一、裝置簡介
甲(jia)(jia)醇是重要(yao)(yao)有(you)機(ji)化工原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)和優(you)質燃(ran)料(liao)(liao)，廣泛應(ying)用(yong)于精細化工、塑料(liao)(liao)、醫藥、化肥等領(ling)域(yu)。甲(jia)(jia)醇也是一(yi)種(zhong)(zhong)重要(yao)(yao)的有(you)機(ji)溶劑，其溶解性(xing)能(neng)優(you)于乙醇，可用(yong)于調制涂料(liao)(liao)。甲(jia)(jia)醇還(huan)是一(yi)種(zhong)(zhong)很有(you)前(qian)(qian)景的清潔能(neng)源(yuan)。現代(dai)大(da)型(xing)工業(ye)化制甲(jia)(jia)醇的生(sheng)產裝(zhuang)置(zhi)，原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)氣(qi)(qi)的制取(qu)既(ji)可以(yi)煤（固體）作(zuo)(zuo)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)，也可以(yi)油品（液體）或燃(ran)料(liao)(liao)氣(qi)(qi)（氣(qi)(qi)體）作(zuo)(zuo)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)。不(bu)同的原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)，其生(sheng)產方法(fa)和生(sheng)產工藝(yi)(yi)大(da)不(bu)相(xiang)同。對于我(wo)國，煤炭儲(chu)量(liang)遠大(da)于石油、天然氣(qi)(qi)儲(chu)量(liang)，因此，這(zhe)里就以(yi)煤作(zuo)(zuo)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)為(wei)例進(jin)行(xing)介紹，圖(tu)2.27所示為(wei)煤化工工藝(yi)(yi)流程框圖(tu)。以(yi)煤為(wei)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)制甲(jia)(jia)醇，首先是將煤進(jin)行(xing)氣(qi)(qi)化，即煤氣(qi)(qi)化過程。目(mu)前(qian)(qian)，煤氣(qi)(qi)化的生(sheng)產工藝(yi)(yi)有(you)多種(zhong)(zhong)，包括(kuo)塊煤或小(xiao)顆粒煤氣(qi)(qi)化工藝(yi)(yi)、粉煤氣(qi)(qi)化工藝(yi)(yi)和水(shui)煤漿(jiang)氣(qi)(qi)化工藝(yi)(yi)等。其中以(yi)水(shui)煤漿(jiang)氣(qi)(qi)化工藝(yi)(yi)最(zui)(zui)為(wei)成熟，這(zhe)里以(yi)目(mu)前(qian)(qian)應(ying)用(yong)最(zui)(zui)多的ICI低壓合成工藝(yi)(yi)為(wei)例進(jin)行(xing)介紹。
二、典(dian)型甲醇裝置的(de)工(gong)藝(yi)及特點
一般情況下(xia)，甲醇(chun)的生產過(guo)程(cheng)主要分為造氣、變換(huan)和凈化、合成(cheng)、精餾四個工段。
1. 造氣(qi)
目前應用較多的(de)(de)(de)(de)(de)造(zao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)方法是(shi)(shi)：先(xian)將煤(mei)(mei)(mei)(mei)研(yan)磨成(cheng)(cheng)(cheng)煤(mei)(mei)(mei)(mei)粉(fen)，然后(hou)(hou)(hou)摻(chan)水(shui)(shui)(shui)制成(cheng)(cheng)(cheng)水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)。水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)通(tong)過(guo)(guo)泵提升(sheng)壓(ya)力，然后(hou)(hou)(hou)通(tong)過(guo)(guo)噴嘴在高(gao)速(su)氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)流(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)作用下噴入氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)。氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)(he)霧狀水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)在氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)內(nei)受(shou)高(gao)溫的(de)(de)(de)(de)(de)作用，迅速(su)經歷著預(yu)熱、水(shui)(shui)(shui)分(fen)蒸發、煤(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)(de)(de)(de)(de)干餾、揮發物的(de)(de)(de)(de)(de)裂解燃(ran)燒以(yi)及(ji)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)等一(yi)系列復雜的(de)(de)(de)(de)(de)物理和(he)(he)化(hua)(hua)(hua)(hua)學過(guo)(guo)程(cheng)，最(zui)后(hou)(hou)(hou)生(