年產(chǎn)20萬噸煤制甲醇工藝設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)年產(chǎn)20萬噸煤制甲醇工藝設(shè)計(jì)專 業(yè)： 精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)技術(shù)組 別： 第六組指導(dǎo)老師： 目 錄 TOC o 1-3 h z u 4合成車間設(shè)計(jì)5非工藝專業(yè)要求6三廢處理 附表1甲醇合成廠的主要設(shè)備一覽表附 甲醇快速檢測(cè)方法：附 本產(chǎn)品（精甲醇）執(zhí)行國(guó)家GB33892標(biāo)準(zhǔn)，具體指標(biāo)見下表1文獻(xiàn)綜述1.1 我國(guó)甲醇行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展建議1.1.1 甲醇發(fā)展?fàn)顩r = 1 * GB2 甲醇的性質(zhì)純甲醇為無色透明略帶乙醇?xì)馕兜囊讚]發(fā)液體，沸點(diǎn)65，熔點(diǎn)-97.8，和水相對(duì)密度0.7915

2、(20/4)，甲醇能和水以任意比相溶，但不形成共沸物，能和多數(shù)常用的有機(jī)溶劑(乙醇、乙醚、丙酮、苯等)混溶，并形成恒沸點(diǎn)混合物，甲醇能和一些鹽如CaCl2、MgCl2等形成結(jié)晶化合物，稱為結(jié)晶醇如CaCl2CH3OH、MgCl26CH3OH，和鹽的結(jié)晶水合物類似，甲醇蒸氣能和空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限6.036.5（體積）。甲醇燃燒時(shí)無煙，火焰呈藍(lán)色。甲醇具有脂肪族伯醇的一般性質(zhì),連有羥基的碳原子上的三個(gè)氫原子均可被一一氧化,或脫氫生成甲醛,再氧化成甲酸,甲酸氧化的最終產(chǎn)物是二氧化碳和水。甲醇常密封保存在棕色瓶中置于較冷處。 = 2 * GB2 甲醇生產(chǎn)工藝的發(fā)展 1971年德國(guó)的Lurg

3、i公司天然氣渣油為原料的低壓法1966年英國(guó)公司 低壓法、中壓法1923年德國(guó)BAS公司 合成氣在高壓1.1.2甲醇市場(chǎng)狀況自2002年年初以來，我國(guó)甲醇市場(chǎng)受下游需求強(qiáng)力拉動(dòng)，以及生產(chǎn)成本的提高，甲醇價(jià)格一直呈現(xiàn)一種穩(wěn)步上揚(yáng)走勢(shì)。甲醇市場(chǎng)價(jià)格最高漲幅超過100%，甲醇生產(chǎn)的利潤(rùn)相當(dāng)豐厚，效益好的廠家每噸純利超過了1000元/噸，因而甲醇生產(chǎn)廠家紛紛擴(kuò)產(chǎn)和新建，使得我國(guó)甲醇的產(chǎn)能急劇增加。目前在建或擬建的大型甲醇項(xiàng)目主要有：中海石油化學(xué)有限公司在海南建設(shè)的年產(chǎn)180萬噸甲醇項(xiàng)目，其中第一期工程為年產(chǎn)60萬噸甲醇；山西焦化集團(tuán)有限公司年產(chǎn)12萬噸的甲醇技術(shù)改造項(xiàng)目；我國(guó)陜西榆林天然氣化學(xué)工業(yè)公司

4、在陜西榆林的30萬噸/年甲醇裝置，建成后，甲醇生產(chǎn)能力將增加到73萬噸/年；香港建滔化工集團(tuán)與重慶長(zhǎng)壽合資建造的年產(chǎn)75萬噸甲醇項(xiàng)目，重慶化醫(yī)控股（集團(tuán)）公司與日本三菱化工合資興建的年產(chǎn)85萬噸甲醇項(xiàng)目，屆時(shí)重慶的甲醇總產(chǎn)量將達(dá)到200萬噸，長(zhǎng)壽化工園也將成為全國(guó)最大的天然氣化工基地。據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，這些新建甲醇裝置如果全部建成投產(chǎn)，新增加的年產(chǎn)能至少在500萬噸以上，將對(duì)我國(guó)甲醇市場(chǎng)供求關(guān)系產(chǎn)生明顯的影響。1.1.3甲醇發(fā)展方向甲醇是極為重要的有機(jī)化工原料，在化工、醫(yī)藥、輕工、紡織及運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)都有廣泛的應(yīng)用，其衍生物產(chǎn)品發(fā)展前景廣闊。目前甲醇的深加工產(chǎn)品已達(dá)120多種，我國(guó)以甲醇為原料的一次加工

5、產(chǎn)品已有近30種。在化工生產(chǎn)中，甲醇可用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺、甲基叔丁基醚（MTBE）、醇（PVA）、二甲酯、對(duì)苯二甲酸二甲酯（DMT）、二甲醚、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲醇等。以甲醇為的煤基化學(xué)品深加工產(chǎn)業(yè)從甲醇出發(fā)生產(chǎn)煤基化學(xué)品，是未來C1化工發(fā)展的重要方向。比如神華集團(tuán)發(fā)展以甲醇為中間體的煤基化學(xué)品深加工，利用先進(jìn)成熟技術(shù)，發(fā)展“甲醇醋酸及其衍生物”；利用國(guó)外開發(fā)成功的MTO或MTP先進(jìn)技術(shù)，發(fā)展“甲醇烯烴及衍生物”的2大系列。隨著C1化工的發(fā)展，由甲醇為原料合成、乙醛和乙醇等工藝正日益受到重視。甲醇作為重要原料在敵百蟲、甲基對(duì)硫磷和多菌靈等生產(chǎn)中，在醫(yī)藥、染料、塑料和合成纖維等

6、工業(yè)中都有著重要的地位。甲醇還可經(jīng)生物發(fā)酵生成甲醇蛋白，用作飼料添加劑，有著廣闊的應(yīng)用前景。1.1.4 甲醇行業(yè)的發(fā)展建議在世界基礎(chǔ)有機(jī)化工原料中，甲醇消費(fèi)量?jī)H次于乙烯、丙烯和苯，是一種很重要的大宗化工產(chǎn)品。作為有機(jī)化工原料，用來生產(chǎn)各種有機(jī)化工產(chǎn)品。雖然目前世界甲醇市場(chǎng)已供大于求，而且新建裝置還將繼續(xù)建成投產(chǎn)，但是根據(jù)專家對(duì)汽車代用能源的預(yù)測(cè)，甲醇是必不可少的替代品之一。另外，甲醇下游產(chǎn)品的開發(fā)也會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)甲醇工業(yè)的發(fā)展，因此，甲醇工業(yè)的發(fā)展前景還是比較樂觀的。 = 1 * GB2 生產(chǎn)裝置大型化我國(guó)甲醇工業(yè)目前還在一定程度上面臨著進(jìn)口產(chǎn)品的沖擊，原因是國(guó)內(nèi)大部分裝置規(guī)模小、技術(shù)落后、能耗

7、高，造成生產(chǎn)成本高，無法與國(guó)外以天然氣為原料的大型或超大型甲醇裝置抗衡；另一方面，通過多年來技術(shù)引進(jìn)及國(guó)內(nèi)科研院所、高校的研究開發(fā)，目前我國(guó)甲醇工業(yè)已基本使用了國(guó)外各種類型的傳統(tǒng)低壓氣相法反應(yīng)裝置；催化劑研制也達(dá)到國(guó)際最高水平；新工藝的研究也有較大的進(jìn)展，主要問題在于裝置的大型化。 = 2 * GB2 重視新技術(shù) 加大基礎(chǔ)研究工作液相甲醇合成工藝具有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)雙重優(yōu)勢(shì)。在不遠(yuǎn)的將來會(huì)與氣相合成工藝在工業(yè)上競(jìng)爭(zhēng)，并會(huì)趨于完善，循著類似低壓法代替高壓法的歷程逐漸取代氣相合成工藝。因此，應(yīng)加大對(duì)液相合成工藝研究開發(fā)力度，一定要開發(fā)出自主的先進(jìn)成套技術(shù)。CO2加氫合成甲醇、甲烷直接合成甲醇是甲醇工業(yè)的

