一、裝置(zhi)簡介
甲(jia)(jia)醇是重要(yao)有機化(hua)(hua)工(gong)原(yuan)料(liao)(liao)(liao)和(he)優(you)質燃(ran)料(liao)(liao)(liao)，廣泛(fan)應用于(yu)(yu)精細化(hua)(hua)工(gong)、塑料(liao)(liao)(liao)、醫(yi)藥、化(hua)(hua)肥等領域。甲(jia)(jia)醇也是一種(zhong)重要(yao)的有機溶劑(ji)，其溶解性能優(you)于(yu)(yu)乙(yi)醇，可(ke)用于(yu)(yu)調制涂料(liao)(liao)(liao)。甲(jia)(jia)醇還是一種(zhong)很有前(qian)(qian)景的清(qing)潔能源。現(xian)代大型工(gong)業化(hua)(hua)制甲(jia)(jia)醇的生(sheng)(sheng)產(chan)裝置，原(yuan)料(liao)(liao)(liao)氣(qi)(qi)的制取既可(ke)以(yi)(yi)煤(mei)(mei)(mei)（固體(ti)）作原(yuan)料(liao)(liao)(liao)，也可(ke)以(yi)(yi)油品（液體(ti)）或燃(ran)料(liao)(liao)(liao)氣(qi)(qi)（氣(qi)(qi)體(ti)）作原(yuan)料(liao)(liao)(liao)。不(bu)同(tong)的原(yuan)料(liao)(liao)(liao)，其生(sheng)(sheng)產(chan)方法和(he)生(sheng)(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)大不(bu)相同(tong)。對于(yu)(yu)我國，煤(mei)(mei)(mei)炭儲(chu)量(liang)(liang)遠大于(yu)(yu)石油、天然氣(qi)(qi)儲(chu)量(liang)(liang)，因(yin)此，這里(li)(li)就以(yi)(yi)煤(mei)(mei)(mei)作原(yuan)料(liao)(liao)(liao)為例進(jin)行介紹(shao)，圖2.27所示(shi)為煤(mei)(mei)(mei)化(hua)(hua)工(gong)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)流程(cheng)框圖。以(yi)(yi)煤(mei)(mei)(mei)為原(yuan)料(liao)(liao)(liao)制甲(jia)(jia)醇，首先(xian)是將煤(mei)(mei)(mei)進(jin)行氣(qi)(qi)化(hua)(hua)，即煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)化(hua)(hua)過(guo)程(cheng)。目(mu)前(qian)(qian)，煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)化(hua)(hua)的生(sheng)(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)有多(duo)種(zhong)，包括塊煤(mei)(mei)(mei)或小顆(ke)粒煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)、粉煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)和(he)水煤(mei)(mei)(mei)漿氣(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)等。其中以(yi)(yi)水煤(mei)(mei)(mei)漿氣(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)最(zui)為成(cheng)熟，這里(li)(li)以(yi)(yi)目(mu)前(qian)(qian)應用最(zui)多(duo)的ICI低壓合成(cheng)工(gong)藝(yi)(yi)(yi)為例進(jin)行介紹(shao)。
二、典型甲醇裝置的工藝(yi)及特(te)點
一般(ban)情況下(xia)，甲醇(chun)的生產過(guo)程主要分為造氣、變換和(he)凈化、合成、精餾四個(ge)工段。
1. 造氣
目前(qian)應(ying)用(yong)較多的(de)(de)造(zao)氣(qi)(qi)(qi)方法是：先將煤(mei)(mei)(mei)研磨(mo)成煤(mei)(mei)(mei)粉，然(ran)后(hou)摻水(shui)(shui)(shui)制(zhi)(zhi)成水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)。水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)通(tong)過(guo)(guo)(guo)泵提升壓力，然(ran)后(hou)通(tong)過(guo)(guo)(guo)噴嘴在高速(su)氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)流(liu)的(de)(de)作(zuo)用(yong)下噴入氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐(lu)(lu)。氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)和霧狀(zhuang)水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)在氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐(lu)(lu)內受高溫的(de)(de)作(zuo)用(yong)，迅(xun)速(su)經(jing)歷著預熱、水(shui)(shui)(shui)分(fen)蒸發、煤(mei)(mei)(mei)的(de)(de)干餾、揮(hui)發物的(de)(de)裂解燃(ran)燒(shao)以(yi)(yi)及碳(tan)(tan)的(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)等一系列復(fu)雜的(de)(de)物理(li)和化(hua)(hua)學過(guo)(guo)(guo)程(cheng)，最后(hou)生(sheng)成以(yi)(yi)一氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)、氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)、二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)和水(shui)(shui)(shui)蒸氣(qi)(qi)(qi)為(wei)主的(de)(de)濕煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)。合成氨裝(zhuang)置的(de)(de)原(yuan)(yuan)料氣(qi)(qi)(qi)（氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)和氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)）、尿素裝(zhuang)置的(de)(de)原(yuan)(yuan)料氣(qi)(qi)(qi)（二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)）等也常(chang)以(yi)(yi)煤(mei)(mei)(mei)為(wei)原(yuan)(yuan)料氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)獲得(de)，只是氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)的(de)(de)條件不(bu)同。