一(yi)、裝置簡介
甲(jia)醇(chun)是(shi)重要(yao)有機化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)原料(liao)(liao)和優質燃(ran)(ran)料(liao)(liao)，廣泛應用(yong)(yong)于精細化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)、塑料(liao)(liao)、醫藥(yao)、化(hua)(hua)(hua)(hua)肥等領域。甲(jia)醇(chun)也(ye)是(shi)一種(zhong)重要(yao)的(de)(de)有機溶劑(ji)，其溶解(jie)性能優于乙醇(chun)，可用(yong)(yong)于調制涂料(liao)(liao)。甲(jia)醇(chun)還是(shi)一種(zhong)很有前(qian)景的(de)(de)清潔(jie)能源。現代大型(xing)工(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)化(hua)(hua)(hua)(hua)制甲(jia)醇(chun)的(de)(de)生產(chan)裝置(zhi)，原料(liao)(liao)氣(qi)的(de)(de)制取(qu)既可以煤(mei)(mei)(mei)（固體）作原料(liao)(liao)，也(ye)可以油品（液體）或(huo)燃(ran)(ran)料(liao)(liao)氣(qi)（氣(qi)體）作原料(liao)(liao)。不(bu)同的(de)(de)原料(liao)(liao)，其生產(chan)方法(fa)和生產(chan)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)大不(bu)相同。對于我國，煤(mei)(mei)(mei)炭儲量遠大于石油、天然氣(qi)儲量，因此(ci)，這里(li)就以煤(mei)(mei)(mei)作原料(liao)(liao)為(wei)例(li)進行(xing)介紹，圖(tu)2.27所示為(wei)煤(mei)(mei)(mei)化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)流程框圖(tu)。以煤(mei)(mei)(mei)為(wei)原料(liao)(liao)制甲(jia)醇(chun)，首先是(shi)將(jiang)煤(mei)(mei)(mei)進行(xing)氣(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)，即煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)過程。目前(qian)，煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)生產(chan)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)有多種(zhong)，包括塊煤(mei)(mei)(mei)或(huo)小顆(ke)粒(li)煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)、粉煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)和水煤(mei)(mei)(mei)漿氣(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)等。其中以水煤(mei)(mei)(mei)漿氣(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)最為(wei)成熟，這里(li)以目前(qian)應用(yong)(yong)最多的(de)(de)ICI低壓(ya)合成工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)為(wei)例(li)進行(xing)介紹。
二、典型甲(jia)醇裝置的工藝及特點(dian)
一般情況(kuang)下，甲(jia)醇(chun)的生產過程主要(yao)分為造氣、變換和凈化(hua)、合(he)成、精餾四個工段。
1. 造(zao)氣(qi)
目前應用較(jiao)多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)造(zao)(zao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)方法是：先將(jiang)煤(mei)(mei)(mei)(mei)研磨(mo)成(cheng)(cheng)(cheng)煤(mei)(mei)(mei)(mei)粉，然后摻水(shui)(shui)(shui)(shui)制成(cheng)(cheng)(cheng)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(tong)過(guo)泵提升壓(ya)力，然后通(tong)過(guo)噴嘴在(zai)(zai)(zai)高速氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)流(liu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用下噴入氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)(lu)。氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)霧狀水(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)在(zai)(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)(lu)內受高溫的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用，迅速經(jing)歷著預熱、水(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)蒸發、煤(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)干餾、揮發物的(de)(de)(de)(de)(de)(de)裂解燃(ran)燒以(yi)(yi)及碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)等(deng)一(yi)(yi)系(xi)列(lie)復雜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理和(he)化(hua)(hua)(hua)(hua)學過(guo)程(cheng)(cheng)，最后生成(cheng)(cheng)(cheng)以(yi)(yi)一(yi)(yi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)、氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、二(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)和(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)(wei)(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)濕(shi)煤(mei)(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。合(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氨裝(zhuang)置(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原料(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)）、尿素裝(zhuang)置(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)原料(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（二(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)）等(deng)也常(chang)以(yi)(yi)煤(mei)(mei)(mei)(mei)為(wei)(wei)(wei)(wei)原料(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)獲得，只是氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)條件不同。