8、熱點(diǎn)開發(fā)技術(shù)，一方面要跟蹤國(guó)外先進(jìn)技術(shù)；另一方面應(yīng)加大基礎(chǔ)研究工作，尤其是催化劑的研究開發(fā)。1.2 甲醇生產(chǎn)方法簡(jiǎn)介1.2.1煤、焦炭制甲醇的生產(chǎn)方法簡(jiǎn)述 煤與焦炭是制造甲醇粗原料氣的主要固體燃料。用煤和焦炭制甲醇的工藝路線包括燃料的氣化、氣體的脫硫、變換、脫碳及甲醇的合成與精制。用蒸汽與氧氣（或空氣、富氧空氣）對(duì)煤、焦炭進(jìn)行熱加工稱為固體燃料氣化，氣化所的可燃?xì)怏w通稱煤氣是制造甲醇的初始原料氣。氣化的主要設(shè)備是煤氣發(fā)生爐，按煤在爐中的運(yùn)動(dòng)方式，氣化方法可分為固定床（移動(dòng)床）氣化法、流化床氣化法和氣流床氣化法。國(guó)內(nèi)用煤與焦炭制甲醇的煤氣化一般都沿用固定床間歇?dú)饣?，煤氣爐沿用UGI爐。在國(guó)外對(duì)

9、于煤的氣化，目前以工業(yè)化的煤氣爐有柯柏斯-托切克（Koppers-Totzek）、魯奇（Lurgi）及溫克勒（Winkler）三種。還有第二、第三代煤氣化爐的爐型主要有德士古（Texaco）及謝爾-柯柏斯（Shell-Koppers）等。用煤和焦炭制得的粗原料氣組分中氫碳比太低，故在氣體脫硫后要經(jīng)過變換工序。使過量的一氧化碳變換為氫氣和二氧化碳，在經(jīng)脫碳工序?qū)⑦^量的二氧化碳除去。原料氣經(jīng)過壓縮、甲醇合成與精餾精制后制得甲醇。下面介紹各個(gè)煤氣爐的工藝流程圖：移動(dòng)床常見爐型 魯奇煤氣化爐 德國(guó)魯奇煤和石油技術(shù)公司在1926年開發(fā)的一種加壓移動(dòng)床煤氣化設(shè)備。特點(diǎn)是煤和氣化劑（蒸汽和氧氣）在爐中逆流接

10、觸，煤在爐中停留時(shí)間13h，壓力2.03.0MPa。適宜于氣化活性較高，塊度330mm的褐煤、弱粘結(jié)性煤等。魯奇煤氣化爐為立式圓筒形結(jié)構(gòu)（圖2 魯奇煤氣化爐爐體由耐熱鋼板制成，有水夾套副產(chǎn)蒸汽。煤自上而下移動(dòng)先后經(jīng)歷干燥、干餾、氣化、部分氧化和燃燒等幾個(gè)區(qū)域,最后變成灰渣由轉(zhuǎn)動(dòng)爐柵排入灰斗,再減至常壓排出。氣化劑則由下而上通過煤床，在部分氧化和燃燒區(qū)與該區(qū)的煤層反應(yīng)放熱，達(dá)到最高溫度點(diǎn)并將熱量提供氣化、干餾和干燥用。粗煤氣最后從爐頂引出爐外。煤層最高溫度點(diǎn)必須控制在煤的灰熔點(diǎn)以下。煤的灰熔點(diǎn)的高低決定了氣化劑HO/O比例的大小。高溫區(qū)的氣體含有二氧化碳、一氧化碳和蒸汽，進(jìn)入氣化區(qū)進(jìn)行吸熱氣化反

11、應(yīng)，再進(jìn)入干餾區(qū)，最后通過干燥區(qū)出爐。粗煤氣出爐溫度一般在250500之間。 魯奇爐由于出爐氣帶有大量水分和煤焦油、苯和酚等，冷凝和洗滌下來的污水處理系統(tǒng)比較復(fù)雜。生成氣的組成(體積)約為：氫3739、一氧化碳1718、二氧化碳32、甲烷810,經(jīng)加工處理可用作城市煤氣及合成氣。魯奇爐是采用加壓氣化技術(shù)的一種爐型，氣化強(qiáng)度高。目前共有近200多臺(tái)工業(yè)裝置,用于生產(chǎn)合成氣的只有中國(guó)的9臺(tái)。魯奇爐現(xiàn)已發(fā)展到Mark型，爐徑為5.0m,每臺(tái)產(chǎn)氣量可達(dá)m/h，已分別應(yīng)用于美國(guó)、中國(guó)和南非。 正在開發(fā)的魯奇新爐型有:魯奇-魯爾-100型煤氣化爐，操作壓力為9MPa，兩段出氣；英國(guó)煤氣公司和魯奇公司共同開

12、發(fā)的BGL爐，采用熔融排渣技術(shù),降低蒸汽用量，提高氣化強(qiáng)度并可將生成氣中的焦油、苯、酚和煤粉等噴入爐中回爐氣化。流化床常見爐型1.溫克勒氣化爐（1）溫克勒氣化爐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。如圖，氣化爐為鋼制立式圓筒形結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯耐火材料。 溫克勒氣化爐采用粉煤為原料，粒度在010mm左右。若煤不含表面水且能自由流動(dòng)就不必干燥。對(duì)于黏結(jié)性煤，可能需要?dú)饬鬏斔拖到y(tǒng)，借以克服螺旋給煤機(jī)端部容易出現(xiàn)堵塞的問題。粉煤由螺旋加料器加入圓錐部分的腰部，加煤量可以通過調(diào)節(jié)螺旋給料機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)來實(shí)現(xiàn)。一般沿簡(jiǎn)體圓周設(shè)置二到三個(gè)加料口，互成180。或120。的角度有利于煤在整個(gè)截面上的均

13、勻分布。 溫克勒氣化爐的爐箅安裝在圓錐體部分，蒸汽和氧(或空氣)由爐箅底側(cè)面送入，形成流化床。一般氣化劑總量的6075由下面送入，其余的氣化劑由燃料層上面2 54m處的許多噴嘴噴入，使煤在接近灰熔點(diǎn)的溫度下氣化，這可以提高氣化效率、有利于活性低的煤種氣化。通過控制氣化劑的組成和流速來調(diào)節(jié)流化床的溫度不超過灰的軟化點(diǎn)。較大的富灰顆粒比煤粒的密度大，因而沉到流化床底部，經(jīng)過螺旋排灰機(jī)排出。大約有30的灰從底部排出，另外的70被氣流帶出流化床。 氣化爐頂部裝有輻射鍋爐，是沿著內(nèi)壁設(shè)置的一些水冷管，用以回收出爐煤氣的顯熱，同時(shí)，由于溫度降低可能被部分熔融的灰顆粒在出氣化爐之前重新固化。2.高溫溫克勒（

14、HTW）氣化法 高溫溫克勒氣化法的基礎(chǔ)是低溫溫克勒氣化法。它是采用比低溫溫克勒氣化法較高的壓力和溫度的一項(xiàng)氣化技術(shù)。除了保持常壓溫克勒氣化爐的簡(jiǎn)單可靠、運(yùn)行靈活、氧耗量低和不產(chǎn)生液態(tài)烴等優(yōu)點(diǎn)外，主要采用了帶出煤粒再循環(huán)回床層的做法，從而提高了碳的利用率。HTW的工藝流程如圖所示和低溫溫克勒氣化爐相比較，高溫溫克勒氣化爐的主要特點(diǎn)是出爐粗煤氣直接進(jìn)入兩級(jí)旋風(fēng)除塵器，一級(jí)除塵器分離的含碳量較高的顆粒返回到床內(nèi)進(jìn)一步氣化。二級(jí)除塵器流出的氣體入廢熱鍋爐回收熱量，再經(jīng)水洗塔冷卻除塵。整個(gè)氣化系統(tǒng)是在一個(gè)密閉的壓力系統(tǒng)中進(jìn)行的，加煤、氣化、出塵均在加壓下進(jìn)行。含水量8%-12%的褐煤進(jìn)入壓力為0.98M

