其加甲醇15%，而大多數(shù)國家計劃加甲醇15%，并正在進一步的推廣或成批使用中。我國國內(nèi)優(yōu)勢化工企業(yè)尚處于國外同行發(fā)展的第一和第二階段的早期階段。目前世界上最大的甲醇供應(yīng)廠商是Methanex公司，總部設(shè)在美國，在加拿大、新西蘭、智利、

20、特立尼達和多巴哥以及美國都有生產(chǎn)裝置，其生產(chǎn)能力占全球總能力的21，占全球供應(yīng)量的4050。其次是沙特阿拉伯的基礎(chǔ)工業(yè)公司(SABIC),約占全球總能力的9，美國的波登（Bordon）和BMC公司，俄羅斯的托木斯克（Tomck）和古巴哈約占3，加拿大埃德蒙頓公司占2。國外基本上是由天然氣制備甲醇。全球甲醇生產(chǎn)能力1997為31.50Mt/a；2000年為38.03 Mt/a；預(yù)計2021可達50.99 Mt/a目前國外甲醇工業(yè)呈現(xiàn)三大特點，即：產(chǎn)量大于需求量、裝置向廉價天然氣原料產(chǎn)地轉(zhuǎn)移、裝置趨于大型化。1998年全球甲醇產(chǎn)量為26.474Mt,消費量為25.835 Mt，供求基本平衡。200

21、3年全球甲醇總需求為28.50Mt。有資料預(yù)計在2021年產(chǎn)能達50.99Mt/a，需求42.26Mt。二、國內(nèi)甲醇生產(chǎn)與需求概況甲醇既是重要的化工原料，也是價廉物美的清潔燃料。在汽油中摻燒3-5的甲醇，能提高汽油的辛烷值，可直接充當汽油使用；摻燒10-20的甲醇，加上助溶劑復(fù)配，能夠與成品汽油混用；在對發(fā)動機進行改造之后，可高比例摻燒甲醇燃料和全甲醇燃料。由于技術(shù)成熟，甲醇燃料是近期替代能源工作的重點。目前我國市場上使用的甲醇汽油主要有M5、M15、M50、M85 以及M100 等。M5 甲醇汽油不需改變發(fā)動機的結(jié)構(gòu)，可直接使用。不影響汽車的動力性能，其消耗量與汽油相同，但經(jīng)濟性不明顯。M1

22、5 甲醇汽油是由90 號汽油、甲醇及一系列助溶劑組成。從1999 年3 月2 日起，采用上海焦化配制的M15 甲醇汽油在桑塔納等車上試用，結(jié)果表明，使用M15 甲醇汽油與汽油相比，百公里可節(jié)約1.9 元。 我國甲醇消費結(jié)構(gòu)與國外類似，最大消費領(lǐng)域是甲醛生產(chǎn)，消費比例約為40%；其次是MTBE 和醋酸，所占比例分別為6%和7%。近年來甲醇燃料方面的消費量發(fā)展較快，盡管國家尚未出臺相關(guān)政策法規(guī)和標準，但甲醇燃料消費已經(jīng)成為驅(qū)動甲醇需求的主要動力之一。目前我國甲醇消費的主要地區(qū)是華東和華南地區(qū)，上述地區(qū)也是我國甲醛、MTBE、丙烯酸酯和醋酸等下游產(chǎn)品生產(chǎn)的集中地。對于甲醇燃料，消費地區(qū)主要集中在山西

23、、河南等地。2005 年，我國甲醇進口總量中，江蘇省進口比例占62.28%，廣東省所占比例為28.28%，福建省比例為4.11%，浙江省比例為3.34%。所有進口基本上全部集中在華東和華南地區(qū)，進口結(jié)構(gòu)也在一定程度上反映了我國甲醇消費的地區(qū)分布。全球甲醇新增需求主要來自于中國。全球每年新增甲醇需求量133萬噸，其中中國每年新增甲醇需求105 萬噸，約占全球新增需求量的79%。2006年中國超美國首次成為全球最大的甲醇消費國，同一年中國超過特立尼達和多巴哥成為全球最大的醇生產(chǎn)國。中國甲醇表觀消費量仍保持較高水平的增長率，新興下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展居功至偉，僅二甲醚對甲醇的需求增量就接近100萬噸。新增/