合(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氨裝(zhuang)置(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)制氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)是以(yi)(yi)獲得氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)(wei)(wei)(wei)主(zhu)，并在(zai)(zai)(zai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)時通(tong)過(guo)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)入而帶(dai)入氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，最終(zhong)獲得氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)呈一(yi)(yi)定比例的(de)(de)(de)(de)(de)(de)混(hun)合(he)(he)(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)。而甲醇裝(zhuang)置(zhi)(zhi)則以(yi)(yi)獲得一(yi)(yi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)為(wei)(wei)(wei)(wei)主(zhu)，因此氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)時以(yi)(yi)添加(jia)純氧(yang)(yang)(yang)為(wei)(wei)(wei)(wei)主(zhu)，以(yi)(yi)減少(shao)或避免氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)(zai)。在(zai)(zai)(zai)合(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氨裝(zhuang)置(zhi)(zhi)一(yi)(yi)節中(zhong)，沒有提及造(zao)(zao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工段，是因為(wei)(wei)(wei)(wei)其造(zao)(zao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工段的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)(cheng)與(yu)這里(li)類似。典(dian)型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)制氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工藝(yi)流(liu)程(cheng)(cheng)示意圖(tu)如圖(tu)2.28所(suo)示。原煤(mei)(mei)(mei)(mei)經(jing)過(guo)稱重(zhong)送(song)至磨(mo)煤(mei)(mei)(mei)(mei)機，磨(mo)至需要的(de)(de)(de)(de)(de)(de)顆粒后送(song)至煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)槽，與(yu)水(shui)(shui)(shui)(shui)混(hun)合(he)(he)(he)(he)后即(ji)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)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)泵加(jia)壓(ya)后送(song)往氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)(lu)。與(yu)高壓(ya)氧(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)經(jing)噴嘴混(hun)合(he)(he)(he)(he)進(jin)(jin)(jin)入氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)(hua)爐(lu)(lu)反應室(shi)。洗(xi)滌器下部出來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)黑水(shui)(shui)(shui)(shui)進(jin)(jin)(jin)固體(ti)分(fen)(fen)離器，液體(ti)部分(fen)(fen)（黑水(shui)(shui)(shui)(shui)）進(jin)(jin)(jin)灰水(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)理系(xi)統。除了(le)來(lai)自洗(xi)滌器的(de)(de)(de)(de)(de)(de)黑水(shui)(shui)(shui)(shui)外，還有其他分(fen)(fen)離器等(deng)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)黑水(shui)(shui)(shui)(shui)，這些黑水(shui)(shui)(shui)(shui)也將(jiang)被送(song)往灰水(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)理系(xi)統。
2. 變換和(he)凈化(hua)
凈化(hua)工段(duan)主要(yao)包(bao)(bao)括變(bian)(bian)(bian)(bian)換(huan)(huan)(huan)和脫硫(liu)、脫碳兩部(bu)(bu)分(fen)，但有(you)些裝置(zhi)也包(bao)(bao)含硫(liu)回(hui)收(shou)部(bu)(bu)分(fen)。變(bian)(bian)(bian)(bian)換(huan)(huan)(huan)的(de)目(mu)的(de)是(shi)調(diao)節煤氣(qi)中的(de)一氧化(hua)碳含量，以獲得甲醇合成需要(yao)的(de)一氧化(hua)碳與氫氣(qi)的(de)比例(li)。脫硫(liu)的(de)目(mu)的(de)是(shi)因(yin)為硫(liu)會導致(zhi)甲醇合成的(de)催化(hua)劑(ji)中毒。變(bian)(bian)(bian)(bian)換(huan)(huan)(huan)及凈化(hua)的(de)簡單工藝流(liu)程(cheng)見圖(tu)2.29。氣(qi)化(hua)工段(duan)過來(lai)的(de)水煤氣(qi)首先進入預變(bian)(bian)(bian)(bian)換(huan)(huan)(huan)爐(lu)，出爐(lu)后進入另(ling)一個(ge)變(bian)(bian)(bian)(bian)換(huan)(huan)(huan)爐(lu)，變(bian)(bian)(bian)(bian)換(huan)(huan)(huan)后經過多次換(huan)(huan)(huan)熱和氣(qi)液分(fen)離后，與未變(bian)(bian)(bian)(bian)換(huan)(huan)(huan)的(de)煤氣(qi)合并，經熱回(hui)收(shou)、冷卻。
3. 合成
低壓(ya)(ya)(ya)法合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)工藝流(liu)程示(shi)意圖如圖2.30所示(shi)。凈化(hua)后(hou)(hou)(hou)的氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)送(song)(song)至聯(lian)合(he)(he)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)機的合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)段(duan)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)后(hou)(hou)(hou)，與甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)分(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)來的循(xun)(xun)環(huan)(huan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)混(hun)合(he)(he)，進(jin)(jin)入(ru)循(xun)(xun)環(huan)(huan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)段(duan)。經循(xun)(xun)環(huan)(huan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)機升壓(ya)(ya)(ya)后(hou)(hou)(hou)送(song)(song)至合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)換(huan)熱(re)器(qi)(qi)進(jin)(jin)行逐級(ji)換(huan)熱(re)，送(song)(song)入(ru)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)塔進(jin)(jin)行甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)。