一、裝(zhuang)置簡介(jie)
甲(jia)醇(chun)是(shi)(shi)重(zhong)要有(you)機化(hua)(hua)工(gong)(gong)原(yuan)(yuan)料(liao)和優(you)質燃料(liao)，廣泛應用(yong)于(yu)精細(xi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)、塑(su)料(liao)、醫藥(yao)、化(hua)(hua)肥等領域。甲(jia)醇(chun)也是(shi)(shi)一(yi)種重(zhong)要的(de)有(you)機溶劑，其溶解(jie)性(xing)能優(you)于(yu)乙醇(chun)，可用(yong)于(yu)調制涂(tu)料(liao)。甲(jia)醇(chun)還是(shi)(shi)一(yi)種很有(you)前(qian)景的(de)清潔(jie)能源。現代大型工(gong)(gong)業(ye)化(hua)(hua)制甲(jia)醇(chun)的(de)生(sheng)(sheng)產(chan)裝置(zhi)，原(yuan)(yuan)料(liao)氣(qi)(qi)(qi)的(de)制取既(ji)可以煤(mei)(mei)(mei)（固體(ti)(ti)）作原(yuan)(yuan)料(liao)，也可以油品（液體(ti)(ti)）或燃料(liao)氣(qi)(qi)(qi)（氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)）作原(yuan)(yuan)料(liao)。不同的(de)原(yuan)(yuan)料(liao)，其生(sheng)(sheng)產(chan)方法和生(sheng)(sheng)產(chan)工(gong)(gong)藝大不相同。對于(yu)我國，煤(mei)(mei)(mei)炭儲(chu)(chu)量遠大于(yu)石(shi)油、天然(ran)氣(qi)(qi)(qi)儲(chu)(chu)量，因此，這(zhe)里就(jiu)以煤(mei)(mei)(mei)作原(yuan)(yuan)料(liao)為(wei)例進行(xing)介紹，圖2.27所示為(wei)煤(mei)(mei)(mei)化(hua)(hua)工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝流(liu)程框圖。以煤(mei)(mei)(mei)為(wei)原(yuan)(yuan)料(liao)制甲(jia)醇(chun)，首先(xian)是(shi)(shi)將煤(mei)(mei)(mei)進行(xing)氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)，即煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)過程。目前(qian)，煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)的(de)生(sheng)(sheng)產(chan)工(gong)(gong)藝有(you)多(duo)種，包括塊煤(mei)(mei)(mei)或小顆粒煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)藝、粉煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)藝和水(shui)煤(mei)(mei)(mei)漿氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)藝等。其中(zhong)以水(shui)煤(mei)(mei)(mei)漿氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)藝最為(wei)成(cheng)熟，這(zhe)里以目前(qian)應用(yong)最多(duo)的(de)ICI低壓(ya)合成(cheng)工(gong)(gong)藝為(wei)例進行(xing)介紹。
二、典型甲醇裝置的工(gong)藝及特點
一(yi)般情況下，甲醇(chun)的生產(chan)過程主要分為造(zao)氣、變換和(he)凈(jing)化(hua)、合成、精餾四個(ge)工段。
1. 造(zao)氣
目(mu)前應用(yong)較多的(de)(de)(de)造(zao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)方法是(shi)：先將煤(mei)(mei)研磨(mo)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)煤(mei)(mei)粉(fen)，然(ran)后(hou)(hou)摻(chan)水(shui)(shui)(shui)(shui)制(zhi)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)水(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)漿。水(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)漿通過泵提升(sheng)壓力，然(ran)后(hou)(hou)通過噴(pen)嘴在(zai)(zai)高(gao)(gao)速(su)氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)流的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)下(xia)噴(pen)入(ru)(ru)(ru)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)爐(lu)。氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)霧(wu)狀水(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)漿在(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)爐(lu)內受高(gao)(gao)溫(wen)的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)，迅速(su)經(jing)(jing)歷著(zhu)預熱、水(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)蒸發、煤(mei)(mei)的(de)(de)(de)干餾、揮發物(wu)的(de)(de)(de)裂解燃燒以(yi)(yi)及碳的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)等(deng)一系(xi)列復雜的(de)(de)(de)物(wu)理(li)和(he)化(hua)學過程(cheng)，最(zui)后(hou)(hou)生成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)以(yi)(yi)一氧(yang)(yang)化(hua)碳、氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)碳和(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為主(zhu)的(de)(de)(de)濕煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)氨裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)原料氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)）、尿(niao)素裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)原料氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)碳）等(deng)也(ye)常以(yi)(yi)煤(mei)(mei)為原料氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)獲得，只(zhi)是(shi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)的(de)(de)(de)條件不同(tong)。合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)氨裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)煤(mei)(mei)制(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)是(shi)以(yi)(yi)獲得氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為主(zhu)，并在(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)時(shi)通過空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)加入(ru)(ru)(ru)而帶入(ru)(ru)(ru)氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，最(zui)終獲得氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)呈一定(ding)比(bi)例的(de)(de)(de)混合(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)。而甲醇裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)則(ze)以(yi)(yi)獲得一氧(yang)(yang)化(hua)碳為主(zhu)，因(yin)此氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)時(shi)以(yi)(yi)添加純氧(yang)(yang)為主(zhu)，以(yi)(yi)減(jian)少(shao)或避免氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)。在(zai)(zai)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)氨裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)一節中(zhong)，沒有提及造(zao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)段，是(shi)因(yin)為其(qi)造(zao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)段的(de)(de)(de)過程(cheng)與(yu)這(zhe)(zhe)里類似。典型的(de)(de)(de)煤(mei)(mei)制(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)藝流程(cheng)示(shi)意圖如圖2.28所示(shi)。原煤(mei)(mei)經(jing)(jing)過稱(cheng)重(zhong)送(song)(song)至磨(mo)煤(mei)(mei)機，磨(mo)至需要的(de)(de)(de)顆粒后(hou)(hou)送(song)(song)至煤(mei)(mei)漿槽，與(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)混合(he)(he)后(hou)(hou)即形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)水(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)漿。