一、裝置簡介(jie)
甲醇(chun)是(shi)重(zhong)要有(you)機(ji)化(hua)(hua)工(gong)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)和(he)(he)優質燃(ran)料(liao)(liao)，廣(guang)泛應(ying)用(yong)于(yu)精細化(hua)(hua)工(gong)、塑料(liao)(liao)、醫藥、化(hua)(hua)肥等(deng)領域。甲醇(chun)也是(shi)一種重(zhong)要的(de)有(you)機(ji)溶劑，其溶解性能優于(yu)乙醇(chun)，可(ke)(ke)用(yong)于(yu)調制(zhi)涂(tu)料(liao)(liao)。甲醇(chun)還是(shi)一種很(hen)有(you)前(qian)景(jing)的(de)清潔能源(yuan)。現代大型工(gong)業化(hua)(hua)制(zhi)甲醇(chun)的(de)生(sheng)產裝置，原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)氣(qi)(qi)(qi)的(de)制(zhi)取既可(ke)(ke)以(yi)(yi)煤(mei)(mei)（固體(ti)(ti)）作(zuo)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)，也可(ke)(ke)以(yi)(yi)油品（液體(ti)(ti)）或燃(ran)料(liao)(liao)氣(qi)(qi)(qi)（氣(qi)(qi)(qi)體(ti)(ti)）作(zuo)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)。不(bu)同的(de)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)，其生(sheng)產方法和(he)(he)生(sheng)產工(gong)藝(yi)大不(bu)相同。對于(yu)我國，煤(mei)(mei)炭儲(chu)量(liang)遠大于(yu)石油、天(tian)然氣(qi)(qi)(qi)儲(chu)量(liang)，因此，這里(li)就以(yi)(yi)煤(mei)(mei)作(zuo)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)為(wei)(wei)例進行(xing)(xing)介紹，圖2.27所示為(wei)(wei)煤(mei)(mei)化(hua)(hua)工(gong)工(gong)藝(yi)流程框圖。以(yi)(yi)煤(mei)(mei)為(wei)(wei)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)制(zhi)甲醇(chun)，首(shou)先是(shi)將煤(mei)(mei)進行(xing)(xing)氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)，即煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)過程。目(mu)(mu)前(qian)，煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)的(de)生(sheng)產工(gong)藝(yi)有(you)多種，包(bao)括塊煤(mei)(mei)或小顆粒煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)藝(yi)、粉(fen)煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)藝(yi)和(he)(he)水(shui)煤(mei)(mei)漿(jiang)氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)藝(yi)等(deng)。其中(zhong)以(yi)(yi)水(shui)煤(mei)(mei)漿(jiang)氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)藝(yi)最為(wei)(wei)成(cheng)(cheng)熟，這里(li)以(yi)(yi)目(mu)(mu)前(qian)應(ying)用(yong)最多的(de)ICI低壓合成(cheng)(cheng)工(gong)藝(yi)為(wei)(wei)例進行(xing)(xing)介紹。
二、典(dian)型甲醇裝置的工(gong)藝(yi)及(ji)特點
一般情況(kuang)下，甲醇的生產過程主要分(fen)為(wei)造氣、變(bian)換和凈化、合成、精餾(liu)四(si)個工段。
1. 造氣
目前應用較多的(de)(de)(de)(de)造氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)方法是(shi)：先將煤研磨成(cheng)煤粉，然后(hou)(hou)摻水(shui)(shui)(shui)制(zhi)成(cheng)水(shui)(shui)(shui)煤漿。水(shui)(shui)(shui)煤漿通過(guo)(guo)泵提升壓(ya)力，然后(hou)(hou)通過(guo)(guo)噴(pen)(pen)嘴(zui)在(zai)(zai)高(gao)速(su)氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)流(liu)的(de)(de)(de)(de)作用下(xia)噴(pen)(pen)入氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)爐(lu)。氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和霧狀水(shui)(shui)(shui)煤漿在(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)爐(lu)內(nei)受高(gao)溫(wen)的(de)(de)(de)(de)作用，迅速(su)經歷著預熱、水(shui)(shui)(shui)分(fen)蒸發、煤的(de)(de)(de)(de)干餾、揮發物(wu)的(de)(de)(de)(de)裂(lie)解燃燒以(yi)(yi)及碳的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)等一(yi)系(xi)列復雜的(de)(de)(de)(de)物(wu)理和化(hua)學過(guo)(guo)程，最(zui)(zui)后(hou)(hou)生成(cheng)以(yi)(yi)一(yi)氧(yang)化(hua)碳、氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、二氧(yang)化(hua)碳和水(shui)(shui)(shui)蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)主的(de)(de)(de)(de)濕煤氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。合(he)(he)成(cheng)氨(an)(an)(an)裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)料(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)）、尿素(su)裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)料(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（二氧(yang)化(hua)碳）等也(ye)常以(yi)(yi)煤為(wei)原(yuan)料(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)獲(huo)(huo)得(de)，只是(shi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)的(de)(de)(de)(de)條件不(bu)同。合(he)(he)成(cheng)氨(an)(an)(an)裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)(de)煤制(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)是(shi)以(yi)(yi)獲(huo)(huo)得(de)氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)主，并在(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)時(shi)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(zui)(zui)終獲(huo)(huo)得(de)氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)呈一(yi)定比(bi)例的(de)(de)(de)(de)混(hun)(hun)合(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體。而甲醇裝(zhuang)置(zhi)則以(yi)(yi)獲(huo)(huo)得(de)一(yi)氧(yang)化(hua)碳為(wei)主，因此(ci)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)時(shi)以(yi)(yi)添加(jia)純氧(yang)為(wei)主，以(yi)(yi)減少(shao)或避免氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)存在(zai)(zai)。在(zai)(zai)合(he)(he)成(cheng)氨(an)(an)(an)裝(zhuang)置(zhi)一(yi)節中，沒有提及造氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工段，是(shi)因為(wei)其造氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工段的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)程與這(zhe)里類(lei)似(si)。典型的(de)(de)(de)(de)煤制(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工藝流(liu)程示(shi)意圖如圖2.28所(suo)示(shi)。原(yuan)煤經過(guo)(guo)稱重送(song)至(zhi)(zhi)磨煤機，磨至(zhi)(zhi)需要(yao)的(de)(de)(de)(de)顆粒后(hou)(hou)送(song)至(zhi)(zhi)煤漿槽，與水(shui)(shui)(shui)混(hun)(hun)合(he)(he)后(hou)(hou)即形(xing)成(cheng)水(shui)(shui)(shui)煤漿。水(shui)(shui)(shui)煤漿經泵加(jia)壓(ya)后(hou)(hou)送(song)往氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)爐(lu)。與高(gao)壓(ya)氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)經噴(pen)(pen)嘴(zui)混(hun)(hun)合(he)(he)進入氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)爐(lu)反應室。洗滌器(qi)(qi)下(xia)部出來的(de)(de)(de)(de)黑(hei)水(shui)(shui)(shui)進固體分(fen)離器(qi)(qi)，液體部分(fen)（黑(hei)水(shui)(shui)(shui)）進灰水(shui)(shui)(shui)處(chu)理系(xi)統。除了來自洗滌器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)黑(hei)水(shui)(shui)(shui)外，還有其他分(fen)離器(qi)(qi)等產(chan)生的(de)(de)(de)(de)黑(hei)水(shui)(shui)(shui)，這(zhe)些(xie)黑(hei)水(shui)(shui)(shui)也(ye)將被送(song)往灰水(shui)(shui)(shui)處(chu)理系(xi)統。