15、Pa的密閉料斗系統(tǒng)后，經(jīng)過螺旋給料機(jī)輸入爐內(nèi)。為提高煤的灰熔點(diǎn)而按一定比例配入的添加劑（主要是石灰石、石灰或白云石）也經(jīng)給料機(jī)加入爐內(nèi)。經(jīng)過預(yù)熱的氣化劑（氧氣、蒸汽或空氣、蒸汽）從爐子的底部和爐身適當(dāng)位置加入氣化爐內(nèi)。和由螺旋給料機(jī)加入的煤料并流氣化。3.U-GAS氣化工藝它是一個(gè)單段流化床氣化爐。如圖，06mm的煤通過鎖斗系統(tǒng)加到氣化爐內(nèi)。床內(nèi)反應(yīng)溫度為9551095，床溫由進(jìn)料煤性質(zhì)決定，應(yīng)使煤灰團(tuán)聚而不結(jié)渣。操作壓力在3452412KPa范圍變化。氣化劑由兩處進(jìn)入反應(yīng)器：從分布爐篦進(jìn)入，維持正常的流化；由中心排灰裝置進(jìn)入。由中心進(jìn)入氣體的氧/汽比較大，故床底中心區(qū)溫度較高，當(dāng)達(dá)到灰的初始

16、軟化溫度時(shí)，灰粒選擇性地和別的顆粒團(tuán)聚起來。團(tuán)聚體不斷增大，直到它不能被上升氣流托起為止。也就是說，由于氣流的擾動(dòng)使碳粒從團(tuán)聚物中分離出來。文氏管形成的局部高溫區(qū)，使未燃碳燃燒氣化，又使灰粒相互粘結(jié)而團(tuán)聚?？刂浦行墓艿臍饬魉俣龋蛇_(dá)到控制排灰量的多少。中心管固體分離速度約10m/s，而流化床內(nèi)氣流速度為1.22m/s。 提高碳轉(zhuǎn)化率的另一措施是帶出物經(jīng)過兩段旋風(fēng)分離器分離后返回流化床內(nèi)，第二段分出的細(xì)灰進(jìn)入排灰區(qū)域，經(jīng)過氣化和團(tuán)聚成灰渣顆粒排出?；以剂?7。KRW爐采用類似的辦法，使碳利用率達(dá)9095，團(tuán)聚灰含灰90以上。氣流床常見爐型1.K-T爐氣化兩爐頭氣化爐的外形是水平橢球體，兩端的

17、兩個(gè)爐頭象截去了頭的錐體。每個(gè)爐頭裝有相鄰的兩個(gè)噴嘴，并與對(duì)面的爐頭的噴嘴處于同一條直線上，以使火焰噴不到對(duì)面的爐壁，噴出的煤粉在自己的火焰區(qū)尚未燃盡時(shí)，可進(jìn)入對(duì)方的火焰中氣化。設(shè)置兩個(gè)噴嘴還可改善湍流狀態(tài)，即使一只噴嘴堵塞仍可保持繼續(xù)操作?；鹧鏈囟?000，火焰末端即爐中部溫度為15001600。煤中大部分灰分在火焰區(qū)被熔化，以熔渣形式進(jìn)入熔渣激冷槽成粒狀，由出灰機(jī)移走。其余灰分被氣體帶走。爐溫一般比灰熔點(diǎn)高100150，熔渣粘度控制在150PaS左右。后來設(shè)計(jì)的四爐頭八噴嘴氣化爐，四個(gè)爐頭呈十字形排列，能氣化煤470t/d，產(chǎn)氣35000m3/h。爐上部的廢熱鍋爐回收出爐熱煤氣的顯熱（14

18、001500），煤氣先在輻射段被冷到1100以下，然后在上部對(duì)流段冷到低于300，廢熱鍋爐產(chǎn)10MPa高壓蒸氣。 2.德士古氣化工藝德士古氣化爐是一種以水煤漿進(jìn)料的加壓氣流床氣化裝置，該爐有兩種不同的爐型，根據(jù)粗煤氣采用的冷卻方式不同，可分為激冷型和廢熱鍋爐性。兩種爐型下部合成氣的冷卻方式不同，但爐子上部氣化段的氣化工藝是相同的。德士古加壓水煤漿氣化過程是并流反應(yīng)過程。合格的水煤漿原料同氧氣從氣化爐頂部進(jìn)入。煤漿由噴嘴導(dǎo)入，在高速氧氣的作用下霧化。氧氣和霧化后的水煤漿在爐內(nèi)受到高溫襯里的輻射作用，迅速進(jìn)行著一系列的物理、化學(xué)變化：預(yù)熱、水分蒸發(fā)、煤的干餾、揮發(fā)物的裂解燃燒以及碳的氣化等。氣化后

19、的煤氣主要是一氧化碳、氫氣、二氧化碳和水蒸氣。氣體夾帶灰分并流而下，粗合成氣在冷卻后，從爐子的底部排出。3.謝爾煤氣化工藝原煤經(jīng)粉碎干燥至含水低于2，粒度90通過90m（170目）篩孔。煤由常壓煤倉進(jìn)加壓煤倉，粉煤用氮?dú)鉂庀噍斔停?00kg/m3）入氣化爐。氣化溫度超過1370。熔化煤灰沿爐壁流入水浴固化，通過鎖斗而排出。粗煤氣用循環(huán)冷煤氣激冷到9001100，以避免粘性灰渣進(jìn)入廢熱鍋爐，煤氣通過廢熱鍋爐被冷到300，然后進(jìn)入除塵和水洗系統(tǒng)。4.西門子(GSP)氣化技術(shù)西門子(GSP)氣化技術(shù)是采用干粉進(jìn)料、純氧氣化、液態(tài)排渣、粗合成氣激冷工藝流程的氣流床氣化技術(shù)。該流程包括干粉煤的加壓計(jì)量輸

20、送系統(tǒng)(即輸煤統(tǒng))、氣化與激冷、氣體除塵冷卻(即氣體凈化系統(tǒng))、黑水處理等單元。圖 2 西門子(GSP)氣化工藝流程。通過此工藝，可以把價(jià)格低廉、直接燃燒污染較大的煤、石油焦、垃圾等原料轉(zhuǎn)化為清潔的、高附加值的合成氣，即一氧化碳與氫氣，這是生產(chǎn)化工產(chǎn)品基本原料，可以用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品如甲醇、合成氨，合成油，還可以用于發(fā)電或直接用于城市煤氣，合成天然氣使用。表 1 西門子(GSP)氣化燃料分析表，表 2 西門子(GSP)氣化合成氣組成(干基)。干煤粉的加壓計(jì)量輸送系統(tǒng)經(jīng)研磨的干燥煤粉由低壓氮?dú)馑偷矫旱募訅汉屯读舷到y(tǒng)。此系統(tǒng)包括儲(chǔ)倉、鎖斗和密相流化床加料斗。依據(jù)下游產(chǎn)品的不同，系統(tǒng)用的加壓氣與載氣可

21、以選用氮?dú)饣蚨趸?。粉煤流量通過入爐煤粉管線上的流量計(jì)測(cè)量。圖 3 干煤粉的加壓計(jì)量輸送系統(tǒng)示意圖。氣化與激冷系統(tǒng)載氣輸送過來的加壓干煤粉，氧氣及少量蒸汽（對(duì)不同的煤種有不同的要求）通過組合噴嘴進(jìn)入到氣化爐中。氣化爐包括耐熱低合金鋼制成的水冷壁的氣化室和激冷室。圖 4 氣化與激冷系統(tǒng)。西門子(GSP)氣化爐的操作壓力為 2.54.0MPa(g)。根據(jù)煤粉的灰熔特性，氣化操作溫度控制在13501750之間。高溫氣體與液態(tài)渣一起離開氣化室向下流動(dòng)直接進(jìn)入激冷室，被噴射的高壓激冷水冷卻，液態(tài)渣在激冷室底部水浴中成為顆粒狀，定期的從排渣鎖斗中排入渣池，并通過撈渣機(jī)裝車運(yùn)出。從激冷室出來的達(dá)到飽和的粗

22、合成氣輸送到下游的合成氣凈化單元。氣體除塵冷卻系統(tǒng)氣體除塵冷卻系統(tǒng)包括兩級(jí)文丘里洗滌器、一級(jí)部分冷凝器和洗滌塔。凈化后的合成氣含塵量設(shè)計(jì)值小于1mg/Nm3，輸送到下游黑水處理系統(tǒng)系統(tǒng)產(chǎn)生的黑水經(jīng)減壓后送入兩級(jí)閃蒸罐去除黑水中的氣體成分，閃蒸罐內(nèi)的黑水則送入沉降槽，加入少量絮凝劑以加速灰水中細(xì)渣的絮凝沉降。沉降槽下部沉降物經(jīng)壓濾機(jī)濾出并壓制成渣餅裝車外送。沉降槽上部的灰水與濾液一起送回激冷室作激冷水使用，為控制水中總鹽的含量，需將少量污水送界區(qū)外的全廠污水處理系統(tǒng)，并在系統(tǒng)中補(bǔ)充新鮮的軟化水。1.2.2本設(shè)計(jì)工藝流程煙煤 灰熔聚硫化床粉煤氣化制粗原料氣工藝設(shè)備：ICC灰熔聚硫化床粉煤氣化爐原料

