一、裝置簡介

  甲醇(chun)是(shi)重(zhong)要有(you)機(ji)(ji)化(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)和優質燃(ran)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)，廣泛應用(yong)于精細化(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)、塑料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)、醫藥(yao)、化(hua)肥等領(ling)域。甲醇(chun)也(ye)是(shi)一種重(zhong)要的(de)有(you)機(ji)(ji)溶劑，其溶解性能優于乙醇(chun)，可(ke)(ke)用(yong)于調制(zhi)涂料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)。甲醇(chun)還(huan)是(shi)一種很有(you)前景(jing)的(de)清(qing)潔能源。現(xian)代大(da)(da)型工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)業化(hua)制(zhi)甲醇(chun)的(de)生產裝置，原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)氣(qi)的(de)制(zhi)取既(ji)可(ke)(ke)以(yi)(yi)煤(mei)(mei)（固體(ti)）作原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)，也(ye)可(ke)(ke)以(yi)(yi)油品（液(ye)體(ti)）或(huo)燃(ran)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)氣(qi)（氣(qi)體(ti)）作原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)。不同的(de)原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)，其生產方法(fa)和生產工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)藝大(da)(da)不相同。對于我國，煤(mei)(mei)炭(tan)儲量遠大(da)(da)于石油、天然氣(qi)儲量，因此，這里(li)就以(yi)(yi)煤(mei)(mei)作原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)為(wei)(wei)例(li)進行(xing)介(jie)紹，圖2.27所示為(wei)(wei)煤(mei)(mei)化(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)藝流程(cheng)框圖。以(yi)(yi)煤(mei)(mei)為(wei)(wei)原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)制(zhi)甲醇(chun)，首先是(shi)將(jiang)煤(mei)(mei)進行(xing)氣(qi)化(hua)，即煤(mei)(mei)氣(qi)化(hua)過程(cheng)。目前，煤(mei)(mei)氣(qi)化(hua)的(de)生產工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)藝有(you)多種，包括塊(kuai)煤(mei)(mei)或(huo)小顆粒煤(mei)(mei)氣(qi)化(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)藝、粉煤(mei)(mei)氣(qi)化(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)藝和水煤(mei)(mei)漿(jiang)氣(qi)化(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)藝等。其中以(yi)(yi)水煤(mei)(mei)漿(jiang)氣(qi)化(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)藝最(zui)為(wei)(wei)成熟(shu)，這里(li)以(yi)(yi)目前應用(yong)最(zui)多的(de)ICI低壓合成工(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)(gong)藝為(wei)(wei)例(li)進行(xing)介(jie)紹。

二、典(dian)型甲醇裝(zhuang)置(zhi)的(de)工藝及特點

  一般情況下，甲(jia)醇的(de)生產過程主要(yao)分為(wei)造氣(qi)、變換和凈化、合成(cheng)、精餾四(si)個工段。

 1. 造氣 

   目前應用(yong)較多的(de)(de)(de)(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)成煤(mei)(mei)粉，然(ran)(ran)后(hou)摻(chan)水(shui)(shui)制成水(shui)(shui)煤(mei)(mei)漿。水(shui)(shui)煤(mei)(mei)漿通(tong)過泵(beng)提(ti)升壓力，然(ran)(ran)后(hou)通(tong)過噴(pen)嘴在(zai)高速(su)(su)氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)流(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)下噴(pen)入氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐(lu)。氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和霧(wu)狀水(shui)(shui)煤(mei)(mei)漿在(zai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐(lu)內受高溫(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)，迅速(su)(su)經(jing)歷著預熱、水(shui)(shui)分蒸發(fa)、煤(mei)(mei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)干(gan)餾、揮(hui)發(fa)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)裂(lie)解燃燒以(yi)(yi)及(ji)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)等(deng)一(yi)(yi)系列復雜(za)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)和化(hua)(hua)學過程，最(zui)后(hou)生成以(yi)(yi)一(yi)(yi)氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)、氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、二氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)和水(shui)(shui)蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)(wei)(wei)主的(de)(de)(de)(de)(de)(de)濕(shi)煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。合(he)(he)成氨(an)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原料(liao)(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)）、尿素裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原料(liao)(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（二氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)）等(deng)也(ye)常以(yi)(yi)煤(mei)(mei)為(wei)(wei)(wei)原料(liao)(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)獲(huo)得，只是(shi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)條件(jian)不(bu)同。合(he)(he)成氨(an)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)煤(mei)(mei)制氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)是(shi)以(yi)(yi)獲(huo)得氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)(wei)(wei)主，并在(zai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)時(shi)(shi)通(tong)過空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)(jia)入而帶入氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，最(zui)終獲(huo)得氫(qing)(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)呈一(yi)(yi)定(ding)比(bi)例的(de)(de)(de)(de)(de)(de)混(hun)合(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體。而甲(jia)醇裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)則以(yi)(yi)獲(huo)得一(yi)(yi)氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)為(wei)(wei)(wei)主，因(yin)此(ci)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)時(shi)(shi)以(yi)(yi)添(tian)加(jia)(jia)純氧(yang)為(wei)(wei)(wei)主，以(yi)(yi)減少或避免氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)。在(zai)合(he)(he)成氨(an)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)一(yi)(yi)節中，沒(mei)有提(ti)及(ji)造(zao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)段(duan)，是(shi)因(yin)為(wei)(wei)(wei)其造(zao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)段(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過程與這里(li)類似。典型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)煤(mei)(mei)制氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)藝流(liu)程示意圖如圖2.28所示。原煤(mei)(mei)經(jing)過稱重送(song)至(zhi)(zhi)磨(mo)煤(mei)(mei)機，磨(mo)至(zhi)(zhi)需(xu)要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)顆粒后(hou)送(song)至(zhi)(zhi)煤(mei)(mei)漿槽，與水(shui)(shui)混(hun)合(he)(he)后(hou)即(ji)形成水(shui)(shui)煤(mei)(mei)漿。水(shui)(shui)煤(mei)(mei)漿經(jing)泵(beng)加(jia)(jia)壓后(hou)送(song)往(wang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐(lu)。與高壓氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)經(jing)噴(pen)嘴混(hun)合(he)(he)進入氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐(lu)反應室。洗滌器下部(bu)出來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)黑(hei)(hei)水(shui)(shui)進固體分離(li)器，液體部(bu)分（黑(hei)(hei)水(shui)(shui)）進灰水(shui)(shui)處(chu)理(li)系統(tong)。除了來(lai)自洗滌器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)黑(hei)(hei)水(shui)(shui)外，還有其他(ta)分離(li)器等(deng)產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)黑(hei)(hei)水(shui)(shui)，這些黑(hei)(hei)水(shui)(shui)也(ye)將被送(song)往(wang)灰水(shui)(shui)處(chu)理(li)系統(tong)。