合成氨裝(zhuang)置的(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)制(zhi)(zhi)氣(qi)(qi)(qi)是以(yi)(yi)獲得(de)氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)為(wei)主，并在氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)時通(tong)過(guo)(guo)(guo)空氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)加入而帶(dai)入氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)，最終獲得(de)氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)和氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)呈一定比例的(de)(de)混合氣(qi)(qi)(qi)體。而甲(jia)醇裝(zhuang)置則(ze)以(yi)(yi)獲得(de)一氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)為(wei)主，因(yin)此氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)時以(yi)(yi)添加純氧(yang)(yang)為(wei)主，以(yi)(yi)減(jian)少或避免氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)存在。在合成氨裝(zhuang)置一節(jie)中，沒有提及造(zao)氣(qi)(qi)(qi)工(gong)段，是因(yin)為(wei)其造(zao)氣(qi)(qi)(qi)工(gong)段的(de)(de)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)與(yu)這(zhe)里類似(si)。典型(xing)的(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)制(zhi)(zhi)氣(qi)(qi)(qi)工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)示意圖如圖2.28所示。原(yuan)(yuan)煤(mei)(mei)(mei)經(jing)過(guo)(guo)(guo)稱重送(song)至磨(mo)煤(mei)(mei)(mei)機，磨(mo)至需(xu)要的(de)(de)顆粒后(hou)送(song)至煤(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)槽，與(yu)水(shui)(shui)(shui)混合后(hou)即形成水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)。水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)漿(jiang)(jiang)經(jing)泵加壓后(hou)送(song)往氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐(lu)(lu)。與(yu)高壓氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)經(jing)噴嘴混合進(jin)入氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐(lu)(lu)反應(ying)室。洗滌器(qi)(qi)下部出來(lai)的(de)(de)黑(hei)水(shui)(shui)(shui)進(jin)固體分(fen)離(li)器(qi)(qi)，液體部分(fen)（黑(hei)水(shui)(shui)(shui)）進(jin)灰(hui)水(shui)(shui)(shui)處理(li)系統(tong)。除了來(lai)自(zi)洗滌器(qi)(qi)的(de)(de)黑(hei)水(shui)(shui)(shui)外，還有其他分(fen)離(li)器(qi)(qi)等產生(sheng)的(de)(de)黑(hei)水(shui)(shui)(shui)，這(zhe)些(xie)黑(hei)水(shui)(shui)(shui)也將被送(song)往灰(hui)水(shui)(shui)(shui)處理(li)系統(tong)。
2. 變換(huan)和凈化(hua)
凈化(hua)工段主要包(bao)括變(bian)換(huan)(huan)和(he)脫硫(liu)、脫碳(tan)兩部分，但有些裝置也(ye)包(bao)含(han)硫(liu)回(hui)(hui)收部分。變(bian)換(huan)(huan)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是調節煤(mei)(mei)氣中的(de)(de)(de)一氧化(hua)碳(tan)含(han)量，以獲(huo)得(de)甲(jia)醇(chun)合(he)成需要的(de)(de)(de)一氧化(hua)碳(tan)與(yu)氫氣的(de)(de)(de)比(bi)例。脫硫(liu)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是因為(wei)硫(liu)會導致(zhi)甲(jia)醇(chun)合(he)成的(de)(de)(de)催化(hua)劑中毒(du)。變(bian)換(huan)(huan)及(ji)凈化(hua)的(de)(de)(de)簡單工藝(yi)流程見圖(tu)2.29。氣化(hua)工段過(guo)來的(de)(de)(de)水煤(mei)(mei)氣首先進入(ru)預變(bian)換(huan)(huan)爐，出爐后進入(ru)另(ling)一個(ge)變(bian)換(huan)(huan)爐，變(bian)換(huan)(huan)后經過(guo)多次換(huan)(huan)熱和(he)氣液(ye)分離后，與(yu)未變(bian)換(huan)(huan)的(de)(de)(de)煤(mei)(mei)氣合(he)并，經熱回(hui)(hui)收、冷卻(que)。
3. 合成(cheng)