出(chu)塔氣(qi)(qi)(qi)(qi)經合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)換(huan)熱(re)器(qi)(qi)回收熱(re)量后(hou)(hou)(hou)進(jin)(jin)入(ru)水(shui)冷器(qi)(qi)，經水(shui)冷后(hou)(hou)(hou)出(chu)塔，同時生成(cheng)(cheng)(cheng)的甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)和(he)水(shui)，在(zai)(zai)此得以(yi)冷凝。經甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)分(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)分(fen)(fen)離(li)液相(xiang)（甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)和(he)水(shui)）后(hou)(hou)(hou)，未反(fan)應氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)返回聯(lian)合(he)(he)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)機，經壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)后(hou)(hou)(hou)循(xun)(xun)環(huan)(huan)使(shi)用。為防(fang)止惰性(xing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)在(zai)(zai)系統中(zhong)積累，要從系統中(zhong)排(pai)出(chu)弛放氣(qi)(qi)(qi)(qi)。由甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)分(fen)(fen)離(li)器(qi)(qi)分(fen)(fen)離(li)出(chu)的粗甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)，減壓(ya)(ya)(ya)后(hou)(hou)(hou)進(jin)(jin)入(ru)閃蒸(zheng)槽閃蒸(zheng)，以(yi)除去甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)中(zhong)的大部(bu)分(fen)(fen)溶(rong)解(jie)氣(qi)(qi)(qi)(qi)，然后(hou)(hou)(hou)送(song)(song)至甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)精餾工段(duan)。閃蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)經壓(ya)(ya)(ya)力(li)調節后(hou)(hou)(hou)用作燃料。合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)反(fan)應熱(re)通過合(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)塔殼側(ce)的沸騰水(shui)的飽(bao)和(he)蒸(zheng)汽帶(dai)走。
4. 精餾
在(zai)甲(jia)(jia)(jia)醇合成時，因(yin)合成條件(jian)及催化劑性能等因(yin)素的(de)影響，在(zai)產生甲(jia)(jia)(jia)醇反應(ying)的(de)同時，還伴隨著(zhu)一(yi)系列的(de)副反應(ying)。所得產品除甲(jia)(jia)(jia)醇外(wai)，還有(you)水(shui)、醚、醛、酮、酯、烷烴、有(you)機(ji)酸等幾(ji)十種有(you)機(ji)雜質。所以，粗甲(jia)(jia)(jia)醇需進行精餾提純。甲(jia)(jia)(jia)醇精餾工藝流程示(shi)意圖(tu)如圖(tu)2.31所示(shi)。
粗甲(jia)(jia)(jia)(jia)醇(chun)經(jing)預熱后入預精(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)，該塔(ta)(ta)主要是將二甲(jia)(jia)(jia)(jia)醚(mi)等低(di)沸(fei)點(dian)餾(liu)(liu)分(fen)從塔(ta)(ta)頂分(fen)離。低(di)沸(fei)點(dian)餾(liu)(liu)分(fen)不凝氣(qi)(qi)體從塔(ta)(ta)頂排出，送(song)(song)至(zhi)(zhi)燃(ran)料(liao)氣(qi)(qi)系(xi)統。塔(ta)(ta)底的(de)液(ye)(ye)體由預精(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)底泵升壓(ya)(ya)(ya)后送(song)(song)入加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)進行蒸餾(liu)(liu)。加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)塔(ta)(ta)頂氣(qi)(qi)體被冷(leng)凝后，一(yi)部(bu)(bu)分(fen)作(zuo)(zuo)為(wei)精(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)(jia)醇(chun)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)塔(ta)(ta)的(de)回流(liu)，另一(yi)部(bu)(bu)分(fen)作(zuo)(zuo)為(wei)精(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)(jia)醇(chun)產(chan)(chan)品(pin)(pin)送(song)(song)至(zhi)(zhi)精(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)(jia)醇(chun)儲罐。加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)底的(de)精(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)(jia)醇(chun)液(ye)(ye)體，靠自(zi)身壓(ya)(ya)(ya)力送(song)(song)入常壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)進一(yi)步精(jing)(jing)餾(liu)(liu)。常壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)(ta)頂部(bu)(bu)蒸汽經(jing)冷(leng)凝器冷(leng)凝后，部(bu)(bu)分(fen)作(zuo)(zuo)為(wei)回流(liu)液(ye)(ye)返回塔(ta)(ta)內，部(bu)(bu)分(fen)作(zuo)(zuo)為(wei)精(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)(jia)醇(chun)產(chan)(chan)品(pin)(pin)與加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)塔(ta)(ta)的(de)精(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)(jia)醇(chun)匯合，一(yi)起送(song)(song)至(zhi)(zhi)精(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)(jia)醇(chun)儲槽。
三、介質特點
甲醇(chun)裝置中包含的特殊介質有：甲醇(chun)、氫氣、一氧化(hua)(hua)碳、二(er)氧化(hua)(hua)碳、高壓(ya)氧氣、黑水(shui)等。甲醇(chun)是一種透明、無色、易燃、有毒的液體，略帶酒精味。熔(rong)點為-97.8℃，沸點為64.8℃，自燃點為47℃，能與水(shui)、乙醇(chun)、乙醚、苯、
丙酮(tong)和大多數有機溶劑(ji)相混(hun)溶，遇熱、明火或氧化劑(ji)易著火。甲醇屬于(yu)甲B類可燃液體。按GB 5044 標準甲醇屬于(yu)中(zhong)度危害介(jie)質。
四、甲醇裝置的配管設計
主要是對塔(ta)、罐、泵、反應器等設備的(de)配(pei)管設計。
