一(yi)、裝置(zhi)簡介

  甲醇是(shi)重要有(you)(you)(you)機化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)原(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)和(he)優質(zhi)燃料(liao)(liao)(liao)(liao)，廣(guang)泛應用(yong)于(yu)精(jing)細(xi)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)、塑料(liao)(liao)(liao)(liao)、醫藥、化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)肥等領(ling)域。甲醇也(ye)是(shi)一(yi)種(zhong)重要的(de)(de)有(you)(you)(you)機溶劑，其(qi)(qi)溶解性(xing)能優于(yu)乙醇，可(ke)用(yong)于(yu)調制(zhi)(zhi)(zhi)涂料(liao)(liao)(liao)(liao)。甲醇還是(shi)一(yi)種(zhong)很(hen)有(you)(you)(you)前(qian)景的(de)(de)清潔能源。現(xian)代大型工(gong)(gong)業化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)制(zhi)(zhi)(zhi)甲醇的(de)(de)生產(chan)裝置，原(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)氣的(de)(de)制(zhi)(zhi)(zhi)取既可(ke)以(yi)(yi)煤(mei)(mei)(mei)（固體）作原(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)，也(ye)可(ke)以(yi)(yi)油品（液體）或燃料(liao)(liao)(liao)(liao)氣（氣體）作原(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)。不同的(de)(de)原(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)，其(qi)(qi)生產(chan)方法和(he)生產(chan)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)大不相同。對于(yu)我國，煤(mei)(mei)(mei)炭儲量遠大于(yu)石油、天然(ran)氣儲量，因此，這里(li)就(jiu)以(yi)(yi)煤(mei)(mei)(mei)作原(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)為例進(jin)行(xing)介(jie)(jie)紹，圖2.27所示(shi)為煤(mei)(mei)(mei)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)流程(cheng)框圖。以(yi)(yi)煤(mei)(mei)(mei)為原(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)制(zhi)(zhi)(zhi)甲醇，首先是(shi)將煤(mei)(mei)(mei)進(jin)行(xing)氣化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)，即煤(mei)(mei)(mei)氣化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)過(guo)程(cheng)。目前(qian)，煤(mei)(mei)(mei)氣化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)生產(chan)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)有(you)(you)(you)多(duo)種(zhong)，包括塊煤(mei)(mei)(mei)或小顆粒(li)煤(mei)(mei)(mei)氣化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)、粉煤(mei)(mei)(mei)氣化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)和(he)水(shui)煤(mei)(mei)(mei)漿氣化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)等。其(qi)(qi)中以(yi)(yi)水(shui)煤(mei)(mei)(mei)漿氣化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)最為成熟，這里(li)以(yi)(yi)目前(qian)應用(yong)最多(duo)的(de)(de)ICI低壓(ya)合(he)成工(gong)(gong)藝(yi)(yi)為例進(jin)行(xing)介(jie)(jie)紹。