水(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)漿經(jing)(jing)泵加壓后(hou)(hou)送(song)(song)往(wang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)爐(lu)。與(yu)高(gao)(gao)壓氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)經(jing)(jing)噴(pen)嘴混合(he)(he)進入(ru)(ru)(ru)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)爐(lu)反應室。洗(xi)滌器下(xia)部(bu)出來的(de)(de)(de)黑(hei)水(shui)(shui)(shui)(shui)進固體(ti)(ti)分(fen)離器，液體(ti)(ti)部(bu)分(fen)（黑(hei)水(shui)(shui)(shui)(shui)）進灰水(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)系(xi)統。除了來自洗(xi)滌器的(de)(de)(de)黑(hei)水(shui)(shui)(shui)(shui)外，還有其(qi)他分(fen)離器等(deng)產生的(de)(de)(de)黑(hei)水(shui)(shui)(shui)(shui)，這(zhe)(zhe)些黑(hei)水(shui)(shui)(shui)(shui)也(ye)將被送(song)(song)往(wang)灰水(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)理(li)系(xi)統。
2. 變換和(he)凈化
凈(jing)化(hua)工段(duan)主(zhu)要包括變換(huan)(huan)(huan)(huan)和脫硫(liu)、脫碳兩部分(fen)，但(dan)有些裝置也(ye)包含硫(liu)回收部分(fen)。變換(huan)(huan)(huan)(huan)的目的是(shi)調節(jie)煤氣中的一(yi)(yi)氧化(hua)碳含量(liang)，以獲得甲(jia)醇合(he)成(cheng)(cheng)需要的一(yi)(yi)氧化(hua)碳與氫氣的比例。脫硫(liu)的目的是(shi)因為硫(liu)會(hui)導致甲(jia)醇合(he)成(cheng)(cheng)的催化(hua)劑中毒。變換(huan)(huan)(huan)(huan)及凈(jing)化(hua)的簡單工藝流程見圖2.29。氣化(hua)工段(duan)過(guo)來的水煤氣首先進入(ru)預變換(huan)(huan)(huan)(huan)爐，出爐后(hou)進入(ru)另一(yi)(yi)個變換(huan)(huan)(huan)(huan)爐，變換(huan)(huan)(huan)(huan)后(hou)經(jing)過(guo)多次換(huan)(huan)(huan)(huan)熱和氣液分(fen)離后(hou)，與未變換(huan)(huan)(huan)(huan)的煤氣合(he)并，經(jing)熱回收、冷(leng)卻。
3. 合成
低壓(ya)法合(he)(he)(he)(he)(he)成甲醇(chun)(chun)工藝流程示(shi)意圖(tu)如圖(tu)2.30所示(shi)。凈化后(hou)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)送(song)至聯合(he)(he)(he)(he)(he)壓(ya)縮(suo)(suo)機的(de)(de)(de)合(he)(he)(he)(he)(he)成氣(qi)(qi)壓(ya)縮(suo)(suo)段壓(ya)縮(suo)(suo)后(hou)，與甲醇(chun)(chun)分離(li)(li)器(qi)(qi)來的(de)(de)(de)循(xun)(xun)環氣(qi)(qi)混合(he)(he)(he)(he)(he)，進入(ru)循(xun)(xun)環氣(qi)(qi)壓(ya)縮(suo)(suo)段。經(jing)(jing)循(xun)(xun)環氣(qi)(qi)壓(ya)縮(suo)(suo)機升(sheng)壓(ya)后(hou)送(song)至合(he)(he)(he)(he)(he)成氣(qi)(qi)換熱(re)器(qi)(qi)進行逐(zhu)級換熱(re)，送(song)入(ru)合(he)(he)(he)(he)(he)成塔進行甲醇(chun)(chun)合(he)(he)(he)(he)(he)成。出(chu)塔氣(qi)(qi)經(jing)(jing)合(he)(he)(he)(he)(he)成氣(qi)(qi)換熱(re)器(qi)(qi)回收熱(re)量后(hou)進入(ru)水(shui)(shui)冷(leng)器(qi)(qi)，經(jing)(jing)水(shui)(shui)冷(leng)后(hou)出(chu)塔，同時生(sheng)成的(de)(de)(de)甲醇(chun)(chun)和水(shui)(shui)，在此得以(yi)冷(leng)凝(ning)。經(jing)(jing)甲醇(chun)(chun)分離(li)(li)器(qi)(qi)分離(li)(li)液相(xiang)（甲醇(chun)(chun)和水(shui)(shui)）后(hou)，未反應(ying)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)返回聯合(he)(he)(he)(he)(he)壓(ya)縮(suo)(suo)機，經(jing)(jing)壓(ya)縮(suo)(suo)后(hou)循(xun)(xun)環使用。為防止(zhi)惰性氣(qi)(qi)體(ti)(ti)在系(xi)(xi)統中積累，要從系(xi)(xi)統中排出(chu)弛放氣(qi)(qi)。由甲醇(chun)(chun)分離(li)(li)器(qi)(qi)分離(li)(li)出(chu)的(de)(de)(de)粗甲醇(chun)(chun)，減壓(ya)后(hou)進入(ru)閃蒸(zheng)(zheng)槽閃蒸(zheng)(zheng)，以(yi)除(chu)去甲醇(chun)(chun)中的(de)(de)(de)大部(bu)分溶解氣(qi)(qi)，然后(hou)送(song)至甲醇(chun)(chun)精餾(liu)工段。閃蒸(zheng)(zheng)氣(qi)(qi)經(jing)(jing)壓(ya)力調(diao)節(jie)后(hou)用作燃(ran)料。合(he)(he)(he)(he)(he)成反應(ying)熱(re)通過合(he)(he)(he)(he)(he)成塔殼側的(de)(de)(de)沸騰水(shui)(shui)的(de)(de)(de)飽和蒸(zheng)(zheng)汽帶走。