24、原始內(nèi)需基本由國產(chǎn)供應(yīng)滿足，國產(chǎn)供應(yīng)占消費總額的97.4%，進口占比僅在7.6%，且其中部分進口貨用于轉(zhuǎn)出口，而非國內(nèi)消化。從近幾年我國甲醇工業(yè)的發(fā)展來看，良好的宏觀經(jīng)濟環(huán)境和下游需求的高速增長使我國的甲醇工業(yè)繼續(xù)保持著穩(wěn)定快速的增長態(tài)勢，2005年國內(nèi)甲醇表觀消費量達到666.2萬噸，同比增長16.3%，19952005年期間，甲醇消費量的年均增長速度為15.11%，良好的需求環(huán)境，使用我國的甲醇市場尚處于快速成長階段。進入2006年在國內(nèi)經(jīng)濟形勢大好、甲醇需求增長以及國內(nèi)外甲醇市場價格暴漲的影響，2006年1-10月國內(nèi)甲醇的表觀消費量達到了691.1萬噸，同比2005年1-10月增長了2

25、1.8%。比前5年的年均增長率提高10%。增長速度加快的原因，除去常規(guī)的甲醛、醋酸、MTBE等行業(yè)需求穩(wěn)步增加外，呼聲高漲的甲醇燃料行業(yè)應(yīng)該是需求增長的主要動力。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)精鎦脫除甲醚，再精鎦而得成品甲醇。學(xué)習(xí)項目二生產(chǎn)甲醇的工藝過程學(xué)習(xí)任務(wù)一：概述學(xué)習(xí)內(nèi)容1、生產(chǎn)和輔助車間設(shè)置一、 生產(chǎn)車間 (1)生產(chǎn)車間4個煤

26、氣化車間：包括原料煤的貯存、備煤加工處理、粉煤氣化和空分。凈化車間：包括脫硫（常壓粗煤氣脫硫、變換氣脫硫）、一氧化碳變換、脫二氧化碳及精脫硫。合成車間：包括壓縮、甲醇合成。精餾車間：甲醇精餾和甲醇貯罐區(qū)。動力車間：包括全廠供排水、鍋爐供熱、軟水脫鹽水、供電。(2)設(shè)輔助車間3個機修車間：包括機修、電儀修理。綜合樓：包括中心化驗室、質(zhì)量檢驗、安全環(huán)保。綜合倉庫二、 建設(shè)規(guī)模生產(chǎn)能力：年產(chǎn)20萬噸甲醇，年開工日為330天，日產(chǎn)為606.06噸，建設(shè)期2年。工作制度：合成車間日工作小時為24小時，每日3班輪流替換，每班8小時連續(xù)生產(chǎn)，共4個班。廠址選擇該廠建設(shè)在某煤礦附近，計劃占地約140畝。三、原

27、料煤規(guī)格原料煤的元素分析為：C 67.5%；H 4.0% ；O 10.2%；N 0.65% ；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 。四、產(chǎn)品質(zhì)量標準本產(chǎn)品（精甲醇）執(zhí)行國家GB33892標準，具體指標見下表表1 -2 甲醇GB33892項 目指標優(yōu)等品一等品合格品色度（鉑鈷），號 510密度（200C），g/cm30.7910.7920.7910.793溫度范圍(0,101325Pa)，沸程（包括64.6±0.10C）， 0.81.01.5高錳酸鉀試驗，min 5

28、03020水溶性試驗澄清水分含量，% 0.100.15酸度（以HCOOH計），% 或堿度（以NH3計），% 0.00150.0030.0050.00020.00080.0015羰基化合物含量（以CH2O計），% 0.0020.0050.01蒸發(fā)殘渣含量，% 0.0010.0030.005學(xué)習(xí)內(nèi)容2、合成甲醇工藝路線及其原理甲醇合成合成氣凈化煤制合成氣甲醇精餾圖1 -3 煤制甲醇的簡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，

29、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。一、甲醇的使用甲醇不僅是重要的化工原料, 也是潔凈燃料。發(fā)展大型煤制甲醇, 并加工為烯烴和替代燃料, 以煤代替石油, 是國家能源安全的需要, 也是化學(xué)工業(yè)高速發(fā)展的需要。隨著煤氣化技術(shù), 甲醇合成技術(shù)和設(shè)備、機械加工技術(shù)的進步, 甲醇的裝置規(guī)模均在 2000t/d 3 000t/d, 最大已達7000t/d。大型化甲醇與國內(nèi)的聯(lián)醇、 中小型甲醇有很大的差別, 在工藝選擇時, 必需考慮如下問題: ( 1) 低能耗, 低三廢排放; ( 2) 有高的可靠性, 安全性, 能長周期