二、典型甲醇裝(zhuang)置的工藝及(ji)特點

  一般情(qing)況下(xia)，甲醇的生產過(guo)程主(zhu)要(yao)分為造氣(qi)、變換和凈化、合成、精(jing)餾四(si)個工段。

 1. 造氣 

   目(mu)前應用(yong)較多的(de)(de)(de)造氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)方法是(shi)：先(xian)將(jiang)煤(mei)(mei)(mei)(mei)研(yan)磨(mo)(mo)成煤(mei)(mei)(mei)(mei)粉，然后(hou)摻(chan)水(shui)(shui)(shui)(shui)制成水(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)。水(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)通過(guo)泵提升壓力(li)，然后(hou)通過(guo)噴(pen)嘴在高速(su)氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)流的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)下(xia)噴(pen)入(ru)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)(lu)。氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)霧狀水(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)在氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)(lu)內受高溫的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)，迅(xun)速(su)經(jing)(jing)歷著預熱、水(shui)(shui)(shui)(shui)分蒸發、煤(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)(de)(de)干(gan)餾、揮發物的(de)(de)(de)裂解燃燒以(yi)(yi)及(ji)(ji)碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)等一(yi)系列復雜(za)的(de)(de)(de)物理和(he)化(hua)(hua)(hua)(hua)學過(guo)程，最后(hou)生成以(yi)(yi)一(yi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)、氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)和(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)濕煤(mei)(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。合(he)(he)(he)成氨(an)裝置的(de)(de)(de)原料氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)）、尿素裝置的(de)(de)(de)原料氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)）等也常以(yi)(yi)煤(mei)(mei)(mei)(mei)為(wei)(wei)原料氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)獲(huo)(huo)得(de)，只是(shi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)條件(jian)不同。合(he)(he)(he)成氨(an)裝置的(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)制氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)是(shi)以(yi)(yi)獲(huo)(huo)得(de)氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)(wei)主(zhu)，并在氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)時(shi)通過(guo)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)加(jia)入(ru)而帶入(ru)氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，最終獲(huo)(huo)得(de)氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)呈一(yi)定(ding)比例(li)的(de)(de)(de)混合(he)(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體。而甲醇裝置則(ze)以(yi)(yi)獲(huo)(huo)得(de)一(yi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)為(wei)(wei)主(zhu)，因此氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)時(shi)以(yi)(yi)添加(jia)純氧(yang)為(wei)(wei)主(zhu)，以(yi)(yi)減(jian)少或避免氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)存在。在合(he)(he)(he)成氨(an)裝置一(yi)節中，沒(mei)有(you)提及(ji)(ji)造氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工段，是(shi)因為(wei)(wei)其(qi)造氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工段的(de)(de)(de)過(guo)程與(yu)這里類似。典(dian)型(xing)的(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)制氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工藝(yi)流程示意圖如圖2.28所示。原煤(mei)(mei)(mei)(mei)經(jing)(jing)過(guo)稱重送(song)至(zhi)磨(mo)(mo)煤(mei)(mei)(mei)(mei)機(ji)，磨(mo)(mo)至(zhi)需要的(de)(de)(de)顆(ke)粒后(hou)送(song)至(zhi)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)槽，與(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)混合(he)(he)(he)后(hou)即(ji)形成水(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)。水(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)經(jing)(jing)泵加(jia)壓后(hou)送(song)往氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)(lu)。與(yu)高壓氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)經(jing)(jing)噴(pen)嘴混合(he)(he)(he)進入(ru)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)(lu)反(fan)應室。洗(xi)滌器(qi)下(xia)部出來的(de)(de)(de)黑水(shui)(shui)(shui)(shui)進固體分離器(qi)，液體部分（黑水(shui)(shui)(shui)(shui)）進灰水(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)理系統。除了來自(zi)洗(xi)滌器(qi)的(de)(de)(de)黑水(shui)(shui)(shui)(shui)外(wai)，還有(you)其(qi)他分離器(qi)等產生的(de)(de)(de)黑水(shui)(shui)(shui)(shui)，這些(xie)黑水(shui)(shui)(shui)(shui)也將(jiang)被送(song)往灰水(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)理系統。

 2. 變換和凈化 

   凈化(hua)工段主(zhu)要包括變(bian)(bian)(bian)換(huan)和脫(tuo)(tuo)(tuo)硫、脫(tuo)(tuo)(tuo)碳(tan)兩(liang)部(bu)分，但有些裝置也包含硫回(hui)收部(bu)分。變(bian)(bian)(bian)換(huan)的(de)(de)目(mu)(mu)的(de)(de)是調節(jie)煤(mei)氣中(zhong)的(de)(de)一氧(yang)化(hua)碳(tan)含量，以獲得(de)甲醇(chun)合(he)成(cheng)需要的(de)(de)一氧(yang)化(hua)碳(tan)與(yu)氫氣的(de)(de)比例。脫(tuo)(tuo)(tuo)硫的(de)(de)目(mu)(mu)的(de)(de)是因為硫會(hui)導致甲醇(chun)合(he)成(cheng)的(de)(de)催(cui)化(hua)劑中(zhong)毒。變(bian)(bian)(bian)換(huan)及凈化(hua)的(de)(de)簡單工藝流(liu)程(cheng)見圖(tu)2.29。氣化(hua)工段過(guo)來的(de)(de)水煤(mei)氣首先進入預變(bian)(bian)(bian)換(huan)爐(lu)，出爐(lu)后(hou)進入另一個變(bian)(bian)(bian)換(huan)爐(lu)，變(bian)(bian)(bian)換(huan)后(hou)經過(guo)多次換(huan)熱和氣液分離后(hou)，與(yu)未變(bian)(bian)(bian)換(huan)的(de)(de)煤(mei)氣合(he)并，經熱回(hui)收、冷卻。