23、氣栲膠法脫硫工藝Co-Mo全低溫變換工藝變換氣栲膠法脫硫工藝碳酸丙烯酯法脫除二氧化碳工藝變換氣體壓縮魯奇（Lurgi）低中壓發(fā)合成甲醇工藝設(shè)備：魯奇（Lurgi）管殼型甲醇合成反應(yīng)器雙效三塔粗甲醇精餾工藝甲醇產(chǎn)品2煤制甲醇生產(chǎn)工藝流程2.1 煤氣化制粗原料氣2.1.1 煤氣化基本原理煤在氣化爐中受熱分解，先生成低分子量的碳?xì)浠衔?，燃料本身逐漸焦化，此時(shí)可將其視為碳，碳與氣化劑發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，生成氣體產(chǎn)物。以富氧（體積分?jǐn)?shù)為98.6%）為氣化劑，碳與氧氣之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)中含C、CO、CO2、O2四種主要物質(zhì)，C、O兩種元素，故系統(tǒng)獨(dú)立反應(yīng)個(gè)數(shù)為2，一般取以下兩式為獨(dú)立反應(yīng)：C + O

24、2 CO2 C + CO2 2CO以水蒸汽為氣化劑，碳與水蒸汽之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)中含C、H2O、CO、CO2、H2、CH4六種組分，C、O、H三種元素，故系統(tǒng)中獨(dú)立反應(yīng)數(shù)為3，一般取以下三式為獨(dú)立反應(yīng)：C + H2O CO + H2CO + H2O CO2 + H2C + 2H2 CH42.1.2 灰熔聚流化床煤氣化技術(shù)概述一般流化床煤氣化爐要保持床層爐料高的碳灰比，而且使碳灰混合均勻以維持穩(wěn)定的不結(jié)渣操作。因此爐底排出的灰渣組成與爐內(nèi)混合物料組成基本相同，故排出的灰渣的含碳量就比較高（15%20%）。針對(duì)上述問題提出了灰熔聚（或稱灰團(tuán)聚、灰黏聚）的排灰方式。做法是在流化床層形成局部高溫區(qū)

25、，使煤灰在軟的（ST）而未熔融（FT）的狀態(tài)下，相互碰撞黏結(jié)成含碳量較低的灰球，結(jié)球長(zhǎng)大到一定程度時(shí)靠其重量與煤粒分離下落到爐底灰渣斗中排出爐外，降低了灰渣的含碳量（5%10%），與液態(tài)排渣爐相比減少了灰渣帶出的熱損失，提高氣化過程的碳利用率，這是煤氣化爐排渣技術(shù)的重大發(fā)展。2.1.3 ICC灰熔聚流化床煤氣化工藝 = 1 * GB2 ICC氣化爐ICC灰熔聚流化床粉煤氣化爐以空氣或氧氣和水蒸汽為氣化劑，在適當(dāng)?shù)拿毫６群蜌馑傧?，使床層中粉煤沸騰，氣固兩相充分混合接觸，在部分燃燒產(chǎn)生的高溫下進(jìn)行煤的氣化。1氣化爐；2螺旋給料機(jī)；3一級(jí)旋風(fēng)分離器；4二級(jí)旋風(fēng)分離器；5料閥圖2.1 ICC灰熔聚流化

26、床煤氣爐 = 2 * GB2 ICC煤氣化工藝流程 = 1 * GB3 備煤系統(tǒng) 粒徑為030mm的原料煤（焦），經(jīng)過皮帶輸送機(jī)、除鐵器，進(jìn)入破碎機(jī)，破碎到08mm，而后由輸送機(jī)送入回轉(zhuǎn)式烘干機(jī)，烘干所需的熱源由室式加熱爐演導(dǎo)氣供給，被烘干的原料，其含水量控制在5%以下，由斗提機(jī)送入煤倉儲(chǔ)存待用。 = 2 * GB3 進(jìn)料系統(tǒng) 儲(chǔ)存在煤倉的原料煤經(jīng)電磁振動(dòng)給料器、斗式提升機(jī)依次進(jìn)入進(jìn)煤系統(tǒng)，由螺旋給料器控制，氣力輸送原料煤進(jìn)入氣化爐下部。 = 3 * GB3 供氣系統(tǒng) 氣化劑（空氣/蒸汽或氧氣/蒸汽）分三路經(jīng)計(jì)量后由分布板、環(huán)形射流管、中心射流管進(jìn)入氣化爐。 = 4 * GB3 氣化系統(tǒng) 干碎

27、煤在氣化爐中與氣化劑氧氣-蒸汽進(jìn)行反應(yīng)，生成CO、H2、CH4、CO2、H2S等氣體。氣化爐為一不等徑的反應(yīng)器，下部為反應(yīng)區(qū)，上部為分離區(qū)。在反應(yīng)區(qū)中，由分布板進(jìn)入蒸汽和氧氣，使煤粒流化。另一部分氧氣和蒸汽經(jīng)計(jì)量后從環(huán)形射流管、中心射流管進(jìn)入氣化爐，在氣化爐中心形成局部高溫區(qū)使灰團(tuán)聚形成團(tuán)粒。生成的灰渣經(jīng)過環(huán)形射流管、上、下灰斗定時(shí)排出系統(tǒng)，由機(jī)動(dòng)車運(yùn)往渣場(chǎng)。 = 5 * GB3 除塵系統(tǒng) 從氣化爐上部導(dǎo)出的高溫煤氣進(jìn)入兩級(jí)旋風(fēng)分離器。從第一級(jí)分離器分離出的熱飛灰，由料閥控制，經(jīng)料腿用水蒸氣吹入氣化爐下部進(jìn)一步燃燒、氣化、以提高碳轉(zhuǎn)化率。從第二級(jí)分離器分出的少量飛灰排出氣化系統(tǒng)，這部分細(xì)灰含碳

28、量較高（60%70%），可作為鍋爐燃料在利用。 = 6 * GB3 廢熱回收系統(tǒng)及煤氣凈化系統(tǒng) 通過旋風(fēng)除塵的熱煤氣依次進(jìn)入廢熱鍋爐、蒸汽過熱器和脫氧水預(yù)熱器，最后進(jìn)入洗滌冷卻系統(tǒng)，所得煤氣送至下一工段。 = 7 * GB3 操作控制系統(tǒng) 氣化系統(tǒng)設(shè)有流量、壓力和溫度檢測(cè)及調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，由小型集散系統(tǒng)集中到控制室進(jìn)行操作。1皮帶輸送機(jī)；2破碎機(jī)；3刮板輸送機(jī)；4篩分機(jī)；5烘干機(jī)；6刮板輸送機(jī)；7煤倉；8焦倉；9振動(dòng)給料機(jī)；10提升機(jī)；11配料系統(tǒng)；12螺旋給料機(jī)；13氣化爐；14排灰系統(tǒng)；15一級(jí)旋風(fēng)分離器；16二級(jí)旋風(fēng)分離器；17廢熱鍋爐；18空氣預(yù)熱器；19粗煤氣洗氣塔；20蒸汽分離器；2

29、1供氧系統(tǒng)ICC灰熔聚流化床煤氣化工藝流程圖2.2 粗原料氣栲膠法脫硫2.2.1 栲膠法脫硫工藝原理在碳酸鈉（Na2CO3）稀堿液中添加偏礬酸鈉（NaVO3），氧化栲膠等組成脫硫液，與需凈化粗原料氣在填料塔內(nèi)逆流接觸脫去硫化氫（H2S）。吸收了硫化氫的稀堿液經(jīng)氧化槽被空氣氧化使溶液再生并浮選出單質(zhì)硫。溶液循環(huán)使用。主要反應(yīng)：Na2CO3 + H2S NaHS + NaHCO32NaHS + 4NaVO3 +H2O Na2V4O9 +4NaOH +2SNa2V4O9 + Q（氧化態(tài)）+ 2NaOH + H2O 4NaVO3 + Q（還原態(tài)） NaHCO3 + NaOH Na2CO3 + H2O2

