一、裝置簡(jian)介

  甲醇是重要(yao)有機化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)原(yuan)料(liao)(liao)(liao)和(he)優質燃料(liao)(liao)(liao)，廣泛應(ying)用于精細(xi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)、塑料(liao)(liao)(liao)、醫藥、化(hua)(hua)肥等領域(yu)。甲醇也(ye)(ye)是一(yi)種(zhong)重要(yao)的有機溶劑，其溶解性(xing)能優于乙醇，可用于調(diao)制涂(tu)料(liao)(liao)(liao)。甲醇還是一(yi)種(zhong)很有前景的清潔能源。現代(dai)大(da)型(xing)工(gong)(gong)(gong)(gong)業化(hua)(hua)制甲醇的生(sheng)產(chan)(chan)裝(zhuang)置，原(yuan)料(liao)(liao)(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)的制取既(ji)可以(yi)(yi)煤(mei)(mei)（固體(ti)）作原(yuan)料(liao)(liao)(liao)，也(ye)(ye)可以(yi)(yi)油品（液體(ti)）或燃料(liao)(liao)(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)（氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)）作原(yuan)料(liao)(liao)(liao)。不同的原(yuan)料(liao)(liao)(liao)，其生(sheng)產(chan)(chan)方法(fa)和(he)生(sheng)產(chan)(chan)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)大(da)不相同。對于我國，煤(mei)(mei)炭儲量遠大(da)于石油、天然(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)儲量，因此，這里就(jiu)以(yi)(yi)煤(mei)(mei)作原(yuan)料(liao)(liao)(liao)為(wei)(wei)例進行(xing)介紹，圖2.27所示為(wei)(wei)煤(mei)(mei)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)流程(cheng)框圖。以(yi)(yi)煤(mei)(mei)為(wei)(wei)原(yuan)料(liao)(liao)(liao)制甲醇，首(shou)先是將(jiang)煤(mei)(mei)進行(xing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)，即(ji)煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)過程(cheng)。目前，煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)的生(sheng)產(chan)(chan)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)有多種(zhong)，包括塊煤(mei)(mei)或小顆粒煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)、粉煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)和(he)水煤(mei)(mei)漿氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)等。其中(zhong)以(yi)(yi)水煤(mei)(mei)漿氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)最為(wei)(wei)成熟(shu)，這里以(yi)(yi)目前應(ying)用最多的ICI低壓合成工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)(yi)為(wei)(wei)例進行(xing)介紹。

二、典型甲(jia)醇裝置的工(gong)藝及特點

  一般情況下，甲醇的生產過(guo)程主要(yao)分為造(zao)氣、變換和凈化(hua)、合成、精餾四(si)個工段。

 1. 造氣 

   目前應(ying)用較多的(de)(de)(de)(de)造氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)方法是(shi)：先將煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)研(yan)磨(mo)(mo)成(cheng)(cheng)(cheng)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)粉，然(ran)后摻水(shui)(shui)(shui)制(zhi)(zhi)成(cheng)(cheng)(cheng)水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)漿。水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)漿通過(guo)(guo)泵(beng)提(ti)升(sheng)壓力，然(ran)后通過(guo)(guo)噴(pen)嘴在(zai)高(gao)(gao)(gao)速(su)氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)流(liu)的(de)(de)(de)(de)作用下(xia)噴(pen)入氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐。氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)(he)霧狀(zhuang)水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)漿在(zai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐內受高(gao)(gao)(gao)溫的(de)(de)(de)(de)作用，迅速(su)經歷著(zhu)預熱(re)、水(shui)(shui)(shui)分(fen)蒸發、煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)(de)(de)(de)干(gan)餾(liu)、揮發物的(de)(de)(de)(de)裂解燃(ran)燒以(yi)及碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)等一(yi)(yi)系列復雜的(de)(de)(de)(de)物理和(he)(he)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)過(guo)(guo)程，最后生(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)以(yi)一(yi)(yi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)、氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、二氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)和(he)(he)水(shui)(shui)(shui)蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)(wei)主的(de)(de)(de)(de)濕煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。合成(cheng)(cheng)(cheng)氨裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)料(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)(he)氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)）、尿素裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)料(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（二氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)）等也(ye)常以(yi)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)為(wei)(wei)原(yuan)料(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)獲(huo)得，只是(shi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)條件不(bu)同。合成(cheng)(cheng)(cheng)氨裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)制(zhi)(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)是(shi)以(yi)獲(huo)得氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)(wei)主，并在(zai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)時通過(guo)(guo)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)加(jia)入而帶入氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，最終獲(huo)得氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)(he)氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)呈一(yi)(yi)定比例的(de)(de)(de)(de)混合氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體。而甲醇裝(zhuang)置(zhi)則以(yi)獲(huo)得一(yi)(yi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)為(wei)(wei)主，因(yin)此氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)時以(yi)添加(jia)純氧(yang)(yang)(yang)為(wei)(wei)主，以(yi)減少(shao)或避免氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai)。在(zai)合成(cheng)(cheng)(cheng)氨裝(zhuang)置(zhi)一(yi)(yi)節中(zhong)，沒(mei)有提(ti)及造氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)(gong)段，是(shi)因(yin)為(wei)(wei)其(qi)造氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)(gong)段的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)程與(yu)這里類似。典型(xing)的(de)(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)制(zhi)(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)(gong)藝流(liu)程示意圖如(ru)圖2.28所示。原(yuan)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)經過(guo)(guo)稱(cheng)重送至(zhi)磨(mo)(mo)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)機，磨(mo)(mo)至(zhi)需要的(de)(de)(de)(de)顆粒(li)后送至(zhi)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)漿槽，與(yu)水(shui)(shui)(shui)混合后即(ji)形成(cheng)(cheng)(cheng)水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)漿。水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)漿經泵(beng)加(jia)壓后送往(wang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐。與(yu)高(gao)(gao)(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)(hua)(hua)爐反(fan)應(ying)室。洗滌(di)器(qi)下(xia)部出(chu)來的(de)(de)(de)(de)黑(hei)水(shui)(shui)(shui)進固體分(fen)離(li)器(qi)，液體部分(fen)（黑(hei)水(shui)(shui)(shui)）進灰(hui)水(shui)(shui)(shui)處理系統。除了來自洗滌(di)器(qi)的(de)(de)(de)(de)黑(hei)水(shui)(shui)(shui)外，還有其(qi)他分(fen)離(li)器(qi)等產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)黑(hei)水(shui)(shui)(shui)，這些黑(hei)水(shui)(shui)(shui)也(ye)將被送往(wang)灰(hui)水(shui)(shui)(shui)處理系統。

