一(yi)、裝(zhuang)置簡介
甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)(chun)(chun)是重(zhong)要有機化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)原料(liao)(liao)和(he)(he)優質燃料(liao)(liao)，廣泛應用(yong)于(yu)精細化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)、塑料(liao)(liao)、醫藥、化(hua)(hua)肥等領域。甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)(chun)(chun)也(ye)是一種(zhong)(zhong)重(zhong)要的有機溶(rong)劑，其溶(rong)解(jie)性能優于(yu)乙(yi)醇(chun)(chun)(chun)(chun)(chun)，可用(yong)于(yu)調制涂料(liao)(liao)。甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)(chun)(chun)還(huan)是一種(zhong)(zhong)很有前景的清潔能源。現(xian)代大(da)型(xing)工(gong)(gong)(gong)業化(hua)(hua)制甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)(chun)(chun)的生(sheng)產裝置(zhi)，原料(liao)(liao)氣(qi)(qi)的制取(qu)既(ji)可以煤(mei)（固體）作(zuo)(zuo)原料(liao)(liao)，也(ye)可以油品（液體）或(huo)燃料(liao)(liao)氣(qi)(qi)（氣(qi)(qi)體）作(zuo)(zuo)原料(liao)(liao)。不(bu)同的原料(liao)(liao)，其生(sheng)產方法和(he)(he)生(sheng)產工(gong)(gong)(gong)藝(yi)大(da)不(bu)相同。對(dui)于(yu)我國，煤(mei)炭儲(chu)(chu)量遠大(da)于(yu)石油、天(tian)然(ran)氣(qi)(qi)儲(chu)(chu)量，因此，這里就以煤(mei)作(zuo)(zuo)原料(liao)(liao)為(wei)例進(jin)(jin)行(xing)介紹(shao)，圖2.27所示為(wei)煤(mei)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)流程框(kuang)圖。以煤(mei)為(wei)原料(liao)(liao)制甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)(chun)(chun)，首先是將(jiang)煤(mei)進(jin)(jin)行(xing)氣(qi)(qi)化(hua)(hua)，即煤(mei)氣(qi)(qi)化(hua)(hua)過程。目前，煤(mei)氣(qi)(qi)化(hua)(hua)的生(sheng)產工(gong)(gong)(gong)藝(yi)有多種(zhong)(zhong)，包(bao)括塊煤(mei)或(huo)小顆粒(li)煤(mei)氣(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)、粉煤(mei)氣(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)和(he)(he)水煤(mei)漿(jiang)氣(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)等。其中以水煤(mei)漿(jiang)氣(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)最為(wei)成熟，這里以目前應用(yong)最多的ICI低壓合成工(gong)(gong)(gong)藝(yi)為(wei)例進(jin)(jin)行(xing)介紹(shao)。
二、典(dian)型甲醇裝置的工藝及特點
一(yi)般情況下，甲醇的生(sheng)產過(guo)程主(zhu)要分為(wei)造氣、變(bian)換(huan)和凈化、合成、精餾(liu)四(si)個工段。
1. 造氣
目前(qian)應用較多(duo)的(de)(de)(de)造氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)方(fang)法是(shi)：先(xian)將煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)研磨(mo)成(cheng)(cheng)(cheng)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)粉，然后(hou)(hou)摻水(shui)(shui)(shui)(shui)制成(cheng)(cheng)(cheng)水(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)。水(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)通(tong)過(guo)(guo)泵提升壓(ya)力，然后(hou)(hou)通(tong)過(guo)(guo)噴(pen)嘴在高速氧氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)流的(de)(de)(de)作用下噴(pen)入氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐。氧氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和霧狀(zhuang)水(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)在氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐內(nei)受高溫(wen)的(de)(de)(de)作用，迅速經(jing)歷著預(yu)熱、水(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)蒸(zheng)發(fa)、煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)(de)(de)干餾、揮發(fa)物的(de)(de)(de)裂(lie)解燃燒以(yi)及碳的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)等一(yi)(yi)(yi)(yi)系列復雜的(de)(de)(de)物理和化(hua)(hua)學(xue)過(guo)(guo)程(cheng)，最后(hou)(hou)生成(cheng)(cheng)(cheng)以(yi)一(yi)(yi)(yi)(yi)氧化(hua)(hua)碳、氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、二氧化(hua)(hua)碳和水(shui)(shui)(shui)(shui)蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)濕煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氨(an)裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)原料氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)）、尿素(su)裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)原料氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（二氧化(hua)(hua)碳）等也常以(yi)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)為(wei)原料氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)獲(huo)得，只是(shi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)條件不同。