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)以(yi)一(yi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)、氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)和(he)(he)水(shui)(shui)(shui)蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為主的(de)(de)(de)(de)(de)濕煤(mei)(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氨(an)(an)裝置(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)原料氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)(he)氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)）、尿素裝置(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)原料氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)）等也常以(yi)煤(mei)(mei)(mei)(mei)為原料氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)獲(huo)得(de)(de)，只是(shi)(shi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)條(tiao)件不同。合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氨(an)(an)裝置(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)制氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)是(shi)(shi)以(yi)獲(huo)得(de)(de)氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為主，并在氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)時通(tong)過(guo)(guo)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)(jia)入而帶入氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，最(zui)終獲(huo)得(de)(de)氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)(he)氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)呈一(yi)定(ding)比例的(de)(de)(de)(de)(de)混(hun)合(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)。而甲醇裝置(zhi)(zhi)則以(yi)獲(huo)得(de)(de)一(yi)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)為主，因此氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)時以(yi)添(tian)加(jia)(jia)純氧(yang)為主，以(yi)減(jian)少(shao)或避(bi)免氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)存在。在合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氨(an)(an)裝置(zhi)(zhi)一(yi)節中(zhong)，沒有提及(ji)造(zao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)(gong)段(duan)，是(shi)(shi)因為其(qi)造(zao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)(gong)段(duan)的(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)與這里類(lei)似。典型的(de)(de)(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)制氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)示(shi)意圖如(ru)圖2.28所(suo)示(shi)。原煤(mei)(mei)(mei)(mei)經過(guo)(guo)稱重送至(zhi)磨煤(mei)(mei)(mei)(mei)機，磨至(zhi)需要的(de)(de)(de)(de)(de)顆粒后(hou)(hou)(hou)送至(zhi)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)槽，與水(shui)(shui)(shui)混(hun)合(he)后(hou)(hou)(hou)即形成(cheng)(cheng)(cheng)水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)。水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)經泵加(jia)(jia)壓(ya)后(hou)(hou)(hou)送往(wang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)。與高(gao)壓(ya)氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)經噴嘴混(hun)合(he)進(jin)入氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)反應室。