 2. 變換和凈化 

   凈化(hua)工段主要(yao)包括變換(huan)和脫硫(liu)、脫碳(tan)兩部分，但有些裝(zhuang)置也包含硫(liu)回收(shou)部分。變換(huan)的目的是(shi)(shi)調節(jie)煤(mei)氣中(zhong)的一氧化(hua)碳(tan)含量，以獲(huo)得甲醇(chun)合成需(xu)要(yao)的一氧化(hua)碳(tan)與氫氣的比例。脫硫(liu)的目的是(shi)(shi)因為硫(liu)會(hui)導(dao)致甲醇(chun)合成的催化(hua)劑(ji)中(zhong)毒。變換(huan)及凈化(hua)的簡單(dan)工藝流程見圖2.29。氣化(hua)工段過來(lai)的水(shui)煤(mei)氣首(shou)先進(jin)入(ru)預變換(huan)爐(lu)，出(chu)爐(lu)后進(jin)入(ru)另(ling)一個變換(huan)爐(lu)，變換(huan)后經過多次換(huan)熱(re)(re)和氣液分離后，與未(wei)變換(huan)的煤(mei)氣合并，經熱(re)(re)回收(shou)、冷(leng)卻。

 3. 合成 

   低(di)壓(ya)(ya)(ya)法合(he)(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)工(gong)藝流(liu)程示(shi)意圖(tu)如圖(tu)2.30所(suo)示(shi)。凈(jing)化后(hou)(hou)(hou)的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體送(song)至聯合(he)(he)(he)(he)(he)(he)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)機的(de)(de)合(he)(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)段壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)后(hou)(hou)(hou)，與甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)分(fen)離器(qi)(qi)(qi)(qi)來的(de)(de)循(xun)(xun)環(huan)(huan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)混(hun)合(he)(he)(he)(he)(he)(he)，進入循(xun)(xun)環(huan)(huan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)段。經(jing)循(xun)(xun)環(huan)(huan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)機升壓(ya)(ya)(ya)后(hou)(hou)(hou)送(song)至合(he)(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)換(huan)(huan)熱(re)器(qi)(qi)(qi)(qi)進行(xing)逐級換(huan)(huan)熱(re)，送(song)入合(he)(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)塔(ta)進行(xing)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)合(he)(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)。出塔(ta)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)經(jing)合(he)(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)換(huan)(huan)熱(re)器(qi)(qi)(qi)(qi)回(hui)收熱(re)量后(hou)(hou)(hou)進入水(shui)(shui)冷器(qi)(qi)(qi)(qi)，經(jing)水(shui)(shui)冷后(hou)(hou)(hou)出塔(ta)，同時生(sheng)成(cheng)(cheng)的(de)(de)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)和(he)水(shui)(shui)，在此(ci)得以(yi)冷凝。經(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)分(fen)離器(qi)(qi)(qi)(qi)分(fen)離液相(xiang)（甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)和(he)水(shui)(shui)）后(hou)(hou)(hou)，未反應(ying)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體返回(hui)聯合(he)(he)(he)(he)(he)(he)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)機，經(jing)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)后(hou)(hou)(hou)循(xun)(xun)環(huan)(huan)使用(yong)。為防止惰性(xing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體在系統中積累(lei)，要從系統中排(pai)出弛放氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。由甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)分(fen)離器(qi)(qi)(qi)(qi)分(fen)離出的(de)(de)粗甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)，減壓(ya)(ya)(ya)后(hou)(hou)(hou)進入閃蒸(zheng)(zheng)槽閃蒸(zheng)(zheng)，以(yi)除(chu)去(qu)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)中的(de)(de)大部分(fen)溶解氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，然后(hou)(hou)(hou)送(song)至甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)精餾工(gong)段。閃蒸(zheng)(zheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)經(jing)壓(ya)(ya)(ya)力調(diao)節后(hou)(hou)(hou)用(yong)作(zuo)燃料。合(he)(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)反應(ying)熱(re)通過合(he)(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)塔(ta)殼側的(de)(de)沸(fei)騰水(shui)(shui)的(de)(de)飽和(he)蒸(zheng)(zheng)汽帶走。