30、.2.2 粗原料氣栲膠脫硫工藝流程來自除塵工段的粗原料氣從脫硫塔底部進(jìn)入與塔頂上噴淋下來的栲膠脫硫溶液逆流接觸，脫除硫化氫的原料氣由塔頂出來，去壓縮。脫硫后的富液由塔底出來去脫硫塔液封槽，進(jìn)入富液槽，然后由再生泵加壓送到噴射再生槽的噴射器，在管內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，然后液氣一起進(jìn)入再生槽，再生后的貧液流入貧液槽再由脫硫泵分別送往脫硫塔，循環(huán)使用。噴射再生槽頂浮選出來的硫泡沫自動(dòng)溢流入中間泡沫槽，再由泡沫泵抽其硫泡沫到上泡沫槽，經(jīng)加溫，攪拌、靜止分層后，排去上清液，該上清液流入富液槽內(nèi)，硫泡沫經(jīng)真空過濾機(jī)過濾，濾液流入地下槽，硫膏進(jìn)入熔融釜進(jìn)行熔硫，熔融硫流入鑄膜，待冷卻成型后即成為副產(chǎn)品硫磺。脫硫后的原

31、料氣2.3 原料氣變換2.3.1 一氧化碳變換的原理原料氣中一氧化碳與水蒸氣作用，按下式進(jìn)行：CO + H2O(g) CO2 + H2這是一個(gè)可逆放熱反應(yīng)。從化學(xué)平衡來看，降低溫度、增加蒸汽量和除去二氧化碳，可使平衡向右移動(dòng)，從而提高一氧化碳變換率；從反應(yīng)速度看，提高溫度有利于反應(yīng)速度的增加。因此，目前采用兩端或三段變換，以獲得較高的變換率。一氧化碳在某種條件下，能發(fā)生下列副反應(yīng)：CO + H2 C + H2OCO + 3 H2 CH4 + H2OCO2 + 4 H2O CH4 + 2H2O這幾個(gè)副反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，副反應(yīng)的發(fā)生對(duì)變換操作的正常進(jìn)行是不利的。由于這些副反應(yīng)都是放熱和體積縮小的反

32、應(yīng)，所以低溫、高壓有利于反應(yīng)的進(jìn)行。在變換的正常操作中，提高反應(yīng)溫度，或是選用對(duì)變換反應(yīng)具有良好選擇性的催化劑就可以防止或減少副反應(yīng)的發(fā)生。2.3.2 加壓全低變換工藝流程工藝特點(diǎn)：Co-Mo 系催化劑的活性明顯高于 Fe-Cr 系催化劑，因此在達(dá)到同樣變換率要求的情況下，催化劑用量可以大幅度縮減。由于 Co-Mo 系催化劑的起活溫度很低，達(dá)到 180，因此半水煤氣入口溫度也相應(yīng)降低，由此主熱交的換熱量減少，主熱交的換熱面積也大幅度減少。相比 Fe-Cr 系中變系統(tǒng)，Co-Mo 系低溫變換系統(tǒng)的熱點(diǎn)溫度要降低 100以上，使反應(yīng)遠(yuǎn)離平衡，加大了反應(yīng)推動(dòng)力，提高了反應(yīng)速度。由于活性的提高，變換系

33、統(tǒng)的汽氣比可以降低，從而降低了飽和熱水塔的熱回收負(fù)荷。在同等生產(chǎn)能力下，全低變系統(tǒng)的設(shè)備可以大幅縮小，變換爐可以減薄或取消內(nèi)保溫，或者在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上，提高設(shè)備通過能力達(dá) 50%。除塵和脫硫后的原料氣，經(jīng)高壓機(jī)壓縮至2.0MPa，送入甲碳過濾器，在此油污及水被過濾掉后，從飽和塔底部進(jìn)入，與塔頂噴淋下來的溫度為135140的熱水逆流接觸，氣體溫度升至130左右從飽和塔頂部出來，由于原料氣被加熱增濕，因而帶出大量蒸汽，混合氣體經(jīng)原料氣分離器分離掉所夾帶的水，然后就進(jìn)入原料氣換熱器與變換爐第二段出來的變換氣換熱。溫度升至210250后，進(jìn)入變換爐反應(yīng)。變換爐分三段，一般添加蒸汽從二段加入，段間用脫碳

34、的蒸汽冷凝液或脫鹽水冷激增濕降溫，三段出口240左右的變換氣進(jìn)入水加熱器，加熱熱水塔出來的熱水，自身冷卻后由下部進(jìn)入熱水塔，與飽和塔下來的熱水逆流換熱后，由熱水塔上部出去，送往后工序。2.4 變換氣栲膠法脫硫2.4.1 變換氣脫硫原因一般來說栲膠脫硫只能脫除粗原料氣中無機(jī)硫硫化氫（H2S），對(duì)其有機(jī)硫脫除率很低，但在變換爐中，有機(jī)硫能與氫氣反應(yīng)，可轉(zhuǎn)化成硫化氫（H2S）。這樣有機(jī)硫被轉(zhuǎn)化成無機(jī)硫后，使變換氣中硫化氫含量增加，若不除去，會(huì)嚴(yán)重威脅后工序正常生產(chǎn)，所以要增設(shè)變換氣脫硫裝置（簡(jiǎn)稱變脫或者可以稱之為二次脫硫）。以利后工藝正常運(yùn)行。2.4.2 變換氣栲膠脫硫工藝流程變換氣脫硫工藝流程與粗

35、原料氣脫硫工藝流程、裝置基本相同，相關(guān)工藝參看“2.2.2粗原料氣栲膠脫硫工藝流程”。此處不再贅述。2.5 變換氣碳酸丙烯酯法脫碳2.5.1 碳酸丙烯酯法脫碳原理碳酸丙烯酯法脫碳是利用變換氣中CO2、H2S等酸性氣體在加壓條件下溶于碳酸丙烯酯溶液中，達(dá)到脫除CO2、H2S的目的，溶解有CO2、H2S氣體的碳酸丙烯酯溶劑在減壓（或真空）、汽提條件下，將所溶解的大部分CO2、H2S等氣體解吸出來達(dá)到再生循環(huán)使用。在變換氣中，CO2分壓在小于2.0MPa以下時(shí)，其在碳酸丙烯酯溶液中的溶解度規(guī)律服從亨利定律。碳酸丙烯酯法脫碳的基本環(huán)節(jié),由吸收閃蒸汽提洗滌回收這四個(gè)部分組成。2.5.2 碳酸丙烯酯法脫碳

36、工藝流程變換氣從吸收塔底部進(jìn)入塔內(nèi)，在填料塔中與碳酸丙烯酯溶劑逆流接觸， CO2被吸收，含CO21%左右的凈化氣從吸收塔頂離開吸收塔，去后工序。吸收了CO2的碳酸丙烯酯富液從塔底引出，減壓，進(jìn)入閃蒸氣返回氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)予以回收，重新進(jìn)入吸收塔。閃蒸液依靠自身壓力，進(jìn)入氣提塔上部的常壓解吸塔段，釋放出所溶的大部分CO2氣體。常解后的碳酸丙烯酯溶液進(jìn)入氣提塔氣提段，與送入塔內(nèi)的空氣逆流接觸，進(jìn)一步氣提出殘留于溶液中的CO2。氣提氣放空，出氣提塔的碳酸丙烯酯貧液經(jīng)泵加壓，經(jīng)水冷器冷卻，送入吸收塔循環(huán)使用。 2.5碳酸丙烯酯法脫碳工藝流程圖2.6 合成氣（變換氣）壓縮變換氣體壓縮到一定壓力才能在合成工序

37、中催化劑的存在下發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而合成甲醇，由于壓縮工序涉及基本都是物理變化，工藝相對(duì)比較簡(jiǎn)單，此處不再贅述。2.7 合成氣合成甲醇2.7.1 合成甲醇反應(yīng)原理 = 1 * GB2 甲醇合成反應(yīng)步驟甲醇合成是一個(gè)多相催化反應(yīng)過程，這個(gè)復(fù)雜過程，共分五個(gè)步驟進(jìn)行： = 1 * GB3 合成氣自氣相擴(kuò)散到氣體-催化劑界面； = 2 * GB3 合成氣在催化劑活性表面上被化學(xué)吸附 = 3 * GB3 被吸附的合成氣在催化劑表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)形成產(chǎn)物 = 4 * GB3 反應(yīng)產(chǎn)物在催化劑表面脫附 = 5 * GB3 反應(yīng)物自催化劑界面擴(kuò)散到氣相中。全過程反應(yīng)速度決定于較慢步驟的完成速度。其中第三步進(jìn)行得較慢