洗(xi)(xi)滌器下部(bu)出來的(de)(de)(de)(de)(de)黑水(shui)(shui)(shui)進(jin)固(gu)體(ti)分(fen)離器，液體(ti)部(bu)分(fen)（黑水(shui)(shui)(shui)）進(jin)灰水(shui)(shui)(shui)處理系統(tong)。除(chu)了來自洗(xi)(xi)滌器的(de)(de)(de)(de)(de)黑水(shui)(shui)(shui)外，還有其(qi)他(ta)分(fen)離器等產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)黑水(shui)(shui)(shui)，這些黑水(shui)(shui)(shui)也將被送往(wang)灰水(shui)(shui)(shui)處理系統(tong)。
2. 變(bian)換和(he)凈化
凈化工段(duan)主要(yao)包括(kuo)變(bian)(bian)換(huan)(huan)和(he)脫硫(liu)(liu)、脫碳兩部分，但有(you)些裝置也(ye)包含硫(liu)(liu)回(hui)收(shou)部分。變(bian)(bian)換(huan)(huan)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是調節煤(mei)氣(qi)中的(de)(de)(de)一氧(yang)化碳含量，以獲得甲醇合(he)成(cheng)需要(yao)的(de)(de)(de)一氧(yang)化碳與(yu)(yu)氫氣(qi)的(de)(de)(de)比例。脫硫(liu)(liu)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)是因為(wei)硫(liu)(liu)會(hui)導(dao)致(zhi)甲醇合(he)成(cheng)的(de)(de)(de)催化劑中毒。變(bian)(bian)換(huan)(huan)及凈化的(de)(de)(de)簡單工藝(yi)流程見(jian)圖2.29。氣(qi)化工段(duan)過(guo)來的(de)(de)(de)水(shui)煤(mei)氣(qi)首(shou)先進(jin)入(ru)預變(bian)(bian)換(huan)(huan)爐(lu)，出爐(lu)后進(jin)入(ru)另(ling)一個變(bian)(bian)換(huan)(huan)爐(lu)，變(bian)(bian)換(huan)(huan)后經過(guo)多次(ci)換(huan)(huan)熱(re)和(he)氣(qi)液(ye)分離后，與(yu)(yu)未(wei)變(bian)(bian)換(huan)(huan)的(de)(de)(de)煤(mei)氣(qi)合(he)并，經熱(re)回(hui)收(shou)、冷卻。
3. 合成
低壓(ya)法(fa)合(he)(he)(he)(he)成甲(jia)醇(chun)工(gong)藝流程(cheng)示意圖(tu)如圖(tu)2.30所(suo)示。凈化后(hou)(hou)的氣(qi)(qi)(qi)體送(song)(song)(song)至聯合(he)(he)(he)(he)壓(ya)縮(suo)(suo)機的合(he)(he)(he)(he)成氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)縮(suo)(suo)段(duan)壓(ya)縮(suo)(suo)后(hou)(hou)，與甲(jia)醇(chun)分(fen)(fen)(fen)離(li)器(qi)來的循環(huan)氣(qi)(qi)(qi)混合(he)(he)(he)(he)，進(jin)(jin)入(ru)(ru)(ru)循環(huan)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)縮(suo)(suo)段(duan)。經(jing)(jing)循環(huan)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)縮(suo)(suo)機升壓(ya)后(hou)(hou)送(song)(song)(song)至合(he)(he)(he)(he)成氣(qi)(qi)(qi)換熱(re)(re)器(qi)進(jin)(jin)行逐級換熱(re)(re)，送(song)(song)(song)入(ru)(ru)(ru)合(he)(he)(he)(he)成塔進(jin)(jin)行甲(jia)醇(chun)合(he)(he)(he)(he)成。出塔氣(qi)(qi)(qi)經(jing)(jing)合(he)(he)(he)(he)成氣(qi)(qi)(qi)換熱(re)(re)器(qi)回(hui)收熱(re)(re)量后(hou)(hou)進(jin)(jin)入(ru)(ru)(ru)水(shui)(shui)冷器(qi)，經(jing)(jing)水(shui)(shui)冷后(hou)(hou)出塔，同時生成的甲(jia)醇(chun)和(he)水(shui)(shui)，在此得以冷凝。經(jing)(jing)甲(jia)醇(chun)分(fen)(fen)(fen)離(li)器(qi)分(fen)(fen)(fen)離(li)液相(xiang)（甲(jia)醇(chun)和(he)水(shui)(shui)）后(hou)(hou)，未反應(ying)氣(qi)(qi)(qi)體返回(hui)聯合(he)(he)(he)(he)壓(ya)縮(suo)(suo)機，經(jing)(jing)壓(ya)縮(suo)(suo)后(hou)(hou)循環(huan)使用。為防止惰性氣(qi)(qi)(qi)體在系(xi)統中(zhong)(zhong)積累，要(yao)從系(xi)統中(zhong)(zhong)排出弛放氣(qi)(qi)(qi)。由甲(jia)醇(chun)分(fen)(fen)(fen)離(li)器(qi)分(fen)(fen)(fen)離(li)出的粗甲(jia)醇(chun)，減(jian)壓(ya)后(hou)(hou)進(jin)(jin)入(ru)(ru)(ru)閃蒸槽(cao)閃蒸，以除去(qu)甲(jia)醇(chun)中(zhong)(zhong)的大(da)部分(fen)(fen)(fen)溶(rong)解氣(qi)(qi)(qi)，然后(hou)(hou)送(song)(song)(song)至甲(jia)醇(chun)精餾工(gong)段(duan)。閃蒸氣(qi)(qi)(qi)經(jing)(jing)壓(ya)力調節后(hou)(hou)用作(zuo)燃料。合(he)(he)(he)(he)成反應(ying)熱(re)(re)通過合(he)(he)(he)(he)成塔殼側的沸騰(teng)水(shui)(shui)的飽和(he)蒸汽(qi)帶走。
