一(yi)、裝置簡介
甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)是重要有(you)機(ji)化工(gong)(gong)(gong)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)和優(you)質燃(ran)料(liao)(liao)，廣泛應(ying)用(yong)于(yu)(yu)精(jing)細化工(gong)(gong)(gong)、塑料(liao)(liao)、醫藥(yao)、化肥等(deng)領域。甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)也是一(yi)種(zhong)(zhong)重要的(de)有(you)機(ji)溶劑，其(qi)溶解性能優(you)于(yu)(yu)乙醇(chun)(chun)，可(ke)用(yong)于(yu)(yu)調制(zhi)(zhi)涂料(liao)(liao)。甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)還是一(yi)種(zhong)(zhong)很有(you)前景的(de)清(qing)潔能源。現代大(da)型工(gong)(gong)(gong)業化制(zhi)(zhi)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)的(de)生(sheng)產(chan)裝置，原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)氣的(de)制(zhi)(zhi)取既可(ke)以(yi)(yi)煤(mei)（固(gu)體）作原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)，也可(ke)以(yi)(yi)油品（液體）或燃(ran)料(liao)(liao)氣（氣體）作原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)。不同的(de)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)，其(qi)生(sheng)產(chan)方法和生(sheng)產(chan)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)大(da)不相同。對于(yu)(yu)我國，煤(mei)炭儲量遠大(da)于(yu)(yu)石油、天然氣儲量，因此(ci)，這里就以(yi)(yi)煤(mei)作原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)為(wei)例(li)進行介(jie)紹(shao)，圖2.27所(suo)示(shi)為(wei)煤(mei)化工(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)流程(cheng)框(kuang)圖。以(yi)(yi)煤(mei)為(wei)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)制(zhi)(zhi)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)，首先(xian)是將煤(mei)進行氣化，即煤(mei)氣化過程(cheng)。目前，煤(mei)氣化的(de)生(sheng)產(chan)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)有(you)多種(zhong)(zhong)，包(bao)括塊煤(mei)或小顆粒(li)煤(mei)氣化工(gong)(gong)(gong)藝(yi)、粉煤(mei)氣化工(gong)(gong)(gong)藝(yi)和水煤(mei)漿氣化工(gong)(gong)(gong)藝(yi)等(deng)。其(qi)中(zhong)以(yi)(yi)水煤(mei)漿氣化工(gong)(gong)(gong)藝(yi)最為(wei)成熟(shu)，這里以(yi)(yi)目前應(ying)用(yong)最多的(de)ICI低壓(ya)合成工(gong)(gong)(gong)藝(yi)為(wei)例(li)進行介(jie)紹(shao)。
二、典型甲(jia)醇裝(zhuang)置的工藝及特點
一般情況下，甲醇的(de)生產過程主要(yao)分為造氣、變換和凈(jing)化、合成、精餾四個工段(duan)。
1. 造氣
目前應(ying)用較多的(de)(de)(de)造氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)方法是(shi)(shi)(shi)：先將煤研磨成(cheng)煤粉(fen)，然(ran)后摻水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)制成(cheng)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)煤漿(jiang)(jiang)。水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)煤漿(jiang)(jiang)通過(guo)泵(beng)提(ti)升壓力，然(ran)后通過(guo)噴嘴在(zai)(zai)高速(su)氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)流的(de)(de)(de)作(zuo)用下噴入(ru)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)爐。氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)霧狀水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)煤漿(jiang)(jiang)在(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)爐內受高溫的(de)(de)(de)作(zuo)用，迅速(su)經(jing)歷著預(yu)熱(re)、水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)蒸發、煤的(de)(de)(de)干餾、揮發物(wu)的(de)(de)(de)裂解燃燒以(yi)及碳(tan)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)等一(yi)(yi)系(xi)列復雜的(de)(de)(de)物(wu)理和(he)化(hua)(hua)(hua)學過(guo)程，最(zui)后生(sheng)(sheng)成(cheng)以(yi)一(yi)(yi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)、氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)和(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)濕煤氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。合(he)成(cheng)氨裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)原(yuan)料(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)）、尿素裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)原(yuan)料(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)）等也(ye)常以(yi)煤為(wei)(wei)原(yuan)料(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)獲(huo)得(de)，只是(shi)(shi)(shi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)條件不(bu)同。