一、裝置(zhi)簡介(jie)
甲(jia)醇(chun)(chun)是(shi)(shi)重要有機化(hua)(hua)工(gong)(gong)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)和優(you)質(zhi)燃(ran)料(liao)(liao)，廣泛應用(yong)(yong)于(yu)精細(xi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)、塑料(liao)(liao)、醫(yi)藥、化(hua)(hua)肥等領域。甲(jia)醇(chun)(chun)也是(shi)(shi)一種重要的(de)(de)有機溶(rong)劑(ji)，其溶(rong)解性(xing)能(neng)優(you)于(yu)乙(yi)醇(chun)(chun)，可(ke)用(yong)(yong)于(yu)調制(zhi)涂料(liao)(liao)。甲(jia)醇(chun)(chun)還是(shi)(shi)一種很有前(qian)景的(de)(de)清潔能(neng)源(yuan)。現(xian)代大型(xing)工(gong)(gong)業(ye)化(hua)(hua)制(zhi)甲(jia)醇(chun)(chun)的(de)(de)生(sheng)產裝置，原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)制(zhi)取既(ji)可(ke)以(yi)煤（固體）作原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)，也可(ke)以(yi)油(you)品（液體）或燃(ran)料(liao)(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體）作原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)。不(bu)同(tong)的(de)(de)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)，其生(sheng)產方法(fa)和生(sheng)產工(gong)(gong)藝(yi)(yi)大不(bu)相同(tong)。對于(yu)我國，煤炭儲(chu)量(liang)遠大于(yu)石(shi)油(you)、天然氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)儲(chu)量(liang)，因此(ci)，這里就以(yi)煤作原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)為(wei)例進行(xing)介(jie)紹，圖2.27所示為(wei)煤化(hua)(hua)工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)流(liu)程(cheng)框圖。以(yi)煤為(wei)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)制(zhi)甲(jia)醇(chun)(chun)，首(shou)先是(shi)(shi)將(jiang)煤進行(xing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)，即煤氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)過程(cheng)。目前(qian)，煤氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)的(de)(de)生(sheng)產工(gong)(gong)藝(yi)(yi)有多種，包括塊煤或小(xiao)顆粒煤氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)、粉煤氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)和水(shui)煤漿氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)等。其中以(yi)水(shui)煤漿氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)最為(wei)成熟，這里以(yi)目前(qian)應用(yong)(yong)最多的(de)(de)ICI低壓合成工(gong)(gong)藝(yi)(yi)為(wei)例進行(xing)介(jie)紹。
二、典型甲(jia)醇裝(zhuang)置的(de)工(gong)藝及特點
一般情況下，甲醇的生(sheng)產過程主要分(fen)為造(zao)氣(qi)、變換(huan)和(he)凈化、合成、精(jing)餾四(si)個工(gong)段(duan)。
1. 造氣
目前應(ying)用較(jiao)多(duo)的(de)(de)造氣(qi)(qi)(qi)(qi)方法是：先將(jiang)煤(mei)(mei)研磨(mo)成(cheng)煤(mei)(mei)粉，然(ran)后(hou)(hou)摻水(shui)(shui)(shui)制成(cheng)水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)漿。水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)漿通過泵提升壓力(li)，然(ran)后(hou)(hou)通過噴嘴在(zai)高速氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)流(liu)的(de)(de)作用下噴入(ru)氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐。氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)霧狀(zhuang)水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)漿在(zai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐內受高溫的(de)(de)作用，迅速經(jing)歷著預熱、水(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)蒸發、煤(mei)(mei)的(de)(de)干餾、揮(hui)發物(wu)的(de)(de)裂解燃燒以(yi)(yi)及碳(tan)的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)等(deng)一(yi)系(xi)列復雜的(de)(de)物(wu)理和(he)化(hua)(hua)學過程，最后(hou)(hou)生成(cheng)以(yi)(yi)一(yi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)、氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)、二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)和(he)水(shui)(shui)(shui)蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)(wei)主的(de)(de)濕(shi)煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)。合(he)成(cheng)氨裝(zhuang)(zhuang)置的(de)(de)原料氣(qi)(qi)(qi)(qi)（氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)）、尿(niao)素裝(zhuang)(zhuang)置的(de)(de)原料氣(qi)(qi)(qi)(qi)（二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)）等(deng)也(ye)常(chang)以(yi)(yi)煤(mei)(mei)為(wei)(wei)原料氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)獲得(de)，只是氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)的(de)(de)條(tiao)件(jian)不同。合(he)成(cheng)氨裝(zhuang)(zhuang)置的(de)(de)煤(mei)(mei)制氣(qi)(qi)(qi)(qi)是以(yi)(yi)獲得(de)氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)(wei)主，并在(zai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)時通過空氣(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)加入(ru)而帶入(ru)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)，最終(zhong)獲得(de)氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)呈一(yi)定比例的(de)(de)混(hun)合(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體。而甲醇裝(zhuang)(zhuang)置則以(yi)(yi)獲得(de)一(yi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)為(wei)(wei)主，因(yin)此氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)時以(yi)(yi)添加純氧(yang)(yang)為(wei)(wei)主，以(yi)(yi)減(jian)少或避(bi)免(mian)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)存在(zai)。在(zai)合(he)成(cheng)氨裝(zhuang)(zhuang)置一(yi)節中，沒有提及造氣(qi)(qi)(qi)(qi)工段，是因(yin)為(wei)(wei)其造氣(qi)(qi)(qi)(qi)工段的(de)(de)過程與這(zhe)里類似。典型(xing)的(de)(de)煤(mei)(mei)制氣(qi)(qi)(qi)(qi)工藝流(liu)程示意圖如圖2.28所示。原煤(mei)(mei)經(jing)過稱重(zhong)送(song)至(zhi)(zhi)磨(mo)煤(mei)(mei)機，磨(mo)至(zhi)(zhi)需(xu)要的(de)(de)顆(ke)粒后(hou)(hou)送(song)至(zhi)(zhi)煤(mei)(mei)漿槽，與水(shui)(shui)(shui)混(hun)合(he)后(hou)(hou)即形成(cheng)水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)漿。水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)漿經(jing)泵加壓后(hou)(hou)送(song)往(wang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐。與高壓氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)經(jing)噴嘴混(hun)合(he)進(jin)入(ru)氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐反(fan)應(ying)室。洗滌器(qi)(qi)下部(bu)出來的(de)(de)黑(hei)水(shui)(shui)(shui)進(jin)固體分(fen)(fen)離器(qi)(qi)，液體部(bu)分(fen)(fen)（黑(hei)水(shui)(shui)(shui)）進(jin)灰(hui)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理系(xi)統。除了來自洗滌器(qi)(qi)的(de)(de)黑(hei)水(shui)(shui)(shui)外(wai)，還有其他分(fen)(fen)離器(qi)(qi)等(deng)產生的(de)(de)黑(hei)水(shui)(shui)(shui)，這(zhe)些黑(hei)水(shui)(shui)(shui)也(ye)將(jiang)被送(song)往(wang)灰(hui)水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)理系(xi)統。