 2. 變換(huan)和凈化 

   凈(jing)化工(gong)段(duan)主要包括變(bian)換(huan)和脫(tuo)硫、脫(tuo)碳(tan)(tan)兩(liang)部分，但有(you)些裝置也包含(han)硫回(hui)收部分。變(bian)換(huan)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是(shi)調節煤氣(qi)(qi)中的(de)(de)(de)一氧化碳(tan)(tan)含(han)量，以獲得甲醇合(he)成需要的(de)(de)(de)一氧化碳(tan)(tan)與(yu)氫氣(qi)(qi)的(de)(de)(de)比(bi)例(li)。脫(tuo)硫的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是(shi)因為硫會導致甲醇合(he)成的(de)(de)(de)催(cui)化劑中毒(du)。變(bian)換(huan)及凈(jing)化的(de)(de)(de)簡(jian)單(dan)工(gong)藝(yi)流(liu)程見圖2.29。氣(qi)(qi)化工(gong)段(duan)過來的(de)(de)(de)水煤氣(qi)(qi)首先進入預變(bian)換(huan)爐(lu)，出爐(lu)后(hou)進入另一個變(bian)換(huan)爐(lu)，變(bian)換(huan)后(hou)經過多次換(huan)熱和氣(qi)(qi)液(ye)分離后(hou)，與(yu)未(wei)變(bian)換(huan)的(de)(de)(de)煤氣(qi)(qi)合(he)并，經熱回(hui)收、冷卻。