30、運行; ( 3) 具有高的自動化水平; ( 4) 要考慮有合理、高效的蒸汽動力系統(tǒng), 最好能考慮循環(huán)經(jīng)濟。二：煤制甲醇的典型流程由煤經(jīng)煤氣化制取合成氣, 再由合成氣在銅基催化劑條件下合成甲醇的典型流程見圖1-4。圖 1-4 煤制甲醇的典型工藝流程示意圖煤與空分的氧氣在煤氣化爐內(nèi)制得高 CO 含量的粗煤氣, 經(jīng)高溫變換將 CO 變換為 H2 來實現(xiàn)甲醇合成時所需的氫碳比, 再經(jīng)凈化工序?qū)⒍嘤嗟?CO2 和硫化物脫除后即是甲醇合成氣。由于煤制甲醇碳多氫少,必需從合成弛放氣中回收氫來降低煤耗和能耗。 回收的氫氣與凈化后的甲醇合成氣配得甲醇所需的合成氣, 即( H2-CO2) /( CO+CO2)2.

31、002.05。甲醇合成的含水粗甲醇最后精制得產(chǎn)品甲醇。 上述八個工序中的氣化和合成是二個決定性的工序工藝。而空分、 壓縮和氫回收屬于成熟的成套工藝包, 直接選用即可。其余的如變換凈化及精餾均為常規(guī)設(shè)計。下面本項目從煤的氣化、煤氣化氣的凈化、甲醇的合成于精餾這三個方面來確定我們的工藝路線。學(xué)習(xí)任務(wù)二：煤的氣化學(xué)習(xí)內(nèi)容1：煤的氣化原理目前工業(yè)上幾乎都采用一氧化碳、二氧化碳與氫氣在一定溫度、壓力、催化劑條件下合成以上反應(yīng)均是吸熱反應(yīng)，因連續(xù)通入水蒸氣將使煤層溫度下降，為保持煤層溫度，須交替向爐內(nèi)通入水蒸氣和空氣通人空氣時，主要是煤的燃燒反應(yīng)，其放出熱量，加熱煤層。煤氣代表性成分組成：H248.4、C

32、038.5、N26.4、C026.0、O20.2、CH40.5。制甲醇所需 H2CO 值為 2.2：1，合成氣中 H2 與CO的摩爾比可以在 350-400、Fe304作催化劑條件下調(diào)節(jié)，使其比值達到要求，即：生成的 C02用高壓水吸收法去除。其中CO和H2是甲醇合成氣的基干物質(zhì)。利用煤、焦炭、天然氣、重油、石腦油可以制取CO和H2學(xué)習(xí)內(nèi)容2：甲醇原料氣的要求一、合理的氫碳比例實踐中，通常M=2.10-2.15.過量的氫一方面對提高反應(yīng)速度有利，另一方面對減少羰基鐵和高級醇的生成都是有利的，并對延長催化劑的使用壽命起著有益的作用。二、合理的二氧化碳與一氧化碳比例二氧化碳含量對過程的影響：適量的

33、二氧化碳可使催化劑呈現(xiàn)高活性，有利于提高反應(yīng)速度；二氧化碳與氫合成甲醇的熱效應(yīng)小，催化床溫度易于控制；但二氧化碳在原料氣中含量太高會造成粗甲醇中水含量增高，甲醇收率降低，降低了壓縮機生產(chǎn)能力，增加了氣體壓縮能耗與精餾粗甲醇的能耗。二氧化碳最佳含量 ，二氧化碳在原料氣中的最佳含量，應(yīng)根據(jù)甲醇合成所用的催化劑與甲醇合成操作溫度相應(yīng)調(diào)整。一般認為，原料氣中二氧化碳最大含量實際取決于技術(shù)指標和經(jīng)濟因素，最大允許二氧化碳含量為12%-14%，通常在3.0%-6.0%的范圍，此時單位體積催化劑可生成最大量的甲醇。三、原料氣對氮氣含量的要求生產(chǎn)中使用空氣作為氣化劑，因此，氮氣是煤或煤焦低壓間歇氣化過程中的必

34、然產(chǎn)物。合成甲醇時，氮氣和甲烷都是惰性氣體，不參與化學(xué)反應(yīng)，在系統(tǒng)中循環(huán)積累，越積越多，因此要設(shè)法降低氮氣含量，以降低氣體輸送和壓縮做功，同時減少放空造成的氣體損失。四、原料氣對毒物與雜質(zhì)的要求原料氣凈化的任務(wù)是清除油水、塵粒、羰基鐵、氯化物、硫化物及氨等，最重要的是清除硫化物。u 綜上所述，甲醇合成原料氣的要求是： 合理的氫碳比例； 合適的二氧化碳和一氧化碳比例； 降低甲烷和氮氣的的含量； 凈化氣體； 清除有害雜質(zhì)。學(xué)習(xí)內(nèi)容3、 煤炭氣化原理及分類一、 煤的氣化概念在一定溫度、壓力條件下，用氣化劑將煤或煤焦中的有機物轉(zhuǎn)變?yōu)槊簹獾倪^程。一、 氣化劑：空氣、富氧空氣、工業(yè)純氧、水蒸氣、氫等圖1-