合(he)成(cheng)氨裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)煤制氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)是(shi)(shi)(shi)以(yi)獲(huo)得(de)氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)(wei)主(zhu)，并(bing)在(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)時通過(guo)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)加入(ru)而(er)帶入(ru)氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，最(zui)終獲(huo)得(de)氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)呈(cheng)一(yi)(yi)定比例的(de)(de)(de)混(hun)合(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體。而(er)甲醇裝(zhuang)置(zhi)則以(yi)獲(huo)得(de)一(yi)(yi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)為(wei)(wei)主(zhu)，因此(ci)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)時以(yi)添加純氧(yang)為(wei)(wei)主(zhu)，以(yi)減少或避免氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)存在(zai)(zai)。在(zai)(zai)合(he)成(cheng)氨裝(zhuang)置(zhi)一(yi)(yi)節中，沒有提(ti)及造氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)段，是(shi)(shi)(shi)因為(wei)(wei)其造氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)段的(de)(de)(de)過(guo)程與(yu)(yu)這(zhe)里類似(si)。典型的(de)(de)(de)煤制氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)藝流程示意(yi)圖(tu)(tu)如(ru)圖(tu)(tu)2.28所示。原(yuan)煤經(jing)過(guo)稱重送(song)至(zhi)磨煤機，磨至(zhi)需要的(de)(de)(de)顆(ke)粒后送(song)至(zhi)煤漿(jiang)(jiang)槽，與(yu)(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)混(hun)合(he)后即形成(cheng)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)煤漿(jiang)(jiang)。水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)煤漿(jiang)(jiang)經(jing)泵(beng)加壓后送(song)往氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)爐。與(yu)(yu)高壓氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)經(jing)噴嘴混(hun)合(he)進(jin)(jin)入(ru)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)爐反(fan)應(ying)室(shi)。洗滌(di)(di)器下部出來的(de)(de)(de)黑水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)進(jin)(jin)固體分(fen)離器，液體部分(fen)（黑水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)）進(jin)(jin)灰(hui)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處理系(xi)統。除了來自洗滌(di)(di)器的(de)(de)(de)黑水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)外，還有其他(ta)分(fen)離器等產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)黑水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)，這(zhe)些黑水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)也(ye)將被送(song)往灰(hui)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處理系(xi)統。
2. 變換和凈化
凈化(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)段主要包括變換(huan)(huan)(huan)和(he)脫(tuo)硫(liu)、脫(tuo)碳兩部(bu)分，但有些裝置也包含(han)硫(liu)回(hui)收部(bu)分。變換(huan)(huan)(huan)的(de)(de)目(mu)(mu)的(de)(de)是調節煤(mei)氣(qi)中的(de)(de)一氧化(hua)(hua)(hua)碳含(han)量，以獲得甲醇合(he)成需(xu)要的(de)(de)一氧化(hua)(hua)(hua)碳與(yu)氫氣(qi)的(de)(de)比例。脫(tuo)硫(liu)的(de)(de)目(mu)(mu)的(de)(de)是因為硫(liu)會導(dao)致甲醇合(he)成的(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)劑中毒(du)。變換(huan)(huan)(huan)及凈化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)簡單工(gong)(gong)(gong)藝流程見圖2.29。氣(qi)化(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)段過來的(de)(de)水煤(mei)氣(qi)首先進(jin)入預變換(huan)(huan)(huan)爐，出爐后進(jin)入另(ling)一個變換(huan)(huan)(huan)爐，變換(huan)(huan)(huan)后經過多次換(huan)(huan)(huan)熱和(he)氣(qi)液(ye)分離(li)后，與(yu)未變換(huan)(huan)(huan)的(de)(de)煤(mei)氣(qi)合(he)并，經熱回(hui)收、冷卻。
3. 合成
低壓(ya)法合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)工藝(yi)流程示(shi)意圖如圖2.30所示(shi)。凈(jing)化(hua)后(hou)(hou)的氣(qi)(qi)(qi)體送(song)至(zhi)聯合(he)(he)壓(ya)縮(suo)機(ji)的合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)縮(suo)段壓(ya)縮(suo)后(hou)(hou)，與甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)分(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)來(lai)的循(xun)(xun)環氣(qi)(qi)(qi)混合(he)(he)，進入(ru)循(xun)(xun)環氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)縮(suo)段。經(jing)循(xun)(xun)環氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)縮(suo)機(ji)升壓(ya)后(hou)(hou)送(song)至(zhi)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)(qi)換(huan)(huan)(huan)熱(re)器(qi)(qi)(qi)進行(xing)逐級換(huan)(huan)(huan)熱(re)，送(song)入(ru)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)塔(ta)進行(xing)甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)。