合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氨(an)裝(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)制氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)是(shi)以(yi)獲(huo)得氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)主(zhu)(zhu)，并(bing)在氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)時通(tong)過(guo)(guo)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)加入而(er)帶入氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，最終獲(huo)得氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)呈一(yi)(yi)(yi)(yi)定比(bi)例的(de)(de)(de)混(hun)合(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體。而(er)甲醇裝(zhuang)置(zhi)則以(yi)獲(huo)得一(yi)(yi)(yi)(yi)氧化(hua)(hua)碳為(wei)主(zhu)(zhu)，因此氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)時以(yi)添(tian)加純氧為(wei)主(zhu)(zhu)，以(yi)減少或避免氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)存在。在合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氨(an)裝(zhuang)置(zhi)一(yi)(yi)(yi)(yi)節中，沒(mei)有(you)提及造氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工段，是(shi)因為(wei)其造氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工段的(de)(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)與(yu)(yu)這(zhe)里類似。典型(xing)的(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)制氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工藝流程(cheng)示意(yi)圖如圖2.28所示。原煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)經(jing)過(guo)(guo)稱(cheng)重送至磨(mo)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)機，磨(mo)至需要的(de)(de)(de)顆粒后(hou)(hou)送至煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)槽，與(yu)(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)混(hun)合(he)(he)后(hou)(hou)即形成(cheng)(cheng)(cheng)水(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)。水(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)經(jing)泵加壓(ya)后(hou)(hou)送往氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐。與(yu)(yu)高壓(ya)氧氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)經(jing)噴(pen)嘴混(hun)合(he)(he)進(jin)入氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐反(fan)應室。洗滌(di)器(qi)下部出來的(de)(de)(de)黑水(shui)(shui)(shui)(shui)進(jin)固體分(fen)離器(qi)，液體部分(fen)（黑水(shui)(shui)(shui)(shui)）進(jin)灰水(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)理系統。除了來自洗滌(di)器(qi)的(de)(de)(de)黑水(shui)(shui)(shui)(shui)外，還有(you)其他(ta)分(fen)離器(qi)等產生的(de)(de)(de)黑水(shui)(shui)(shui)(shui)，這(zhe)些黑水(shui)(shui)(shui)(shui)也將被送往灰水(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)理系統。
2. 變換和(he)凈化(hua)
凈(jing)化工(gong)段主要包(bao)括(kuo)變(bian)換(huan)和脫硫(liu)、脫碳(tan)兩(liang)部分，但有(you)些裝(zhuang)置也包(bao)含硫(liu)回收(shou)部分。變(bian)換(huan)的(de)目的(de)是(shi)調節煤氣(qi)中的(de)一氧(yang)化碳(tan)含量(liang)，以獲(huo)得甲醇合成需要的(de)一氧(yang)化碳(tan)與(yu)氫氣(qi)的(de)比例。脫硫(liu)的(de)目的(de)是(shi)因(yin)為硫(liu)會導致(zhi)甲醇合成的(de)催化劑(ji)中毒。變(bian)換(huan)及凈(jing)化的(de)簡單工(gong)藝流程(cheng)見圖2.29。氣(qi)化工(gong)段過來的(de)水煤氣(qi)首(shou)先(xian)進(jin)入預變(bian)換(huan)爐，出爐后(hou)進(jin)入另一個變(bian)換(huan)爐，變(bian)換(huan)后(hou)經過多次換(huan)熱和氣(qi)液分離后(hou)，與(yu)未變(bian)換(huan)的(de)煤氣(qi)合并，經熱回收(shou)、冷卻。
3. 合成
低壓(ya)法合(he)(he)成(cheng)甲(jia)醇(chun)(chun)工(gong)藝(yi)流程示意圖如圖2.30所(suo)示。凈(jing)化后(hou)(hou)的氣(qi)(qi)(qi)(qi)體送(song)至聯合(he)(he)壓(ya)縮(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)的合(he)(he)成(cheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)縮(suo)(suo)(suo)段(duan)壓(ya)縮(suo)(suo)(suo)后(hou)(hou)，與甲(jia)醇(chun)(chun)分(fen)(fen)(fen)離器(qi)來的循(xun)環(huan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)混合(he)(he)，進(jin)入循(xun)環(huan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)縮(suo)(suo)(suo)段(duan)。