2. 變換和(he)凈(jing)化
凈化(hua)(hua)(hua)工段主要包括變(bian)(bian)換(huan)和脫硫、脫碳(tan)(tan)兩部分，但有些裝置(zhi)也(ye)包含(han)硫回(hui)收部分。變(bian)(bian)換(huan)的(de)目的(de)是調節煤(mei)氣(qi)(qi)中的(de)一(yi)氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)含(han)量，以獲得甲醇(chun)合(he)(he)成需(xu)要的(de)一(yi)氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)與(yu)(yu)氫氣(qi)(qi)的(de)比例。脫硫的(de)目的(de)是因為硫會導致甲醇(chun)合(he)(he)成的(de)催化(hua)(hua)(hua)劑中毒。變(bian)(bian)換(huan)及(ji)凈化(hua)(hua)(hua)的(de)簡單工藝(yi)流程見(jian)圖2.29。氣(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)工段過(guo)(guo)來的(de)水煤(mei)氣(qi)(qi)首先進(jin)(jin)入預變(bian)(bian)換(huan)爐，出爐后進(jin)(jin)入另一(yi)個變(bian)(bian)換(huan)爐，變(bian)(bian)換(huan)后經過(guo)(guo)多次(ci)換(huan)熱(re)和氣(qi)(qi)液(ye)分離(li)后，與(yu)(yu)未(wei)變(bian)(bian)換(huan)的(de)煤(mei)氣(qi)(qi)合(he)(he)并，經熱(re)回(hui)收、冷卻。
3. 合成
低壓(ya)法合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)甲(jia)醇(chun)工藝流程示(shi)意(yi)圖(tu)如圖(tu)2.30所(suo)示(shi)。凈(jing)化(hua)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)體送(song)至聯合(he)(he)(he)壓(ya)縮(suo)機(ji)的(de)(de)(de)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)壓(ya)縮(suo)段(duan)(duan)壓(ya)縮(suo)后(hou)(hou)，與甲(jia)醇(chun)分(fen)(fen)離(li)器(qi)來的(de)(de)(de)循(xun)(xun)環(huan)氣(qi)(qi)混合(he)(he)(he)，進入循(xun)(xun)環(huan)氣(qi)(qi)壓(ya)縮(suo)段(duan)(duan)。經(jing)(jing)循(xun)(xun)環(huan)氣(qi)(qi)壓(ya)縮(suo)機(ji)升壓(ya)后(hou)(hou)送(song)至合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)換(huan)熱(re)器(qi)進行逐級換(huan)熱(re)，送(song)入合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)塔(ta)(ta)進行甲(jia)醇(chun)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)。出(chu)(chu)塔(ta)(ta)氣(qi)(qi)經(jing)(jing)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)換(huan)熱(re)器(qi)回收熱(re)量(liang)后(hou)(hou)進入水(shui)(shui)(shui)冷器(qi)，經(jing)(jing)水(shui)(shui)(shui)冷后(hou)(hou)出(chu)(chu)塔(ta)(ta)，同時(shi)生成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)甲(jia)醇(chun)和水(shui)(shui)(shui)，在此(ci)得(de)以(yi)(yi)冷凝(ning)。經(jing)(jing)甲(jia)醇(chun)分(fen)(fen)離(li)器(qi)分(fen)(fen)離(li)液相（甲(jia)醇(chun)和水(shui)(shui)(shui)）后(hou)(hou)，未反應氣(qi)(qi)體返回聯合(he)(he)(he)壓(ya)縮(suo)機(ji)，經(jing)(jing)壓(ya)縮(suo)后(hou)(hou)循(xun)(xun)環(huan)使用。為防止(zhi)惰(duo)性氣(qi)(qi)體在系統(tong)中積累，要從系統(tong)中排出(chu)(chu)弛放氣(qi)(qi)。由甲(jia)醇(chun)分(fen)(fen)離(li)器(qi)分(fen)(fen)離(li)出(chu)(chu)的(de)(de)(de)粗(cu)甲(jia)醇(chun)，減壓(ya)后(hou)(hou)進入閃蒸(zheng)(zheng)槽閃蒸(zheng)(zheng)，以(yi)(yi)除(chu)去(qu)甲(jia)醇(chun)中的(de)(de)(de)大部分(fen)(fen)溶解氣(qi)(qi)，然后(hou)(hou)送(song)至甲(jia)醇(chun)精餾工段(duan)(duan)。閃蒸(zheng)(zheng)氣(qi)(qi)經(jing)(jing)壓(ya)力調節后(hou)(hou)用作燃料。合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)反應熱(re)通過合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)塔(ta)(ta)殼側的(de)(de)(de)沸騰(teng)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)飽和蒸(zheng)(zheng)汽帶走。