 3. 合成 

   低壓(ya)(ya)(ya)(ya)法合(he)(he)成(cheng)(cheng)甲(jia)醇(chun)(chun)工藝流(liu)程示意(yi)圖(tu)如圖(tu)2.30所示。凈化后(hou)(hou)(hou)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體送至(zhi)聯(lian)合(he)(he)壓(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)機(ji)的(de)(de)(de)合(he)(he)成(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)段(duan)壓(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)后(hou)(hou)(hou)，與甲(jia)醇(chun)(chun)分(fen)(fen)離(li)器(qi)來的(de)(de)(de)循(xun)(xun)環(huan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)混合(he)(he)，進(jin)入循(xun)(xun)環(huan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)段(duan)。經(jing)(jing)循(xun)(xun)環(huan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)機(ji)升壓(ya)(ya)(ya)(ya)后(hou)(hou)(hou)送至(zhi)合(he)(he)成(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)換(huan)熱(re)器(qi)進(jin)行逐級換(huan)熱(re)，送入合(he)(he)成(cheng)(cheng)塔(ta)進(jin)行甲(jia)醇(chun)(chun)合(he)(he)成(cheng)(cheng)。出(chu)塔(ta)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)經(jing)(jing)合(he)(he)成(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)換(huan)熱(re)器(qi)回收熱(re)量后(hou)(hou)(hou)進(jin)入水(shui)冷(leng)(leng)器(qi)，經(jing)(jing)水(shui)冷(leng)(leng)后(hou)(hou)(hou)出(chu)塔(ta)，同時(shi)生成(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)甲(jia)醇(chun)(chun)和水(shui)，在此得以冷(leng)(leng)凝。經(jing)(jing)甲(jia)醇(chun)(chun)分(fen)(fen)離(li)器(qi)分(fen)(fen)離(li)液相（甲(jia)醇(chun)(chun)和水(shui)）后(hou)(hou)(hou)，未反(fan)應(ying)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體返(fan)回聯(lian)合(he)(he)壓(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)機(ji)，經(jing)(jing)壓(ya)(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)后(hou)(hou)(hou)循(xun)(xun)環(huan)使(shi)用。為防(fang)止惰性氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體在系統(tong)中積累，要(yao)從系統(tong)中排出(chu)弛放氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。由甲(jia)醇(chun)(chun)分(fen)(fen)離(li)器(qi)分(fen)(fen)離(li)出(chu)的(de)(de)(de)粗甲(jia)醇(chun)(chun)，減壓(ya)(ya)(ya)(ya)后(hou)(hou)(hou)進(jin)入閃蒸(zheng)(zheng)槽閃蒸(zheng)(zheng)，以除去甲(jia)醇(chun)(chun)中的(de)(de)(de)大部分(fen)(fen)溶解氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，然(ran)后(hou)(hou)(hou)送至(zhi)甲(jia)醇(chun)(chun)精餾(liu)工段(duan)。閃蒸(zheng)(zheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)經(jing)(jing)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力調節后(hou)(hou)(hou)用作(zuo)燃料(liao)。合(he)(he)成(cheng)(cheng)反(fan)應(ying)熱(re)通過(guo)合(he)(he)成(cheng)(cheng)塔(ta)殼側的(de)(de)(de)沸騰水(shui)的(de)(de)(de)飽(bao)和蒸(zheng)(zheng)汽帶走。

 4. 精餾 

   在甲醇合(he)成時，因(yin)(yin)合(he)成條件及催化劑性能等因(yin)(yin)素(su)的(de)影響，在產生甲醇反應(ying)(ying)的(de)同(tong)時，還(huan)伴(ban)隨著一系列的(de)副反應(ying)(ying)。所得產品除甲醇外，還(huan)有水、醚、醛、酮、酯、烷烴、有機酸等幾(ji)十(shi)種(zhong)有機雜質(zhi)。所以，粗(cu)甲醇需進(jin)行(xing)精餾(liu)提純。甲醇精餾(liu)工藝流程示意圖如圖2.31所示。

   粗甲(jia)(jia)醇(chun)經(jing)預熱后(hou)入(ru)預精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)，該塔(ta)(ta)主要是將二甲(jia)(jia)醚等低(di)沸點餾(liu)(liu)分(fen)從塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)分(fen)離。低(di)沸點餾(liu)(liu)分(fen)不凝(ning)氣(qi)體(ti)從塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)排出，送至燃料氣(qi)系統。塔(ta)(ta)底(di)的(de)液體(ti)由預精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)底(di)泵升壓后(hou)送入(ru)加(jia)壓精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)進行蒸(zheng)餾(liu)(liu)。加(jia)壓精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)氣(qi)體(ti)被冷凝(ning)后(hou)，一(yi)部分(fen)作(zuo)為精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)加(jia)壓塔(ta)(ta)的(de)回流(liu)，另一(yi)部分(fen)作(zuo)為精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)產品(pin)送至精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)儲罐。加(jia)壓精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)底(di)的(de)精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)液體(ti)，靠自(zi)身(shen)壓力送入(ru)常(chang)(chang)壓精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)進一(yi)步精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)。常(chang)(chang)壓精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)頂(ding)(ding)部蒸(zheng)汽(qi)經(jing)冷凝(ning)器冷凝(ning)后(hou)，部分(fen)作(zuo)為回流(liu)液返回塔(ta)(ta)內，部分(fen)作(zuo)為精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)產品(pin)與加(jia)壓塔(ta)(ta)的(de)精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)匯(hui)合，一(yi)起送至精(jing)(jing)(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)儲槽。

三(san)、介質特(te)點(dian)

  甲(jia)醇裝置中包含的(de)特殊介質(zhi)有(you)：甲(jia)醇、氫(qing)氣、一(yi)氧化碳(tan)、二氧化碳(tan)、高壓氧氣、黑水(shui)等。甲(jia)醇是一(yi)種(zhong)透明、無(wu)色、易燃(ran)、有(you)毒的(de)液(ye)體(ti)，略帶酒精味。熔點(dian)為(wei)(wei)-97.8℃，沸點(dian)為(wei)(wei)64.8℃，自(zi)燃(ran)點(dian)為(wei)(wei)47℃，能與水(shui)、乙醇、乙醚、苯(ben)、

  丙酮和大(da)多數有機溶劑相混溶，遇熱(re)、明火(huo)或氧化(hua)劑易著火(huo)。甲醇屬(shu)于甲B類可燃液體。按(an)GB 5044 標準甲醇屬(shu)于中度危害介質。

四、甲醇(chun)裝置的配(pei)管(guan)設(she)計

  主要是對塔、罐、泵、反應器等設備的配管設計。