38、，因此，整個(gè)反應(yīng)決定于該反應(yīng)的進(jìn)行速度。 = 2 * GB2 合成甲醇的化學(xué)反應(yīng)由CO催化加H2合成甲醇，是工業(yè)化生產(chǎn)甲醇的主要方法。 = 1 * GB3 主要化學(xué)反應(yīng)CO + 2H2 CH3OH(g)當(dāng)有二氧化碳存在時(shí)，二氧化碳按下列反應(yīng)生成甲醇：CO2 + H2 CO + H2O(g)CO + 2H2 CH3OH(g)兩步反應(yīng)的總反應(yīng)式為CO2 + 3H2 CH3OH(g) + H2O = 2 * GB3 典型的副反應(yīng)CO + 3H2 CH4 + H2O(g) 2CO + 4H2 CH3OCH3(g) + H2O(g)4CO + 8H2 C4H9OH + 3H2O2.7.2 魯奇（Lurg

39、i）低中壓發(fā)合成甲醇工藝流程合成氣經(jīng)冷卻后，送入離心式透平壓縮機(jī)，壓縮至510MPa壓力后，與循環(huán)氣體以15的比例混合?；旌蠚饨?jīng)廢熱鍋爐預(yù)熱，升溫至220左右，進(jìn)入管殼式合成反應(yīng)器，在銅基催化劑存在下，反應(yīng)生成甲醇。催化劑裝在管內(nèi)，反應(yīng)熱傳熱給管程的水，產(chǎn)生蒸汽進(jìn)入汽包。除反應(yīng)器的氣體溫度約250含甲醇7%左右，經(jīng)換熱冷卻至85，再用空氣和水分別冷卻，分離出粗甲醇，未凝氣體經(jīng)壓縮返回合成反應(yīng)器。冷凝的粗甲醇送入閃蒸罐，閃蒸后送至精餾塔精制。2.7.2 Lurgi低中壓發(fā)合成甲醇工藝流程2.7.3 魯奇（Lurgi）管殼型甲醇合成塔魯奇（Lurgi）管殼型甲醇合成塔是一種管束型副產(chǎn)蒸汽合成塔。操

40、作壓力為5MPa，溫度為250。魯奇（Lurgi）管殼型甲醇合成塔既是反應(yīng)器又是廢熱鍋爐。合成塔內(nèi)部類似于一般的列管式換熱器，列管內(nèi)裝催化劑，管外為沸騰水。甲醇合成反應(yīng)放出的熱很快被沸騰水移走。合成塔殼程的鍋爐給水是自然循環(huán)的，這樣通過控制沸騰水上的蒸汽壓力，可以保持恒定的反應(yīng)溫度，變化0.1 MPa相當(dāng)于1.5。4.93MPa、225的出塔氣體與進(jìn)塔氣換熱后冷卻到40，在4.82 MPa壓力下進(jìn)入甲醇分離器，分離出來的氣體大部分回到循環(huán)機(jī)入口，少部分排放送輔助鍋爐作燃料，液體粗甲醇則送精餾工段。魯奇（Lurgi）低中壓發(fā)合成甲醇工藝的主要特點(diǎn)是采用管束式合成塔。這種合成塔溫度幾乎是恒定的，溫

41、度恒定的好處一是有效的抑制了副反應(yīng)；二是催化劑壽命長(zhǎng)，由于溫度比較恒定，因此當(dāng)操作條件發(fā)生變化時(shí)（如循環(huán)機(jī)故障等），催化劑也沒有超溫危險(xiǎn)，仍可安全運(yùn)轉(zhuǎn)。利用反應(yīng)熱產(chǎn)生的中壓蒸汽（4.55MPa），經(jīng)過熱后可帶動(dòng)透平壓縮機(jī)（即甲醇合成氣壓縮機(jī)及循環(huán)氣壓縮機(jī)），壓縮機(jī)用過的低壓蒸汽又送至甲醇精餾部分使用，因此整個(gè)系統(tǒng)熱的利用很好。但是魯奇（Lurgi）管殼型甲醇合成塔的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，裝卸催化劑不太方便。這是它的不足之處。2.8 粗甲醇精餾2.8.1精餾原理精餾是多次簡(jiǎn)單蒸餾的組合。蒸餾操作系基于混合液中各組分在相同的溫度條件下具有不同的揮發(fā)度，當(dāng)加熱至沸騰以后，將生成的蒸汽引出進(jìn)行冷凝，其冷凝液組

42、成與原來的混合液不同，其中易揮發(fā)組分的含量較前增加。如此不斷氣化、冷凝操作，最后使混合液中的組分幾乎以純組分被分離出來。2.8.2 加壓蒸餾的目的及雙效法定義精餾過程的能耗很大，且熱能利用率很低，在能源極其寶貴的今天，粗甲醇的精餾也向著節(jié)能的方向發(fā)展。三塔加壓蒸餾的目的是更合理的利用了熱量，它采用了兩個(gè)主精餾塔，第一主精餾塔加壓蒸餾，操作壓力為0.560.60 MPa，第二主精餾塔為常壓操作，第一塔由于加壓，亦使沸點(diǎn)升高，頂部氣相甲醇液化溫度約為121，遠(yuǎn)高于第二常壓塔塔釜液體（主要為水）的沸點(diǎn)溫度，將其冷凝潛熱作為第二主精餾塔再沸器的熱源。這一過程稱為雙效法，叫雙塔流程節(jié)約熱能30%40%左

43、右，不僅節(jié)省了加熱蒸汽，也節(jié)省了冷卻用水，有效地利用了能量。兩個(gè)主精餾塔塔板數(shù)增加了一倍，自然分離效率大大提高，然而其能量的消耗反而降低。加壓塔對(duì)于向塔內(nèi)提供熱源的蒸汽要求較高，對(duì)受壓容器的材質(zhì)、壁厚，制造也有相當(dāng)?shù)囊?，?duì)于精餾規(guī)模較大的裝置，從長(zhǎng)計(jì)意，效益是明顯的。2.8.3 雙效法三塔粗甲醇精餾工藝流程粗甲醇進(jìn)入預(yù)蒸餾塔前，先在粗甲醇產(chǎn)熱器中，用蒸汽冷凝液將其預(yù)熱至65，粗甲醇在預(yù)蒸餾塔中除去其中殘余溶解氣體及低沸物。塔內(nèi)設(shè)置48層浮閥塔板，當(dāng)然也可采用其他塔型。塔頂設(shè)置兩個(gè)冷凝器。將塔內(nèi)上升汽中的甲醇大部分冷凝下來進(jìn)入預(yù)塔回流槽，經(jīng)預(yù)塔回流泵送入塔頂作回流。不凝氣，輕組分及少量甲醇蒸氣

44、通過壓力調(diào)節(jié)后至加熱爐作燃料。預(yù)蒸餾塔塔低由低壓蒸汽加熱的熱虹式再沸器向塔內(nèi)提供熱量。為防止粗甲醇對(duì)設(shè)備的腐蝕，在預(yù)蒸餾塔下部高溫區(qū)加入一定量的稀堿液，使預(yù)后甲醇的pH值保持在8左右。由預(yù)蒸餾塔塔底出來的預(yù)后甲醇，經(jīng)加壓塔進(jìn)料泵升壓后，進(jìn)入第一主精餾加壓塔，加壓塔為85塊浮閥塔，塔頂甲醇蒸氣進(jìn)入冷凝器/再沸起既第一精餾加壓塔的氣相甲醇又利用冷凝潛熱加熱第二精餾常壓塔的塔釜，被冷凝的甲醇進(jìn)入回流槽，在其中稍加冷卻，一部分由加壓塔回流泵升壓至約0.8 MPa送至加壓塔作回流液，其余部分經(jīng)加壓塔精甲醇冷卻器冷卻到40后作為成品送至精甲醇計(jì)量槽。加壓塔用低壓蒸汽加熱的熱虹吸式再沸器向塔內(nèi)提供熱量，通過