35、5煤的氣化 必須具備三個條件：氣化爐、氣化劑、供給熱量二、煤炭氣化技術(shù)的分類1、按氣化劑分類空氣煤氣：空氣為氣化劑生成的煤氣，用作燃料氣， 混合煤氣：空氣和適量的水蒸氣的混合物為氣化劑生成的煤氣，用作工業(yè)燃料氣。 水煤氣：以水蒸氣為氣化劑生成的煤氣，用作甲醇合成氣。 半水煤氣：以水蒸氣為主，加適量空氣或富氧空氣同時作為氣化劑生成的煤氣，用作合成半水煤氣2、按煤在氣化爐內(nèi)的運動方式移動床氣化：煤由氣化爐頂加入，氣化劑由爐底加入。相對于氣體的上升速度而言，沒得下降速度可視為固定不動，因而稱為固定床氣化。流化床氣化：以小顆粒煤為氣化原料，在爐內(nèi)保持著連續(xù)不斷和無秩序的沸騰和懸浮狀態(tài)運動，迅速地進行著

36、混合和熱交換，從而使整個床層溫度和組成的均一 。氣流床氣化：用氣化劑將粒度為100m以下的煤粉帶入氣化爐內(nèi)，也可先將煤粉制成水煤漿，然后用泵打入氣化爐內(nèi)。煤在高于其灰熔點的溫度下與氣化劑發(fā)生燃燒反應(yīng)和氣化反應(yīng)，灰渣以液態(tài)形式排出氣化爐。熔融床氣化：將煤粉和氣化劑從切線方向高速噴入一個溫度較高且高度穩(wěn)定的熔池內(nèi)，把一部分動能傳給煤渣，使池內(nèi)熔融物作螺旋狀的旋轉(zhuǎn)運動并氣化。3、按操作壓力分類：常壓氣化、加壓氣化根據(jù)甲醇原料氣的要求，煤炭氣化工藝須滿足以下條件：Ø 氣化粗煤氣組成中（CO+H2）越多越好，占80%（體積分數(shù)）以上，H2的比例越大越好；Ø 氣化粗煤氣組成中氮氣的含量

37、越少越好；Ø 氣化粗煤氣組成中甲烷的含量越少越好；Ø 采用常壓氣化制備甲醇原料氣；Ø 單爐煤氣的生產(chǎn)能力大。流化床氣化和氣流床氣化其氣化強度大，單爐生產(chǎn)能力大。常壓移動床間歇法制備甲醇原料氣 圖1-6 氣化床分類概念： 常壓移動床間歇法制備水煤氣，是以無煙煤、焦炭或各種煤球為原料，在常壓煤氣爐內(nèi)，高溫條件下與氣化劑發(fā)生一些列化學(xué)反應(yīng)，維持熱量平衡，回收水煤氣并排除殘渣的生產(chǎn)過程。揮發(fā)分高，則甲烷、焦油含量，一般要求揮發(fā)分要低于6%；、灰分 灰分是固體燃料完全燃燒后所剩余的殘留物，一般要求灰分小于15%；、硫含量 煤氣中的硫會使合成甲醇工段催化劑中毒，并且腐蝕設(shè)備、

38、管道，硫含量一般要求低于1%；、固定碳 指煤、焦中除去水分、揮發(fā)分、灰分和硫分以外，其余可燃物質(zhì)-碳，煤的固定碳越高越好；、灰熔點 灰熔點就是灰分熔融時的溫度。通?；胰埸c用3種溫度表示，即變形溫度DT、軟化溫度ST、熔融溫度FT,一般以ST作為主要指標。無煙煤的灰熔點一般為1200，故氣化層溫度一般小于1200。、粒度 粒度小，與氣化劑（蒸汽、空氣）接觸面積大，氣化效率和煤氣質(zhì)量好，但太小會增加床層阻力；粒度大，則氣化不完全；力度不均勻，則氣流分布不均勻，會發(fā)生燃料局部過熱、結(jié)疤或形成風(fēng)洞。、機械強度 指原料抗破碎能力。應(yīng)選擇機械強度高的固體燃料；、熱穩(wěn)定性 煤及煤焦的熱穩(wěn)定性是指其在高溫作用