4. 精餾
在甲醇合(he)成時(shi)，因合(he)成條件及催化劑性(xing)能等因素的(de)影響，在產生(sheng)甲醇反應(ying)的(de)同時(shi)，還(huan)伴隨著一系列的(de)副反應(ying)。所(suo)得產品除甲醇外(wai)，還(huan)有(you)水(shui)、醚、醛、酮、酯、烷烴(jing)、有(you)機酸(suan)等幾十種有(you)機雜質。所(suo)以，粗甲醇需進行精(jing)餾(liu)提純。甲醇精(jing)餾(liu)工藝(yi)流程示(shi)意圖(tu)如圖(tu)2.31所(suo)示(shi)。
粗甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)經(jing)預(yu)熱后入(ru)預(yu)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)，該塔(ta)(ta)(ta)主要是將二甲(jia)(jia)醚等低沸(fei)點(dian)餾(liu)(liu)分(fen)(fen)(fen)(fen)從塔(ta)(ta)(ta)頂分(fen)(fen)(fen)(fen)離。低沸(fei)點(dian)餾(liu)(liu)分(fen)(fen)(fen)(fen)不凝氣體(ti)從塔(ta)(ta)(ta)頂排出(chu)，送(song)至燃(ran)料氣系統。塔(ta)(ta)(ta)底(di)的(de)液體(ti)由預(yu)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)底(di)泵升壓(ya)(ya)后送(song)入(ru)加壓(ya)(ya)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)進(jin)行蒸餾(liu)(liu)。加壓(ya)(ya)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)頂氣體(ti)被(bei)冷(leng)凝后，一(yi)(yi)部(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)作(zuo)為(wei)(wei)精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)加壓(ya)(ya)塔(ta)(ta)(ta)的(de)回流，另一(yi)(yi)部(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)作(zuo)為(wei)(wei)精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)產品送(song)至精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)儲罐(guan)。加壓(ya)(ya)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)底(di)的(de)精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)液體(ti)，靠自(zi)身壓(ya)(ya)力(li)送(song)入(ru)常(chang)壓(ya)(ya)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)進(jin)一(yi)(yi)步精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)。常(chang)壓(ya)(ya)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)頂部(bu)蒸汽經(jing)冷(leng)凝器冷(leng)凝后，部(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)作(zuo)為(wei)(wei)回流液返回塔(ta)(ta)(ta)內(nei)，部(bu)分(fen)(fen)(fen)(fen)作(zuo)為(wei)(wei)精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)產品與加壓(ya)(ya)塔(ta)(ta)(ta)的(de)精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)匯合，一(yi)(yi)起(qi)送(song)至精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)儲槽(cao)。
三、介質特點(dian)
甲(jia)醇(chun)裝置(zhi)中包含的特殊介(jie)質有(you)：甲(jia)醇(chun)、氫氣(qi)(qi)、一氧化(hua)(hua)碳、二氧化(hua)(hua)碳、高(gao)壓氧氣(qi)(qi)、黑(hei)水等。甲(jia)醇(chun)是一種透明、無色、易燃(ran)、有(you)毒的液體，略帶酒精味。熔點(dian)為-97.8℃，沸(fei)點(dian)為64.8℃，自燃(ran)點(dian)為47℃，能與水、乙醇(chun)、乙醚、苯、
丙酮(tong)和大多數有機溶劑相混(hun)溶，遇熱(re)、明火或氧化劑易著火。甲(jia)醇屬于甲(jia)B類可燃液體。按GB 5044 標準甲(jia)醇屬于中度危害介(jie)質(zhi)。
四、甲醇裝置(zhi)的(de)配管設計
主要(yao)是(shi)對塔、罐、泵、反應器等設備的(de)配管(guan)設計(ji)。