45、低壓蒸汽的加入量來控制塔的操作溫度。加壓塔操作壓力約0.57MPa，塔頂操作溫度約121，塔底操作溫度約127。由加壓塔塔底排出的甲醇溶液送至第二主精餾常壓塔下部，常壓塔也采用85塊浮閥塔板。從常壓塔塔頂出來的甲醇蒸氣經(jīng)常壓塔冷凝器冷凝冷卻到40后，進(jìn)入常壓塔回流槽，再經(jīng)常壓塔回流泵加壓，一部分送至常壓塔塔頂作回流，其余部分送至精甲醇計(jì)量槽。常壓塔頂操作壓力為0.006MPa，塔頂操作溫度約69.5，塔底操作溫度約94.8。常壓塔的塔底殘液另由汽提塔進(jìn)料泵加壓后進(jìn)入廢水汽提塔，塔頂蒸汽經(jīng)汽提塔冷凝器冷凝后，進(jìn)入汽提塔回流槽，由汽提塔回流泵加壓，一部分送廢水汽提塔塔頂作回流，其余部分經(jīng)汽提塔甲醇

46、冷卻器冷卻至40，與常壓塔采出的精甲醇一起送至產(chǎn)品計(jì)量槽。如果采出的精甲醇不合格，可將其送至常壓塔進(jìn)行回收，以提高甲醇蒸餾的回收率。汽提塔塔底用低壓蒸汽加熱的熱虹吸式再沸器向塔內(nèi)提供熱量，塔底下部設(shè)有側(cè)線，采出部分雜醇油，并與塔底排出的含醇廢水一起進(jìn)入廢水冷卻器冷卻到40，由廢水泵送至污水生化處理裝置。上述方法，精甲醇純度可達(dá)99.95%以上，甲醇回收率至少為90%，高達(dá)95%99%，經(jīng)甲醇中含乙醇小于10ppm.2.8.4 雙效法三塔粗甲醇精餾工藝流程特點(diǎn) = 1 * GB2 廢熱回收。利用再沸器冷凝水及塔釜液等顯熱來預(yù)熱進(jìn)料溫度，以提高蒸餾過程的熱能利用效率。 = 2 * GB2 減少蒸餾

47、過程的熱能消耗。粗甲醇精制過程中采用多效蒸餾方法，即利用熱源蒸汽潛熱的多重效用（雙效法）。 = 3 * GB2 甲醇產(chǎn)品中分出有機(jī)雜質(zhì)，特別是乙醇，而不增加甲醇的損失量。 = 4 * GB2 熱能的合理利用，提高精餾他的壓力，可將塔頂汽相組分的冷凝潛熱用于常壓塔塔釜的熱源。2.9 工藝流程總結(jié)通過本章對(duì)總體工藝流程的介紹可以看到初步確定的工藝流程是有科學(xué)依據(jù)并有一定創(chuàng)新性和較強(qiáng)實(shí)踐性的集科學(xué)、創(chuàng)新、先進(jìn)、實(shí)用性于一體的一套煤制甲醇生產(chǎn)工藝流程。4合成車間設(shè)計(jì)4.1廠房的整體布置設(shè)計(jì) 根據(jù)生產(chǎn)工藝流程生產(chǎn)特點(diǎn)生產(chǎn)規(guī)模和建筑結(jié)構(gòu)等來進(jìn)行整體布置設(shè)計(jì)。（1）由于塔較高，不宜采用單層廠房，但設(shè)備不多，

48、因此采用單層廠房與多層廠房相結(jié)合的方式。（2）由于合成車間流程簡(jiǎn)單，操作人數(shù)不多，因此在布置時(shí)可只安排控制室，廁所等生產(chǎn)輔助設(shè)施和行政設(shè)施，至于配電室機(jī)修室化驗(yàn)室可以與其他車間共用，在此不做考慮。（3）根據(jù)車間設(shè)備情況，廠房采用66米的柱網(wǎng)，廠房寬度也采用6米（一跨）廠房分為4層，每層高度為4米。4.2合成車間設(shè)備布置的設(shè)計(jì) 車間設(shè)備布置的設(shè)計(jì)，是在滿足生產(chǎn)工藝要求的基礎(chǔ)上，綜合考慮設(shè)備安裝與檢修、安全生產(chǎn)、操作及發(fā)展情況來進(jìn)行的。（1）采用流程式布置，甲醇膨脹槽和壓縮機(jī)放在最底層，把甲醇分離器放在第二層，甲醇水冷器安裝在第三層，入塔換熱器安裝在最高層。（2）甲醇膨脹槽和壓縮機(jī)安排在最低層，主

49、要考慮到它們笨重；（3）為了便于流體流動(dòng)甲醇分離器安裝在甲醇膨脹槽的頂上，水冷器安裝在甲醇分離器頂上。5非工藝專業(yè)要求5.1公用工程5.1.1水電和汽的來源 水主要來自附近的自來水廠和地下水；電主要由煤氣化后所得的原料氣體，經(jīng)過脫硫后發(fā)電而來；汽主要由廢熱鍋爐和甲醇合成塔所產(chǎn)生。5.1.2精甲醇的運(yùn)輸裝卸和貯存由甲醇精餾來的精甲醇貯存到精甲醇貯槽中。精甲醇貯槽為兩臺(tái)10000m3的固定頂貯罐，貯存量按15天產(chǎn)量計(jì)。當(dāng)甲醇外運(yùn)時(shí)，啟動(dòng)精甲醇泵，將甲醇輸送到甲醇裝卸棧臺(tái)，通過火車鶴管進(jìn)入火車槽車，通過汽車鶴管進(jìn)入汽車槽車。甲醇裝卸棧臺(tái)共設(shè)有12臺(tái)火車鶴管和6臺(tái)汽車鶴管，根據(jù)精甲醇泵的能力，至少有三

50、臺(tái)槽車同時(shí)裝料。5.1.3自控儀表本設(shè)計(jì)采用一次儀表現(xiàn)場(chǎng)分散，二次儀表就地或部分集中控制方式。擬采用DCS控制系統(tǒng)，一次儀表采用電III型，DCS系統(tǒng)設(shè)七個(gè)工作站，其中甲醇生產(chǎn)系統(tǒng)（包括造氣、脫硫、變換、脫碳、甲醇合成及甲醇精餾）五個(gè)工作站，公用工程兩個(gè)工作站（水處理、鍋爐工作站一個(gè)，總調(diào)度室工作站一個(gè)）。生產(chǎn)過程中主要工藝參數(shù)，工藝過程控制，工藝流程圖等集中在各個(gè)工作站由DCS系統(tǒng)顯示和控制，次要的參數(shù)及設(shè)定值，不需經(jīng)常調(diào)整的參數(shù)，可采用就地顯示和調(diào)節(jié)。5.2安全衛(wèi)生5.2.1車間有毒氣體最高允許濃度及保證不超標(biāo)的措施表5-1物質(zhì)一氧化碳氨硫化氫甲醇氧化氮 二氧化硫最高允許濃度/（mg/m3

51、）30301050510防止超標(biāo)的措施：（1）消除跑冒滴漏，按無泄漏工廠標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)備和管道的管理，使泄漏率降到2以下，力爭(zhēng)達(dá)到萬分之五以下。（2）加強(qiáng)車間通風(fēng)。（3）按照有關(guān)安全技術(shù)規(guī)程的規(guī)定，定點(diǎn)、定期進(jìn)行塵毒檢測(cè)，有條件應(yīng)設(shè)置毒物自動(dòng)分析報(bào)警裝置，及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)消除。5.2.2一氧化碳中毒的癥狀、急救及預(yù)防措施一氧化碳中毒是侵入血液中的一氧化碳與血紅蛋白結(jié)合，是血液失去攜氧的能力，結(jié)果使全身組織陷入缺氧的狀態(tài)。表現(xiàn)為：輕度中毒頭痛、心悸、惡心、嘔吐、全身乏力、昏厥等癥狀體征，重者昏迷、抽搐，甚至死亡。急救方法如下：（1）迅速將中毒者撤離毒區(qū)，靜臥在通風(fēng)良好的地方，注意保暖。（2）解開中毒者的