39、下是否容易破碎的性質(zhì)。要求熱穩(wěn)定性較好； 圖1-8固定床煤氣發(fā)生爐結(jié)構(gòu) 、化學(xué)活性 煤及煤焦的化學(xué)活性是指與氣化劑如氧、水蒸氣、二氧化碳的反應(yīng)能力，化學(xué)活性高的原料有利于氣化能力和氣體質(zhì)量的提高。 總之，結(jié)合實際情況綜合考慮。學(xué)習(xí)內(nèi)容4：常壓間歇法水煤氣生產(chǎn)過程1、水煤氣生產(chǎn)的特點2、煤氣爐內(nèi)燃料層的分區(qū)：干燥區(qū)、干餾區(qū)、氣化區(qū)、灰渣區(qū) 3、 水煤氣生產(chǎn)的工作循環(huán)a) 吹風(fēng)階段b) 蒸汽吹凈階段c) 一次上吹制氣階段d) 下吹氣階段e) 二次上吹制氣階段f) 空氣吹凈階段4、吹空氣和吹水蒸氣過程的操作條件 吹空氣過程 吹水蒸氣過程 氣流速度 氣化原料的選擇 圖1-7煤氣爐的結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)內(nèi)容5：間歇

40、法爐氣化工藝移動床間歇氣化造氣系統(tǒng)主要包括原料煤的配置、造氣、氣體凈化除塵、廢熱回收等裝置，其中最主要的是氣化爐，而爐氣爐是最常用的水煤氣氣化爐。學(xué)習(xí)內(nèi)容6：流化床煤氣化制備甲醇原料氣 流化床煤氣化過程是粉煤在反應(yīng)器內(nèi)呈流化狀態(tài)，在一定溫度、壓力條件下與氣化劑反應(yīng)生成煤氣。特點： 與常壓移動床相比，床層溫度均勻，傳熱傳質(zhì)效率高，氣化強度大，使用粉煤，原料價格便宜且煤種適應(yīng)范圍寬，產(chǎn)品煤氣中基本不含焦油和酚類物質(zhì)。是煤氣化制備甲醇的主要研究和發(fā)展方向。 溫克勒氣化工藝是最早的以褐煤為氣化原料的常壓流化床氣化工藝。圖1-9 UGI水煤氣發(fā)生爐示意圖 圖1-10溫克勒氣化工藝流程圖溫克勒氣化工藝流程

41、 主要包括煤的預(yù)處理、氣化、氣化產(chǎn)物顯熱的利用、煤氣的除塵和冷卻。、原料的預(yù)處理 首先對原料進行破碎和篩分，制成0-10mm的爐料，一般不需要干燥，如果爐料表面含有水分，可以使用煙道氣對原料進行干燥，控制入爐原料的水分在8%-12%。對于有黏結(jié)性的原料，需要經(jīng)過破黏處理，以保證床內(nèi)的正常流化。、氣化 預(yù)處理后的原料送入料斗中，料斗中充以氮氣或二氧化碳惰性氣體，用螺旋加料器將煤料加入氣化爐的底部煤在爐內(nèi)的停留時間大約15min。氣化劑送入爐內(nèi)和煤反應(yīng)，生成煤氣由頂部引出，煤氣中含有大量的粉塵和水蒸氣。、粗煤氣的顯熱回收粗煤氣的出爐溫度一般為900左右，在氣化爐上部設(shè)有廢熱鍋爐，生產(chǎn)的蒸汽壓力在1

42、.96-2.16MPa，蒸汽的產(chǎn)量為0.5-0.8kg/m3干煤氣。、煤氣的除塵和冷卻出煤氣爐的粗煤氣進入廢熱鍋爐，回收余熱，產(chǎn)生蒸汽，然后進入兩級旋風(fēng)分離器和和洗滌塔，除去煤氣中的大部分粉塵和水汽，經(jīng)過凈化冷卻，煤氣溫度降至35-40，含量降至5-20mg/m3.學(xué)習(xí)內(nèi)容7：灰熔聚流化床煤氣化技術(shù)1、氣化原理：C+H2O CO+H22、氣化工藝 濕法氣流床氣化是指煤或石油焦等固體碳氫化合物以水煤漿或氺碳漿的形式與氣化劑一起通過噴嘴，氣化劑高速噴出與料漿并流混合霧化，在氣化爐內(nèi)進行火焰型非催化部分氧化反應(yīng)的工藝過程。具有代表性的工藝為德士古（Texaco）氣化工藝德士古水煤漿氣化是一個復(fù)雜的物