4. 精餾
在甲(jia)(jia)醇合成(cheng)時(shi)，因合成(cheng)條件(jian)及催化(hua)劑性(xing)能等因素的(de)影(ying)響，在產(chan)生甲(jia)(jia)醇反應的(de)同時(shi)，還伴(ban)隨著一系列的(de)副反應。所得(de)產(chan)品除甲(jia)(jia)醇外，還有水、醚、醛、酮(tong)、酯、烷烴(jing)、有機酸等幾十(shi)種有機雜質。所以，粗甲(jia)(jia)醇需(xu)進行精餾提純。甲(jia)(jia)醇精餾工藝流程示(shi)(shi)意圖如圖2.31所示(shi)(shi)。
粗甲(jia)醇(chun)經(jing)預熱后(hou)入預精餾(liu)(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)，該塔(ta)(ta)主要是將二甲(jia)醚等低(di)沸(fei)點(dian)餾(liu)(liu)(liu)(liu)分(fen)(fen)(fen)從塔(ta)(ta)頂(ding)分(fen)(fen)(fen)離。低(di)沸(fei)點(dian)餾(liu)(liu)(liu)(liu)分(fen)(fen)(fen)不凝(ning)氣體從塔(ta)(ta)頂(ding)排出，送(song)至燃料(liao)氣系統。塔(ta)(ta)底(di)的(de)液(ye)體由預精餾(liu)(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)底(di)泵(beng)升壓(ya)(ya)(ya)后(hou)送(song)入加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)精餾(liu)(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)進行蒸餾(liu)(liu)(liu)(liu)。加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)精餾(liu)(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)頂(ding)氣體被冷(leng)凝(ning)后(hou)，一(yi)部(bu)分(fen)(fen)(fen)作為(wei)精甲(jia)醇(chun)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)塔(ta)(ta)的(de)回流(liu)，另一(yi)部(bu)分(fen)(fen)(fen)作為(wei)精甲(jia)醇(chun)產(chan)品(pin)送(song)至精甲(jia)醇(chun)儲罐。加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)精餾(liu)(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)底(di)的(de)精甲(jia)醇(chun)液(ye)體，靠(kao)自身壓(ya)(ya)(ya)力(li)送(song)入常(chang)壓(ya)(ya)(ya)精餾(liu)(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)進一(yi)步精餾(liu)(liu)(liu)(liu)。常(chang)壓(ya)(ya)(ya)精餾(liu)(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)頂(ding)部(bu)蒸汽經(jing)冷(leng)凝(ning)器冷(leng)凝(ning)后(hou)，部(bu)分(fen)(fen)(fen)作為(wei)回流(liu)液(ye)返(fan)回塔(ta)(ta)內，部(bu)分(fen)(fen)(fen)作為(wei)精甲(jia)醇(chun)產(chan)品(pin)與加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)塔(ta)(ta)的(de)精甲(jia)醇(chun)匯合(he)，一(yi)起(qi)送(song)至精甲(jia)醇(chun)儲槽(cao)。
三(san)、介質特點
甲醇(chun)(chun)(chun)裝置中包含的特殊介質有：甲醇(chun)(chun)(chun)、氫氣、一(yi)氧(yang)(yang)(yang)化碳(tan)、二(er)氧(yang)(yang)(yang)化碳(tan)、高壓氧(yang)(yang)(yang)氣、黑(hei)水等(deng)。甲醇(chun)(chun)(chun)是一(yi)種透(tou)明(ming)、無色、易(yi)燃(ran)、有毒的液體，略帶酒精味(wei)。熔點為(wei)(wei)-97.8℃，沸點為(wei)(wei)64.8℃，自燃(ran)點為(wei)(wei)47℃，能與水、乙(yi)醇(chun)(chun)(chun)、乙(yi)醚、苯、
丙酮(tong)和大多(duo)數有機溶劑(ji)相混溶，遇熱(re)、明(ming)火或氧化劑(ji)易著(zhu)火。甲醇屬于甲B類可燃液體(ti)。按GB 5044 標準甲醇屬于中(zhong)度危害介質。
四、甲(jia)醇裝置的配管設計(ji)
主要是(shi)對塔、罐、泵、反應器等設備的配管設計。