52、衣領(lǐng)、褲帶及一切不利于呼吸的物件，面部朝上，保證呼吸道暢通。（3）對(duì)中毒較重者，應(yīng)迅速報(bào)告醫(yī)務(wù)人員給予吸氧，如呼吸停止要立即施行心臟擠壓術(shù)。預(yù)防措施：在生產(chǎn)場(chǎng)所中，應(yīng)加強(qiáng)自然通風(fēng)，防止輸送管道和閥門漏氣，有條件時(shí)，可用CO自動(dòng)報(bào)警器。生產(chǎn)車間，應(yīng)嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，并宣傳普及預(yù)防知識(shí)。進(jìn)入CO濃度較高的環(huán)境內(nèi)，須戴供氧式防毒面具進(jìn)行操作。5.2.3甲醇中毒癥狀和急救甲醇主要經(jīng)呼吸道及消化道吸收，皮膚也可部分吸收，吸收后迅速分布于各組織器官，含量與該組織器官的含水量成正比。其中毒機(jī)理主要為甲醇的氧化產(chǎn)物新生態(tài)甲醛或甲酸鹽與細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)相結(jié)合所致中毒癥狀 （1）輕度中毒，病人可呈現(xiàn)醉酒狀態(tài)，有疼痛

53、、乏力、失眠、步履不穩(wěn)等癥狀。（2）中度中毒者惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉，肝炎和胰腺炎，出現(xiàn)幻聽、幻視、視物模糊、四肢厥冷等癥狀。（3）重度中毒者，可有面色慘白、呼吸和脈搏加快、出冷汗、意識(shí)模糊、昏迷、休克，最后因呼吸和循環(huán)衰竭而死亡。 急救處理（1）口服中毒者，可用小蘇打水或肥皂水灌服催吐，反復(fù)幾次，洗胃，并給予05硫酸到60毫升。（2）吸入中毒者，迅速撤離現(xiàn)場(chǎng)，移至空氣清新、通風(fēng)良好的地方，保持呼吸道的暢通。必要給予氧氣。（3）病癥急救。處于昏迷、休克者平躺、頭稍低并偏向一側(cè)，及時(shí)清除口腔異物，防止異物吸入呼吸道引起窒息。要避免眼睛受光線照射，可以給予病患者戴上有色眼鏡或眼罩，或用布遮住眼。

54、5.2.4甲醇生產(chǎn)中的防火和防爆 工藝介質(zhì)的易燃與易爆是相互關(guān)聯(lián)的，防爆的首要措施是防火，所以甲醇生產(chǎn)的安全，首要先從防火做起。根據(jù)甲醇生產(chǎn)的特點(diǎn)，應(yīng)采取下列防火措施：貯存輸送甲醇的貯罐、管線附近嚴(yán)禁火源，并有明顯的指示牌和標(biāo)志。廠房?jī)?nèi)不存放易燃物質(zhì)，地溝保持通暢，防止可燃?xì)怏w、液體積聚，加強(qiáng)廠房里通風(fēng)。電氣設(shè)備須選用防防爆型，電纜、電源絕緣良好，防止產(chǎn)生電火花。接地牢靠，防止產(chǎn)生靜電。備有必須的消防器材。爆炸可分為化學(xué)爆炸與物理爆炸。甲醇生產(chǎn)發(fā)生這兩種爆炸的可能性同樣存在，為防止爆炸應(yīng)該注意如下幾點(diǎn)：嚴(yán)格執(zhí)行受壓容器、受壓設(shè)備使用、管理有關(guān)規(guī)定，操作人員必須經(jīng)過嚴(yán)格訓(xùn)練。不準(zhǔn)任意改變運(yùn)行中的

55、工藝參數(shù)，不得超溫、超壓及提高設(shè)備的使用等級(jí)。受壓容器、管線的安全設(shè)施齊全，且證明確實(shí)靈敏可靠，如安全閥、壓力表、防爆板及各種連鎖信號(hào)、自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置等。嚴(yán)格執(zhí)行防火規(guī)定及安全技術(shù)措施，嚴(yán)格控制可爆介質(zhì)不得達(dá)到爆炸范圍。6三廢處理6.1甲醇生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染6.1.1廢氣（1）甲醇膨脹槽出來的膨脹氣，其中含有較多的一氧化碳和有機(jī)毒物。（2）精餾時(shí)預(yù)塔頂排放出的不凝氣體。（3）其他如精餾塔頂還有少量含醇不凝性氣體等。（4）鍋爐排放煙氣，煙氣中含粉。（5）備煤系統(tǒng)中的煤的輸送、破碎、篩分、干燥等過程中產(chǎn)生的粉塵。6.1.2廢水（1）甲醇分離器排放的油水，各輸送泵填料的漏液。（2）甲醇生產(chǎn)中對(duì)水源污染最

56、嚴(yán)重的是精餾塔底排放的殘液。（3）氣化工段氣液分離出來的含煤水。6.1.3廢渣廢渣主要來自氣化爐爐底排渣及鍋爐排渣，氣化爐二旋排灰6.2處理方法6.2.1廢氣處理甲醇精餾系統(tǒng)各塔排放的不凝性氣體送去燃料氣系統(tǒng)作燃料；甲醇膨脹槽排放的膨脹氣也送去燃料氣系統(tǒng)；氣提塔排放的解析氣送去氣化系統(tǒng)火炬燃燒；脫硫工段的酸性氣體去硫回收系統(tǒng)；鍋爐煙道氣經(jīng)高效旋風(fēng)分離除去煙塵85，后送至備煤系統(tǒng)回轉(zhuǎn)干燥機(jī)，利用鍋爐煙道氣余熱加熱原料回收余熱后濕式除塵器二次除塵后，引風(fēng)機(jī)送至煙囪排入大氣；原料煤破碎、篩分產(chǎn)生的粉塵，經(jīng)布袋除塵后排入大氣。6.2.2廢水處理以有機(jī)物為主要污染物的廢水，只要毒性沒達(dá)到嚴(yán)重抑制作用，一

57、般都可以用生物法處理，一般認(rèn)為生物方法是去除廢水中有機(jī)物最經(jīng)濟(jì)最有效的方法，特別對(duì)于BOD濃度高的有機(jī)廢水更適宜。本設(shè)計(jì)選用A/O生物處理法，即厭氧與好氧聯(lián)合生物處理法，此法是近年來開發(fā)成功的、以深度處理高濃度有機(jī)污水的生化水處理工藝，其典型的工藝流程如下圖所示：甲醇污水上升式厭氧污泥過濾反應(yīng)器混凝沉淀池生物接觸氧化塔二次沉淀池外排或回用圖12 A/O生化法處理甲醇工藝A/O法處理甲醇廢水的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在：該法既發(fā)揮了厭氧生化能處理高濃度有機(jī)污水的優(yōu)點(diǎn)，又避免了生物接觸氧化法抗負(fù)荷沖擊力弱的缺點(diǎn)，能夠較為徹底地消解廢水中的主要污染物甲醇，基本上不需要更深程度的處理措施。6.2.3廢渣處理氣化爐

58、爐渣及鍋爐渣，經(jīng)過高溫煅燒，含殘?zhí)亢苌?，用于基建回填、鋪路是很好的材料。附?甲醇合成廠的主要設(shè)備一覽表序號(hào)名稱規(guī)格或型號(hào)數(shù)量材料備注1氣化爐2900mm113CrMo442變換爐4000mm113CrMo443壓縮機(jī)BCL456+2BCL40721臺(tái)備用4合成塔4300mm113MNiMoNbR5水冷器1000mm220R6甲醇分離器2000mm27入塔氣預(yù)熱器F=3600 m2113MNiMoNbR8預(yù)精餾塔320024000113CrMo449加壓精餾塔400028000113MNiMoNbR10常壓精餾塔320028000113CrMo4411精甲醇貯罐V=20000 m32附 甲醇快速檢測(cè)方法：介紹了兩種快速檢測(cè)方法：酒醇儀法、甲醇速測(cè)盒法、氣相色譜法酒醇速測(cè)系統(tǒng)清單及技術(shù)參數(shù)：便攜式酒醇速測(cè)儀1臺(tái)（0%60%范圍內(nèi)精確度1%，60%80%范圍內(nèi)精確度2%）；三支裝酒精度計(jì)1盒；乙醇對(duì)照液30%60%分為16梯度，每梯度100ml；100ml量筒2個(gè)；3ml一次性吸管20支；擦鏡紙1本；甲醇速測(cè)盒1盒方法一、酒醇儀方法方法編號(hào)：CDC-10711 適用范圍：本方法適用于蒸餾酒（又稱白酒或燒酒）中甲醇急性中毒劑量的現(xiàn)場(chǎng)快速