43、理和化學(xué)反應(yīng)過程，水煤漿和氧氣噴入氣化爐后，瞬間經(jīng)歷水煤漿升溫、水分蒸發(fā)、煤熱解揮發(fā)、殘?zhí)繗饣蜌怏w間的化學(xué)反應(yīng)等過程，最終生成以CO、H2為主要組分的粗煤氣，灰渣采用液態(tài)排除。德士古水煤漿氣化制備甲醇原料氣與其它氣化工藝相比是最經(jīng)濟的、是單醇工業(yè)規(guī)?；闹匾椒ā５率抗艢饣癄t： 德士古氣化爐是一種以水煤漿進料的加壓氣流床氣化裝置。根據(jù)粗煤氣采用的冷卻方式不同，該爐分為淬冷型和全熱回收型。淬冷型氣化爐 在淬冷型氣化爐中，粗合成氣體經(jīng)過淬冷管離開氣化段底部，淬冷管底端浸沒在一水池中。粗氣體經(jīng)過急冷到水的飽和溫度，并將煤氣中的灰渣分離下來，灰熔渣被淬冷后截留在水中，落入渣罐，經(jīng)過排渣系統(tǒng)定時排放，

44、之后冷卻了的煤氣經(jīng)過側(cè)壁上的出口離開氣化爐的淬冷段。全熱回收型氣化爐在全熱回收型氣化爐中，粗合成氣離開氣化段后，在合成器冷卻器中從1400被冷卻到700， 圖1-11德士古氣化爐結(jié)構(gòu)圖回收的熱量用來生產(chǎn)高壓蒸汽。熔渣向下流到冷卻器被淬冷，經(jīng)過排渣系統(tǒng)排出，合成氣由淬冷段底部送入下一工序。 各種煤氣發(fā)生爐的比較u 固定床固定床煤氣化爐的主要特點是：爐內(nèi)氣體流速較慢，煤粒靜止，停留時間11.5h，操作條件為：溫度8001000；壓力常壓4MPa；原料煤粒徑330mm。用煤要求具有高活性、高灰熔點、高熱穩(wěn)定性。 常壓固定床間歇氣化常壓固定床氣化技術(shù)是一項古老的煤氣化技術(shù)，20世紀30年代開始采用，原

45、料是無煙塊煤或焦炭，山西晉城的塊煤或焦炭是上好原料。粒度為2575mm。生成的水煤氣中，(CO+H2)體積分數(shù)達8085。固定床間歇氣化技術(shù)成熟、 圖1-12 固定床煤氣化爐工藝可靠、投資較低、不需要空分制氧裝置。但氣化需要的無煙塊煤或焦炭價格較高，而篩粉煤堆積、資源利用率低、環(huán)境污染嚴重，這種造氣爐逐步被淘汰。 加壓固定床連續(xù)氣化魯奇碎煤加壓氣化技術(shù)產(chǎn)生于20世紀40年代。魯奇氣化爐生產(chǎn)能力大，煤種適應(yīng)性廣，主要用于生產(chǎn)城市煤氣，生產(chǎn)合成氣的較少。云南解化集團和山西天脊集團采用該技術(shù)生產(chǎn)合成氨。采用魯奇氣化爐生產(chǎn)合成氣時，氣體成分中甲烷含量高為810，但氮氣很低，對甲醇生產(chǎn)極為有利。因含焦油

46、、酚等物質(zhì)，氣化爐后需設(shè)置廢水處理及回收、甲烷分離轉(zhuǎn)化等裝置。魯奇加壓氣化工藝的氣化壓力3.0MPa，氣化溫度9001050。該工藝所用原料煤粒度為850mm，要求使用活性好、黏結(jié)性差的煙煤或褐煤。采用固態(tài)排渣方式運行。單爐投煤量1000td。粗煤氣中(CO+H2)達85、CH4含量達9，并含有炭黑和煤焦油。魯奇加壓氣化所產(chǎn)氣中一般含甲烷為810。該工藝污水排放中含有較多的焦油、酚類和氨。需要配備較復(fù)雜的污水處理裝置，環(huán)保處理費用較高。u 流化床流化床技術(shù)特點：爐內(nèi)氣體流速較大，煤粒懸浮于氣流中做相對運動，呈沸騰狀，有明顯床層界限，停留時間數(shù)分鐘。操作條件：溫度為8001000；壓力為常壓到2