 3. 合(he)成 

   低壓法合(he)(he)(he)成甲(jia)醇(chun)工藝流程示意圖如圖2.30所示。凈化后(hou)(hou)(hou)的(de)(de)氣(qi)(qi)體送(song)至(zhi)聯合(he)(he)(he)壓縮(suo)機的(de)(de)合(he)(he)(he)成氣(qi)(qi)壓縮(suo)段(duan)壓縮(suo)后(hou)(hou)(hou)，與甲(jia)醇(chun)分(fen)離(li)器來(lai)的(de)(de)循(xun)環氣(qi)(qi)混合(he)(he)(he)，進(jin)入(ru)循(xun)環氣(qi)(qi)壓縮(suo)段(duan)。經(jing)(jing)循(xun)環氣(qi)(qi)壓縮(suo)機升壓后(hou)(hou)(hou)送(song)至(zhi)合(he)(he)(he)成氣(qi)(qi)換熱器進(jin)行逐級換熱，送(song)入(ru)合(he)(he)(he)成塔進(jin)行甲(jia)醇(chun)合(he)(he)(he)成。出塔氣(qi)(qi)經(jing)(jing)合(he)(he)(he)成氣(qi)(qi)換熱器回收熱量(liang)后(hou)(hou)(hou)進(jin)入(ru)水(shui)冷器，經(jing)(jing)水(shui)冷后(hou)(hou)(hou)出塔，同時生(sheng)成的(de)(de)甲(jia)醇(chun)和水(shui)，在此得以冷凝。經(jing)(jing)甲(jia)醇(chun)分(fen)離(li)器分(fen)離(li)液相(xiang)（甲(jia)醇(chun)和水(shui)）后(hou)(hou)(hou)，未反(fan)應氣(qi)(qi)體返(fan)回聯合(he)(he)(he)壓縮(suo)機，經(jing)(jing)壓縮(suo)后(hou)(hou)(hou)循(xun)環使用。為(wei)防止惰性氣(qi)(qi)體在系(xi)統中積累，要從(cong)系(xi)統中排出弛放氣(qi)(qi)。由(you)甲(jia)醇(chun)分(fen)離(li)器分(fen)離(li)出的(de)(de)粗甲(jia)醇(chun)，減壓后(hou)(hou)(hou)進(jin)入(ru)閃蒸槽閃蒸，以除(chu)去(qu)甲(jia)醇(chun)中的(de)(de)大部(bu)分(fen)溶解氣(qi)(qi)，然后(hou)(hou)(hou)送(song)至(zhi)甲(jia)醇(chun)精(jing)餾工段(duan)。閃蒸氣(qi)(qi)經(jing)(jing)壓力(li)調節后(hou)(hou)(hou)用作燃料。合(he)(he)(he)成反(fan)應熱通過合(he)(he)(he)成塔殼側的(de)(de)沸騰水(shui)的(de)(de)飽和蒸汽帶走。

 4. 精餾 

   在甲(jia)(jia)醇(chun)合成(cheng)時(shi)，因(yin)合成(cheng)條(tiao)件及催化劑性能等因(yin)素的影(ying)響，在產(chan)生(sheng)甲(jia)(jia)醇(chun)反應(ying)的同時(shi)，還伴隨著(zhu)一系列的副(fu)反應(ying)。所得(de)產(chan)品除(chu)甲(jia)(jia)醇(chun)外(wai)，還有水(shui)、醚、醛、酮、酯(zhi)、烷烴、有機酸等幾十種有機雜質。所以，粗甲(jia)(jia)醇(chun)需進行精(jing)餾提純。甲(jia)(jia)醇(chun)精(jing)餾工藝流程示意圖如圖2.31所示。

   粗甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)經(jing)預熱后(hou)(hou)入(ru)(ru)預精(jing)(jing)(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)，該塔(ta)(ta)(ta)主要是將二甲(jia)(jia)(jia)醚等低沸點餾(liu)分(fen)從(cong)(cong)塔(ta)(ta)(ta)頂分(fen)離。低沸點餾(liu)分(fen)不凝(ning)氣(qi)體從(cong)(cong)塔(ta)(ta)(ta)頂排出，送至(zhi)燃料氣(qi)系統(tong)。塔(ta)(ta)(ta)底的(de)(de)液體由預精(jing)(jing)(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)底泵升壓(ya)(ya)(ya)后(hou)(hou)送入(ru)(ru)加壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)進行蒸(zheng)餾(liu)。加壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)頂氣(qi)體被冷凝(ning)后(hou)(hou)，一(yi)部分(fen)作為精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)加壓(ya)(ya)(ya)塔(ta)(ta)(ta)的(de)(de)回流(liu)，另一(yi)部分(fen)作為精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)產品送至(zhi)精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)儲罐。加壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)底的(de)(de)精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)液體，靠自身壓(ya)(ya)(ya)力(li)送入(ru)(ru)常壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)進一(yi)步精(jing)(jing)(jing)餾(liu)。常壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)塔(ta)(ta)(ta)頂部蒸(zheng)汽經(jing)冷凝(ning)器冷凝(ning)后(hou)(hou)，部分(fen)作為回流(liu)液返回塔(ta)(ta)(ta)內(nei)，部分(fen)作為精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)產品與加壓(ya)(ya)(ya)塔(ta)(ta)(ta)的(de)(de)精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)匯合，一(yi)起送至(zhi)精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)儲槽。

三、介(jie)質特點

  甲(jia)醇(chun)裝置中包含的(de)特殊(shu)介(jie)質有：甲(jia)醇(chun)、氫(qing)氣(qi)、一氧(yang)化碳、二氧(yang)化碳、高壓氧(yang)氣(qi)、黑水等。甲(jia)醇(chun)是一種透明、無色、易燃、有毒的(de)液體，略帶(dai)酒精味。熔(rong)點(dian)(dian)為-97.8℃，沸(fei)點(dian)(dian)為64.8℃，自燃點(dian)(dian)為47℃，能與水、乙醇(chun)、乙醚、苯、

  丙酮和(he)大多數有機(ji)溶劑相(xiang)混(hun)溶，遇(yu)熱、明火或氧化劑易(yi)著(zhu)火。甲醇(chun)屬(shu)于甲B類(lei)可燃液體。按(an)GB 5044 標準甲醇(chun)屬(shu)于中度(du)危害介(jie)質。

四、甲醇裝置的配管設計

  主(zhu)要是對塔、罐、泵、反應器等設(she)備的(de)配管設(she)計。