4. 精(jing)餾
在甲醇合成時，因(yin)合成條(tiao)件及催(cui)化劑性(xing)能等因(yin)素的(de)(de)影響，在產生甲醇反應的(de)(de)同時，還伴隨著一系列的(de)(de)副反應。所(suo)得產品(pin)除甲醇外，還有水、醚、醛、酮、酯、烷烴、有機(ji)酸等幾十種有機(ji)雜(za)質。所(suo)以，粗甲醇需(xu)進行精(jing)餾提純。甲醇精(jing)餾工(gong)藝流程示意圖如圖2.31所(suo)示。
粗甲(jia)(jia)(jia)(jia)醇經(jing)預熱(re)后入(ru)預精(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)，該塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)主(zhu)要是(shi)將二甲(jia)(jia)(jia)(jia)醚等低(di)沸(fei)點餾(liu)(liu)分(fen)(fen)(fen)從(cong)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)分(fen)(fen)(fen)離(li)。低(di)沸(fei)點餾(liu)(liu)分(fen)(fen)(fen)不凝氣(qi)體從(cong)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)排出，送至(zhi)燃料氣(qi)系(xi)統。塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)底(di)的(de)液體由預精(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)底(di)泵升(sheng)壓(ya)(ya)后送入(ru)加(jia)壓(ya)(ya)精(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)進行(xing)蒸餾(liu)(liu)。加(jia)壓(ya)(ya)精(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)氣(qi)體被冷凝后，一(yi)部(bu)分(fen)(fen)(fen)作(zuo)為精(jing)甲(jia)(jia)(jia)(jia)醇加(jia)壓(ya)(ya)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)回(hui)流(liu)，另一(yi)部(bu)分(fen)(fen)(fen)作(zuo)為精(jing)甲(jia)(jia)(jia)(jia)醇產品(pin)送至(zhi)精(jing)甲(jia)(jia)(jia)(jia)醇儲罐。加(jia)壓(ya)(ya)精(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)底(di)的(de)精(jing)甲(jia)(jia)(jia)(jia)醇液體，靠自(zi)身壓(ya)(ya)力送入(ru)常壓(ya)(ya)精(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)進一(yi)步精(jing)餾(liu)(liu)。常壓(ya)(ya)精(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)部(bu)蒸汽經(jing)冷凝器冷凝后，部(bu)分(fen)(fen)(fen)作(zuo)為回(hui)流(liu)液返回(hui)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)內，部(bu)分(fen)(fen)(fen)作(zuo)為精(jing)甲(jia)(jia)(jia)(jia)醇產品(pin)與(yu)加(jia)壓(ya)(ya)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)精(jing)甲(jia)(jia)(jia)(jia)醇匯合(he)，一(yi)起送至(zhi)精(jing)甲(jia)(jia)(jia)(jia)醇儲槽。
三、介(jie)質特點
甲(jia)醇(chun)裝(zhuang)置(zhi)中(zhong)包(bao)含的(de)特殊介質(zhi)有(you)：甲(jia)醇(chun)、氫氣、一(yi)氧(yang)化碳、二氧(yang)化碳、高壓(ya)氧(yang)氣、黑水等。甲(jia)醇(chun)是一(yi)種透(tou)明(ming)、無色、易(yi)燃、有(you)毒的(de)液體(ti)，略帶酒精(jing)味(wei)。熔點為(wei)(wei)-97.8℃，沸點為(wei)(wei)64.8℃，自燃點為(wei)(wei)47℃，能(neng)與水、乙醇(chun)、乙醚(mi)、苯、
丙酮和(he)大(da)多數(shu)有機(ji)溶(rong)劑相混溶(rong)，遇熱、明火或氧化劑易著火。甲醇屬于甲B類可燃液體。按GB 5044 標(biao)準(zhun)甲醇屬于中度危害介(jie)質。
四、甲醇裝置的配管設計
主要是(shi)對塔、罐、泵、反應(ying)器等(deng)設備的配管設計。