47、.5MPa；煤塊粒徑15mm；用煤要求具有高活性、高灰熔點。流化床技術(shù)主要包括：灰熔聚流化床技術(shù)、溫克勒爐氣化和魯奇循環(huán)流化床技術(shù)。各種煤氣發(fā)生爐的比較灰融聚流化床氣化技術(shù)是中國科學(xué)院山西煤化所在20世紀80年代初開發(fā)的。其氣化爐氣化壓力有常壓和加壓(1.01.5MPa)兩種，采用空氣或氧氣做氣化劑。該工藝在流化床底部設(shè)計了灰團聚分離裝置，形成床內(nèi)局部高溫區(qū)，使灰渣團聚成球，借助重力的差異，使灰渣團分離，提高炭利用率。 該技術(shù)目前還處在小規(guī)模工業(yè)示范的階段，缺乏大規(guī)模工業(yè)化及長周期運行的經(jīng)驗。在放大及工程化應(yīng)用方面還需要一定的過程。u 氣流床氣化氣流床氣化是一種并流氣化，用氣化劑將粒度為100

48、m以下的煤粉帶入氣化爐內(nèi)，也可將煤粉先制成水煤漿，然后用泵打入氣化爐內(nèi)。煤料在高于其灰熔點的溫度下與氣化劑發(fā)生燃燒反應(yīng)和氣化反應(yīng)，灰渣以熔融態(tài)形式排出氣化爐。學(xué)習(xí)內(nèi)容8：煤氣化技術(shù)的選擇目前常用的、 技術(shù)較成熟的氣流床主要有干粉和水煤漿兩種; 從高溫煤氣的冷卻( 熱回收) 流程分, 又可分為廢熱鍋爐和冷激式流程。1、干粉氣化法代表性的干粉氣化技術(shù)有: Shell、 德國未來能源公司的 GSP 和 Prenflo 技術(shù)。Shell 工藝( 見圖 3) 是將原煤粉碎到 0.09mm 粒度, 水分干燥 2%以下送入常壓煤倉和加壓煤倉。然后以氮氣為載體用噴嘴輸入氣化爐, 噴嘴為 4 個或6 個對稱布置

49、。氧氣、 蒸汽和粉煤在爐內(nèi)反應(yīng)溫度超過 1 4001 600。熔渣沿水冷壁內(nèi)襯里注入水溶而固化, 通過鎖斗打出, 煤氣和炭灰用循環(huán)冷煤氣激冷到約 900以免黏性灰渣帶入廢熱鍋爐。煤氣冷到約 300, 在一個特殊的除塵器, 分離炭灰再送入氣化爐, 冷煤氣(約 40)送出氣化裝置。圖 1-13 Shell 粉煤氣化工藝流程示意圖GSP 氣化流程 ( 見圖 4) 中, 原煤磨到 0.2mm 粒度, 水分干燥到 2%以下送入氣化爐, 并同燒嘴噴入的氧氣在氣化室進行燃燒和部分氧化反應(yīng)。GSP 是單個燒嘴。粉煤載氣是氮氣還是 CO2 可根據(jù)煤氣用途而定。煤氣和熔渣同向由下部出口導(dǎo)出并進入激冷室用水淬冷,

50、液渣固化為顆粒狀排出。出氣化爐的煤氣溫度為 210220的飽和煤氣。GSP 是冷激式熱回收流程。圖 1-14 GSP 氣化工藝流程示意圖Prenflo 氣化流程 ( 見圖 5) 是 K-T 爐的改進技術(shù)。 進爐粉煤的粒度 0.075mm( 200 目) , 輸送載氣為氮氣, 燒嘴通常為 2 個, 對噴嘴和飛灰向上進入廢熱鍋爐, 經(jīng)冷卻后在旋風(fēng)除塵器和洗滌塔除塵。該氣化冷卻流程兼有廢熱鍋爐和水洗流程, 可保證煤氣低的含塵量。圖1-15 Pr enflo 粉煤氣化工藝流程示意圖干粉氣流床氣化的共同點: ( 1) 入爐煤是粒度為0.075 mm0.250mm, 水分小于 2%的干粉煤; ( 2) 氣

51、化壓力在 3.5 MPa4.0MPa; ( 3)干粉氣流床氣化反應(yīng)式:2C + CO2 = 2CO + 246.4MJ (1)C + O2 = CO2 + 408.8MJ (2)C + H2O = CO + H2 -118.8MJ (3)氣化溫度約 1500。 因此碳的轉(zhuǎn)化率高, 氣化反應(yīng)中( 2) 式和( 3) 式的反應(yīng)少, 煤氣中 CO 高, H2 較低相比這種煤氣的熱值較高。 另外氣化爐均采用水冷壁而不是耐火磚, 爐襯的使用壽命長。2、水煤漿氣化法適合于大型化的水煤漿氣化有 Texaco 氣化和DOW公司的 LGTI 氣化。Texaco 水煤漿加壓氣化工藝屬氣流床加壓氣化技術(shù)。原料煤經(jīng)運