出(chu)(chu)塔(ta)氣(qi)(qi)(qi)經(jing)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)(qi)換(huan)(huan)(huan)熱(re)器(qi)(qi)(qi)回收熱(re)量后(hou)(hou)進入(ru)水(shui)冷(leng)器(qi)(qi)(qi)，經(jing)水(shui)冷(leng)后(hou)(hou)出(chu)(chu)塔(ta)，同時生成(cheng)(cheng)(cheng)的甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)和(he)水(shui)，在(zai)(zai)此得以冷(leng)凝。經(jing)甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)分(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)分(fen)(fen)離(li)液相（甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)和(he)水(shui)）后(hou)(hou)，未反應氣(qi)(qi)(qi)體返回聯合(he)(he)壓(ya)縮(suo)機(ji)，經(jing)壓(ya)縮(suo)后(hou)(hou)循(xun)(xun)環使用。為防止惰性氣(qi)(qi)(qi)體在(zai)(zai)系統中積累，要從(cong)系統中排出(chu)(chu)弛放氣(qi)(qi)(qi)。由甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)分(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)分(fen)(fen)離(li)出(chu)(chu)的粗甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)，減壓(ya)后(hou)(hou)進入(ru)閃(shan)蒸(zheng)槽閃(shan)蒸(zheng)，以除去(qu)甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)中的大部分(fen)(fen)溶(rong)解氣(qi)(qi)(qi)，然后(hou)(hou)送(song)至(zhi)甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)精(jing)餾(liu)工段。閃(shan)蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)經(jing)壓(ya)力(li)調節后(hou)(hou)用作燃料。合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)反應熱(re)通過合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)塔(ta)殼側的沸騰水(shui)的飽(bao)和(he)蒸(zheng)汽(qi)帶走。
4. 精餾
在(zai)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)合(he)成時，因合(he)成條件(jian)及(ji)催化劑性能等(deng)因素的(de)影響，在(zai)產生甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)反應的(de)同時，還伴隨著一系(xi)列的(de)副反應。所(suo)得產品除甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)外，還有水、醚、醛、酮、酯、烷(wan)烴、有機酸(suan)等(deng)幾十種有機雜質。所(suo)以，粗甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)需(xu)進(jin)行精(jing)(jing)餾(liu)提純。甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)精(jing)(jing)餾(liu)工(gong)藝(yi)流(liu)程示意圖如(ru)圖2.31所(suo)示。
粗甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)經預熱(re)后(hou)(hou)入預精(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)，該塔(ta)(ta)主要(yao)是將(jiang)二甲(jia)(jia)(jia)醚等低(di)沸點餾(liu)分(fen)從塔(ta)(ta)頂(ding)分(fen)離(li)。低(di)沸點餾(liu)分(fen)不(bu)凝(ning)氣體(ti)從塔(ta)(ta)頂(ding)排出，送(song)至燃料氣系(xi)統。塔(ta)(ta)底(di)的(de)液(ye)體(ti)由(you)預精(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)底(di)泵升壓(ya)(ya)(ya)后(hou)(hou)送(song)入加(jia)壓(ya)(ya)(ya)精(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)進行(xing)蒸餾(liu)。加(jia)壓(ya)(ya)(ya)精(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)頂(ding)氣體(ti)被冷(leng)凝(ning)后(hou)(hou)，一(yi)部(bu)(bu)分(fen)作(zuo)為(wei)精(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)加(jia)壓(ya)(ya)(ya)塔(ta)(ta)的(de)回(hui)流，另一(yi)部(bu)(bu)分(fen)作(zuo)為(wei)精(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)產(chan)品(pin)送(song)至精(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)儲罐。加(jia)壓(ya)(ya)(ya)精(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)底(di)的(de)精(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)液(ye)體(ti)，靠自身壓(ya)(ya)(ya)力送(song)入常壓(ya)(ya)(ya)精(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)進一(yi)步精(jing)餾(liu)。常壓(ya)(ya)(ya)精(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)頂(ding)部(bu)(bu)蒸汽(qi)經冷(leng)凝(ning)器(qi)冷(leng)凝(ning)后(hou)(hou)，部(bu)(bu)分(fen)作(zuo)為(wei)回(hui)流液(ye)返回(hui)塔(ta)(ta)內，部(bu)(bu)分(fen)作(zuo)為(wei)精(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)產(chan)品(pin)與加(jia)壓(ya)(ya)(ya)塔(ta)(ta)的(de)精(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)匯(hui)合，一(yi)起(qi)送(song)至精(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)儲槽。
三(san)、介質(zhi)特點
甲醇(chun)裝置中(zhong)包含(han)的特(te)殊介(jie)質有：甲醇(chun)、氫氣、一氧(yang)化碳(tan)(tan)、二氧(yang)化碳(tan)(tan)、高壓氧(yang)氣、黑水等。甲醇(chun)是(shi)一種透明、無色(se)、易燃、有毒的液體(ti)，略(lve)帶酒精味。熔點(dian)為(wei)-97.8℃，沸點(dian)為(wei)64.8℃，自燃點(dian)為(wei)47℃，能與水、乙醇(chun)、乙醚(mi)、苯、
丙酮和(he)大多數有(you)機(ji)溶劑相混溶，遇熱、明火(huo)或氧(yang)化劑易著火(huo)。甲(jia)醇屬于甲(jia)B類可燃液體。按(an)GB 5044 標(biao)準甲(jia)醇屬于中度危害(hai)介質。
四、甲醇裝置的配管設(she)計
主要是對塔、罐、泵、反應(ying)器等設備的配管(guan)設計(ji)。