 4. 精(jing)餾 

   在(zai)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)合成(cheng)時，因合成(cheng)條(tiao)件及催化劑性能等(deng)因素的影(ying)響(xiang)，在(zai)產生(sheng)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)反應(ying)的同時，還伴(ban)隨著一(yi)系(xi)列的副反應(ying)。所(suo)得產品除甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)外，還有(you)水、醚、醛(quan)、酮、酯、烷(wan)烴、有(you)機(ji)酸等(deng)幾十種有(you)機(ji)雜(za)質。所(suo)以，粗甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)需(xu)進(jin)行精餾提純。甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)精餾工藝流程示意圖如圖2.31所(suo)示。

   粗(cu)甲(jia)(jia)醇(chun)經(jing)預熱后(hou)入預精(jing)(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)，該(gai)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)主要是將二甲(jia)(jia)醚等(deng)低(di)沸(fei)(fei)點餾(liu)分(fen)從(cong)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)分(fen)離。低(di)沸(fei)(fei)點餾(liu)分(fen)不凝(ning)氣(qi)體(ti)(ti)從(cong)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)排出，送(song)(song)至燃料氣(qi)系(xi)統。塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)底(di)的(de)液體(ti)(ti)由預精(jing)(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)底(di)泵升(sheng)壓(ya)(ya)(ya)后(hou)送(song)(song)入加(jia)(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)進行蒸(zheng)餾(liu)。加(jia)(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)氣(qi)體(ti)(ti)被(bei)冷凝(ning)后(hou)，一(yi)(yi)部(bu)分(fen)作(zuo)(zuo)為(wei)精(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)加(jia)(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)回(hui)流，另(ling)一(yi)(yi)部(bu)分(fen)作(zuo)(zuo)為(wei)精(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)產品(pin)送(song)(song)至精(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)儲罐。加(jia)(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)底(di)的(de)精(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)液體(ti)(ti)，靠自(zi)身壓(ya)(ya)(ya)力送(song)(song)入常(chang)壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)進一(yi)(yi)步精(jing)(jing)餾(liu)。常(chang)壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)部(bu)蒸(zheng)汽經(jing)冷凝(ning)器冷凝(ning)后(hou)，部(bu)分(fen)作(zuo)(zuo)為(wei)回(hui)流液返回(hui)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)內，部(bu)分(fen)作(zuo)(zuo)為(wei)精(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)產品(pin)與加(jia)(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)精(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)匯合，一(yi)(yi)起送(song)(song)至精(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)儲槽。

三、介質特點

  甲醇(chun)(chun)裝置中包(bao)含的特殊(shu)介(jie)質(zhi)有(you)：甲醇(chun)(chun)、氫氣、一氧化碳(tan)、二(er)氧化碳(tan)、高壓氧氣、黑水(shui)等。甲醇(chun)(chun)是一種透(tou)明、無色、易燃(ran)、有(you)毒的液體，略帶(dai)酒精(jing)味(wei)。熔點為-97.8℃，沸點為64.8℃，自燃(ran)點為47℃，能(neng)與水(shui)、乙醇(chun)(chun)、乙醚、苯、

  丙酮和大多數有機溶劑相混溶，遇熱、明火(huo)或氧化(hua)劑易著(zhu)火(huo)。甲醇(chun)屬(shu)于甲B類可燃液體。按(an)GB 5044 標(biao)準甲醇(chun)屬(shu)于中度危害介質(zhi)。

四、甲(jia)醇裝置的配管設計

  主要是對塔、罐、泵、反(fan)應(ying)器等設備的配管設計。