52、輸、制漿、泵送入爐系統(tǒng)、安全可靠、投資省。原料煤經(jīng)磨制成水煤漿后，泵送進氣化爐頂部單燒嘴下行制氣。該技術(shù)單爐生產(chǎn)能力大，目前國際上最大的氣化爐日投煤量為 2000t，國內(nèi)已投產(chǎn)的氣化爐最大能力為 1000t/d。對原料煤適應(yīng)性較廣，氣煤、煙煤、次煙煤、無煙煤、高硫煤及低灰熔點的劣質(zhì)煤、石油焦等均能用作氣化原料。但要求原料煤含灰量較低、還原性氣氛下灰熔點低于 1300，灰渣黏溫特性好。氣化壓力從 2.5MPa、4.0MPa 、6.5MPa 到 8.5MPa 皆有工業(yè)化生產(chǎn)裝置在長周期穩(wěn)定運行，裝置建成投產(chǎn)后即可正常穩(wěn)定生產(chǎn)。Texaco激冷氣化流程。原煤先經(jīng)磨煤制成水煤漿, 其質(zhì)量分數(shù)為 55%

53、60%。煤漿與氧經(jīng)燒嘴( 1 個)噴入爐內(nèi)。爐內(nèi)溫度高于煤的流動溫度( FT)。Texaco 煤氣熱回收流程有兩種, 即激冷流程與廢鍋流程。爐渣經(jīng)鎖斗系統(tǒng)排出并進入熔渣槽。國內(nèi)絕大多數(shù)為激冷流程。圖1-16 Texaco 水煤漿氣化工藝流程簡圖DOW 公司的 LGTI 水煤漿氣化在美國路易安娜州煤氣化公司使用。DOW 氣化爐是兩段爐, 下段是氣化段, 上段是利用下段高溫煤氣來氣化從上段噴入的煤漿(約為總量15%) , 使出氣化爐的煤氣溫度降到約1 000, 然后進入熱回收和冷卻系統(tǒng)。DOW 氣化的熱回收是采用廢熱鍋爐流程。爐渣用水冷激經(jīng)破碎機破碎, 降壓送入常壓脫水裝置。水煤漿氣化的特點: (

54、1) 煤漿帶 35%40%水入爐,因此氧耗比干粉煤氣化約高 20%; (2) 爐襯是耐火磚,磨蝕沖刷嚴重, 每年要更換1次; (3) 方程(2)式和(3)式反應(yīng)量較大, 生CO2量大, 有效氣體成分( CO+H2)低。(4) 對煤有一定要求, 如灰體積分數(shù)應(yīng)13%, 灰熔融性溫度1300, 水質(zhì)量分數(shù)8%等。3、煤氣化技術(shù)的對比選擇對于煤氣化技術(shù)的選擇主要從適用性原則、可靠性原則、先進性原則、經(jīng)濟性原則、安全環(huán)保原則這五個方面進行對比和選擇。目前國內(nèi)對煤氣化法感興趣的主要有三種方法，分別是Texcao、 Shell和 GSP 氣化法。下面就從這五個方面進行比較從而選擇出本項目所選擇的煤氣化法。

55、（1）適用性原則這三種方法對原料煤適應(yīng)性較廣，氣煤、煙煤、次煙煤、無煙煤、高硫煤及低灰熔點的劣質(zhì)煤都可以適用，從而都能夠克服重慶的煤含硫量高這一特點。（2）可靠性原則Shell粉煤氣化在國外只用于電廠 , 國內(nèi)引進此技術(shù)首次用于化工 , 無經(jīng)驗可參考。從國內(nèi)幾套爐子開車情況來看 , 困難還很多 , 開車運行過程中出現(xiàn)了很多問題 , 連續(xù)運行周期只有 23個月 , 要解決所有問題尚需時日 , 可靠性有待提高。GSP煤氣化技術(shù)國內(nèi)也是首次引進 , 國外大工業(yè)化運行經(jīng)驗也不多 , 國內(nèi)引進項目剛剛開始 , 可靠性有待考證。與以上兩種煤氣化技術(shù)相比之下，Texcao氣化技術(shù)由于引進較早 , 建設(shè)裝置最多 , 商業(yè)運行時間最長 , 經(jīng)過多年的探索改進 , 用于化工生產(chǎn)技術(shù)已成熟 , 可靠性最高。（3）先進性原則Shell和 GSP 煤氣化技術(shù)氣化溫度高, 一般在 14001700 , 碳轉(zhuǎn)化率可達99% , 煤氣中甲烷含量極少 (CH4 ) < 0.1% , 不含重?zé)N , 合成氣中(CO +H2 ) 高達90%以上