經(jing)(jing)循(xun)環(huan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)縮(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)升(sheng)壓(ya)后(hou)(hou)送(song)至合(he)(he)成(cheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)換熱(re)器(qi)進(jin)行(xing)逐級換熱(re)，送(song)入合(he)(he)成(cheng)塔(ta)(ta)進(jin)行(xing)甲(jia)醇(chun)(chun)合(he)(he)成(cheng)。出塔(ta)(ta)氣(qi)(qi)(qi)(qi)經(jing)(jing)合(he)(he)成(cheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)換熱(re)器(qi)回(hui)(hui)收熱(re)量(liang)后(hou)(hou)進(jin)入水(shui)冷(leng)器(qi)，經(jing)(jing)水(shui)冷(leng)后(hou)(hou)出塔(ta)(ta)，同時生成(cheng)的甲(jia)醇(chun)(chun)和(he)水(shui)，在此得以冷(leng)凝。經(jing)(jing)甲(jia)醇(chun)(chun)分(fen)(fen)(fen)離器(qi)分(fen)(fen)(fen)離液相（甲(jia)醇(chun)(chun)和(he)水(shui)）后(hou)(hou)，未反應氣(qi)(qi)(qi)(qi)體返回(hui)(hui)聯合(he)(he)壓(ya)縮(suo)(suo)(suo)機(ji)(ji)，經(jing)(jing)壓(ya)縮(suo)(suo)(suo)后(hou)(hou)循(xun)環(huan)使用。為防止惰性(xing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體在系統(tong)中積(ji)累，要從(cong)系統(tong)中排出弛放氣(qi)(qi)(qi)(qi)。由甲(jia)醇(chun)(chun)分(fen)(fen)(fen)離器(qi)分(fen)(fen)(fen)離出的粗甲(jia)醇(chun)(chun)，減壓(ya)后(hou)(hou)進(jin)入閃(shan)蒸(zheng)(zheng)槽閃(shan)蒸(zheng)(zheng)，以除去甲(jia)醇(chun)(chun)中的大(da)部分(fen)(fen)(fen)溶解氣(qi)(qi)(qi)(qi)，然后(hou)(hou)送(song)至甲(jia)醇(chun)(chun)精餾(liu)工(gong)段(duan)。閃(shan)蒸(zheng)(zheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)經(jing)(jing)壓(ya)力調節后(hou)(hou)用作燃料。合(he)(he)成(cheng)反應熱(re)通過合(he)(he)成(cheng)塔(ta)(ta)殼側的沸騰水(shui)的飽和(he)蒸(zheng)(zheng)汽帶走。
4. 精餾(liu)
在(zai)甲(jia)醇(chun)合成(cheng)時，因合成(cheng)條(tiao)件(jian)及催(cui)化劑(ji)性能等因素的(de)影響，在(zai)產生甲(jia)醇(chun)反應(ying)的(de)同時，還伴(ban)隨著一系(xi)列的(de)副反應(ying)。所(suo)得產品除甲(jia)醇(chun)外(wai)，還有水(shui)、醚、醛、酮、酯(zhi)、烷烴(jing)、有機(ji)酸等幾十種有機(ji)雜(za)質。所(suo)以，粗(cu)甲(jia)醇(chun)需進行(xing)精餾(liu)提純。甲(jia)醇(chun)精餾(liu)工藝流程(cheng)示意圖(tu)如圖(tu)2.31所(suo)示。
粗甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)經(jing)預熱后(hou)入預精(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)，該(gai)塔(ta)(ta)(ta)主(zhu)要(yao)是(shi)將(jiang)二甲(jia)(jia)醚等低(di)沸點餾(liu)(liu)分(fen)(fen)從塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)分(fen)(fen)離。低(di)沸點餾(liu)(liu)分(fen)(fen)不凝氣體從塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)排出，送至燃料氣系統。塔(ta)(ta)(ta)底的(de)(de)液(ye)體由預精(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)底泵升壓(ya)后(hou)送入加(jia)(jia)(jia)壓(ya)精(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)進行蒸餾(liu)(liu)。加(jia)(jia)(jia)壓(ya)精(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)氣體被冷(leng)(leng)凝后(hou)，一(yi)(yi)部(bu)分(fen)(fen)作為精(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)加(jia)(jia)(jia)壓(ya)塔(ta)(ta)(ta)的(de)(de)回(hui)(hui)流，另一(yi)(yi)部(bu)分(fen)(fen)作為精(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)產品送至精(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)儲罐。加(jia)(jia)(jia)壓(ya)精(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)底的(de)(de)精(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)液(ye)體，靠自(zi)身壓(ya)力送入常(chang)(chang)壓(ya)精(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)進一(yi)(yi)步精(jing)(jing)餾(liu)(liu)。常(chang)(chang)壓(ya)精(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)部(bu)蒸汽經(jing)冷(leng)(leng)凝器冷(leng)(leng)凝后(hou)，部(bu)分(fen)(fen)作為回(hui)(hui)流液(ye)返回(hui)(hui)塔(ta)(ta)(ta)內，部(bu)分(fen)(fen)作為精(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)產品與加(jia)(jia)(jia)壓(ya)塔(ta)(ta)(ta)的(de)(de)精(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)匯合，一(yi)(yi)起送至精(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)儲槽。
三、介質特點(dian)
甲(jia)醇(chun)裝置中(zhong)包含的特殊介質有(you)：甲(jia)醇(chun)、氫氣、一氧(yang)化碳、二氧(yang)化碳、高壓氧(yang)氣、黑(hei)水等。甲(jia)醇(chun)是一種透(tou)明、無色、易(yi)燃(ran)(ran)、有(you)毒的液體，略帶(dai)酒精(jing)味。熔點為-97.8℃，沸點為64.8℃，自燃(ran)(ran)點為47℃，能與水、乙(yi)醇(chun)、乙(yi)醚、苯、
丙酮和(he)大多(duo)數有(you)機溶(rong)劑相(xiang)混溶(rong)，遇熱、明火或氧化劑易(yi)著火。甲醇屬于(yu)甲B類可燃(ran)液(ye)體。按(an)GB 5044 標(biao)準甲醇屬于(yu)中度危害介質(zhi)。
四、甲(jia)醇(chun)裝置的配管設計
主要是對(dui)塔(ta)、罐、泵(beng)、反應(ying)器等設備的配管設計(ji)。