2. 變換和凈(jing)化
凈(jing)化(hua)(hua)工(gong)段主(zhu)要(yao)包括變(bian)換(huan)(huan)(huan)和脫(tuo)硫(liu)、脫(tuo)碳(tan)兩部分，但有些(xie)裝(zhuang)置也包含硫(liu)回收(shou)部分。變(bian)換(huan)(huan)(huan)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是調節煤(mei)氣中(zhong)的(de)(de)一氧化(hua)(hua)碳(tan)含量(liang)，以(yi)獲得(de)甲醇合(he)成需要(yao)的(de)(de)一氧化(hua)(hua)碳(tan)與氫(qing)氣的(de)(de)比例。脫(tuo)硫(liu)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是因為硫(liu)會(hui)導致甲醇合(he)成的(de)(de)催化(hua)(hua)劑中(zhong)毒。變(bian)換(huan)(huan)(huan)及凈(jing)化(hua)(hua)的(de)(de)簡單工(gong)藝流(liu)程(cheng)見圖(tu)2.29。氣化(hua)(hua)工(gong)段過來的(de)(de)水(shui)煤(mei)氣首先進(jin)(jin)入(ru)預變(bian)換(huan)(huan)(huan)爐，出爐后(hou)進(jin)(jin)入(ru)另一個變(bian)換(huan)(huan)(huan)爐，變(bian)換(huan)(huan)(huan)后(hou)經(jing)過多(duo)次換(huan)(huan)(huan)熱和氣液分離后(hou)，與未變(bian)換(huan)(huan)(huan)的(de)(de)煤(mei)氣合(he)并，經(jing)熱回收(shou)、冷卻。
3. 合成(cheng)
低(di)壓(ya)(ya)法合(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)(chun)工(gong)藝(yi)流程(cheng)示(shi)意圖(tu)如(ru)圖(tu)2.30所示(shi)。凈化后(hou)(hou)(hou)(hou)(hou)的氣(qi)(qi)(qi)體(ti)送(song)至聯(lian)合(he)(he)(he)(he)(he)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)機的合(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)段(duan)(duan)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)后(hou)(hou)(hou)(hou)(hou)，與甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)(chun)分離器(qi)來的循(xun)環(huan)(huan)氣(qi)(qi)(qi)混合(he)(he)(he)(he)(he)，進(jin)入(ru)(ru)循(xun)環(huan)(huan)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)段(duan)(duan)。經循(xun)環(huan)(huan)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)機升壓(ya)(ya)后(hou)(hou)(hou)(hou)(hou)送(song)至合(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)氣(qi)(qi)(qi)換(huan)熱(re)器(qi)進(jin)行逐級換(huan)熱(re)，送(song)入(ru)(ru)合(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)塔(ta)(ta)進(jin)行甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)(chun)合(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)。出(chu)塔(ta)(ta)氣(qi)(qi)(qi)經合(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)氣(qi)(qi)(qi)換(huan)熱(re)器(qi)回(hui)收熱(re)量后(hou)(hou)(hou)(hou)(hou)進(jin)入(ru)(ru)水(shui)冷器(qi)，經水(shui)冷后(hou)(hou)(hou)(hou)(hou)出(chu)塔(ta)(ta)，同時生成(cheng)的甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)(chun)和(he)水(shui)，在此得(de)以(yi)冷凝。經甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)(chun)分離器(qi)分離液相（甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)(chun)和(he)水(shui)）后(hou)(hou)(hou)(hou)(hou)，未反應氣(qi)(qi)(qi)體(ti)返回(hui)聯(lian)合(he)(he)(he)(he)(he)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)機，經壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)后(hou)(hou)(hou)(hou)(hou)循(xun)環(huan)(huan)使用(yong)。為防止惰性氣(qi)(qi)(qi)體(ti)在系統中積累，要從(cong)系統中排出(chu)弛放氣(qi)(qi)(qi)。由甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)(chun)分離器(qi)分離出(chu)的粗甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)(chun)，減壓(ya)(ya)后(hou)(hou)(hou)(hou)(hou)進(jin)入(ru)(ru)閃蒸槽(cao)閃蒸，以(yi)除去甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)(chun)中的大部分溶(rong)解氣(qi)(qi)(qi)，然后(hou)(hou)(hou)(hou)(hou)送(song)至甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)(chun)精餾工(gong)段(duan)(duan)。閃蒸氣(qi)(qi)(qi)經壓(ya)(ya)力調節后(hou)(hou)(hou)(hou)(hou)用(yong)作燃料。合(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)反應熱(re)通(tong)過合(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)塔(ta)(ta)殼側的沸騰(teng)水(shui)的飽(bao)和(he)蒸汽(qi)帶走。
4. 精(jing)餾
在(zai)甲(jia)(jia)醇合成時，因合成條件及催化劑性能等因素的(de)影響，在(zai)產生甲(jia)(jia)醇反(fan)應的(de)同(tong)時，還伴隨著一系列(lie)的(de)副(fu)反(fan)應。所得產品(pin)除甲(jia)(jia)醇外，還有水、醚、醛、酮、酯、烷烴、有機酸等幾十種(zhong)有機雜質。所以，粗甲(jia)(jia)醇需進行精(jing)餾提純。甲(jia)(jia)醇精(jing)餾工藝流程(cheng)示(shi)意圖如圖2.31所示(shi)。
粗甲(jia)醇(chun)(chun)經預(yu)熱(re)后(hou)(hou)(hou)入預(yu)精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)，該(gai)塔(ta)(ta)(ta)(ta)主要是(shi)將二甲(jia)醚等(deng)低沸(fei)點餾(liu)分(fen)(fen)(fen)從(cong)塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)(ding)分(fen)(fen)(fen)離。低沸(fei)點餾(liu)分(fen)(fen)(fen)不(bu)凝氣(qi)體從(cong)塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)(ding)排出，送至燃料氣(qi)系統。塔(ta)(ta)(ta)(ta)底的液(ye)(ye)體由(you)預(yu)精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)底泵升壓后(hou)(hou)(hou)送入加壓精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)進行蒸餾(liu)。加壓精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)(ding)氣(qi)體被(bei)冷(leng)凝后(hou)(hou)(hou)，一(yi)部(bu)分(fen)(fen)(fen)作(zuo)為(wei)精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)甲(jia)醇(chun)(chun)加壓塔(ta)(ta)(ta)(ta)的回流(liu)，另一(yi)部(bu)分(fen)(fen)(fen)作(zuo)為(wei)精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)甲(jia)醇(chun)(chun)產品送至精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)甲(jia)醇(chun)(chun)儲罐。加壓精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)底的精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)甲(jia)醇(chun)(chun)液(ye)(ye)體，靠自身壓力送入常(chang)壓精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)進一(yi)步(bu)精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)餾(liu)。常(chang)壓精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)(ding)部(bu)蒸汽經冷(leng)凝器冷(leng)凝后(hou)(hou)(hou)，部(bu)分(fen)(fen)(fen)作(zuo)為(wei)回流(liu)液(ye)(ye)返回塔(ta)(ta)(ta)(ta)內，部(bu)分(fen)(fen)(fen)作(zuo)為(wei)精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)甲(jia)醇(chun)(chun)產品與加壓塔(ta)(ta)(ta)(ta)的精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)甲(jia)醇(chun)(chun)匯合，一(yi)起送至精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)甲(jia)醇(chun)(chun)儲槽(cao)。
三(san)、介質(zhi)特(te)點
甲醇裝(zhuang)置中包含的特殊介質有(you)：甲醇、氫氣、一氧化(hua)碳、二(er)氧化(hua)碳、高壓氧氣、黑水等。甲醇是一種透(tou)明、無色、易燃(ran)、有(you)毒的液體(ti)，略帶酒精(jing)味(wei)。熔(rong)點為-97.8℃，沸點為64.8℃，自(zi)燃(ran)點為47℃，能與水、乙(yi)醇、乙(yi)醚、苯、
丙(bing)酮和(he)大多數有機溶劑相混溶，遇熱、明火或(huo)氧化(hua)劑易(yi)著火。甲醇(chun)屬于甲B類可燃液體。按GB 5044 標準甲醇(chun)屬于中度危(wei)害介質。
四、甲醇(chun)裝置的配管設計
主要是對塔(ta)、罐、泵、反應器等設備的配管(guan)設計。