低壓(ya)(ya)(ya)法合(he)成(cheng)(cheng)甲(jia)醇(chun)(chun)工(gong)藝(yi)流程示(shi)意圖(tu)如圖(tu)2.30所示(shi)。凈化后(hou)的氣(qi)體(ti)送(song)至(zhi)聯合(he)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)機的合(he)成(cheng)(cheng)氣(qi)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)段壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)后(hou)，與甲(jia)醇(chun)(chun)分(fen)(fen)(fen)離(li)器(qi)來(lai)的循環氣(qi)混合(he)，進(jin)入(ru)循環氣(qi)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)段。經(jing)(jing)循環氣(qi)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)機升壓(ya)(ya)(ya)后(hou)送(song)至(zhi)合(he)成(cheng)(cheng)氣(qi)換熱(re)(re)器(qi)進(jin)行(xing)逐級換熱(re)(re)，送(song)入(ru)合(he)成(cheng)(cheng)塔(ta)進(jin)行(xing)甲(jia)醇(chun)(chun)合(he)成(cheng)(cheng)。出塔(ta)氣(qi)經(jing)(jing)合(he)成(cheng)(cheng)氣(qi)換熱(re)(re)器(qi)回收熱(re)(re)量后(hou)進(jin)入(ru)水(shui)(shui)冷器(qi)，經(jing)(jing)水(shui)(shui)冷后(hou)出塔(ta)，同時(shi)生成(cheng)(cheng)的甲(jia)醇(chun)(chun)和(he)(he)水(shui)(shui)，在此得以冷凝。經(jing)(jing)甲(jia)醇(chun)(chun)分(fen)(fen)(fen)離(li)器(qi)分(fen)(fen)(fen)離(li)液相(xiang)（甲(jia)醇(chun)(chun)和(he)(he)水(shui)(shui)）后(hou)，未反應氣(qi)體(ti)返(fan)回聯合(he)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)機，經(jing)(jing)壓(ya)(ya)(ya)縮(suo)(suo)(suo)后(hou)循環使用。為(wei)防止惰性氣(qi)體(ti)在系統中(zhong)積累，要從系統中(zhong)排出弛放氣(qi)。由甲(jia)醇(chun)(chun)分(fen)(fen)(fen)離(li)器(qi)分(fen)(fen)(fen)離(li)出的粗(cu)甲(jia)醇(chun)(chun)，減壓(ya)(ya)(ya)后(hou)進(jin)入(ru)閃蒸(zheng)槽閃蒸(zheng)，以除去(qu)甲(jia)醇(chun)(chun)中(zhong)的大部分(fen)(fen)(fen)溶解氣(qi)，然后(hou)送(song)至(zhi)甲(jia)醇(chun)(chun)精餾工(gong)段。閃蒸(zheng)氣(qi)經(jing)(jing)壓(ya)(ya)(ya)力調節后(hou)用作燃料(liao)。合(he)成(cheng)(cheng)反應熱(re)(re)通過合(he)成(cheng)(cheng)塔(ta)殼側的沸騰水(shui)(shui)的飽和(he)(he)蒸(zheng)汽帶走。
4. 精餾
在甲(jia)醇(chun)合成(cheng)時，因(yin)合成(cheng)條件及催化劑性能等因(yin)素(su)的(de)(de)影響，在產生甲(jia)醇(chun)反應的(de)(de)同時，還伴隨(sui)著一系列的(de)(de)副反應。所得產品除甲(jia)醇(chun)外(wai)，還有(you)水、醚、醛、酮、酯(zhi)、烷烴(jing)、有(you)機酸等幾(ji)十種有(you)機雜質(zhi)。所以，粗甲(jia)醇(chun)需(xu)進(jin)行精餾提(ti)純。甲(jia)醇(chun)精餾工藝流(liu)程示意圖(tu)如圖(tu)2.31所示。
粗甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)經(jing)預(yu)熱后(hou)入預(yu)精(jing)(jing)(jing)餾塔(ta)(ta)(ta)，該塔(ta)(ta)(ta)主要是(shi)將二(er)甲(jia)(jia)(jia)醚等低(di)沸點餾分(fen)從(cong)塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)分(fen)離。低(di)沸點餾分(fen)不凝氣體(ti)從(cong)塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)排出(chu)，送(song)至(zhi)燃料氣系統。塔(ta)(ta)(ta)底(di)的液體(ti)由(you)預(yu)精(jing)(jing)(jing)餾塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)底(di)泵升壓(ya)(ya)(ya)后(hou)送(song)入加(jia)壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)(jing)餾塔(ta)(ta)(ta)進行蒸餾。加(jia)壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)(jing)餾塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)氣體(ti)被(bei)冷凝后(hou)，一(yi)部(bu)分(fen)作為(wei)精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)加(jia)壓(ya)(ya)(ya)塔(ta)(ta)(ta)的回(hui)流，另(ling)一(yi)部(bu)分(fen)作為(wei)精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)產品送(song)至(zhi)精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)儲(chu)罐(guan)。加(jia)壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)(jing)餾塔(ta)(ta)(ta)底(di)的精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)液體(ti)，靠(kao)自身壓(ya)(ya)(ya)力送(song)入常壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)(jing)餾塔(ta)(ta)(ta)進一(yi)步精(jing)(jing)(jing)餾。常壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)(jing)餾塔(ta)(ta)(ta)頂(ding)部(bu)蒸汽經(jing)冷凝器冷凝后(hou)，部(bu)分(fen)作為(wei)回(hui)流液返回(hui)塔(ta)(ta)(ta)內，部(bu)分(fen)作為(wei)精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)產品與加(jia)壓(ya)(ya)(ya)塔(ta)(ta)(ta)的精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)匯合，一(yi)起送(song)至(zhi)精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)儲(chu)槽。
三、介質特點
甲(jia)醇(chun)(chun)裝置中(zhong)包含的特殊介質有(you)：甲(jia)醇(chun)(chun)、氫氣(qi)、一(yi)(yi)氧化碳、二氧化碳、高壓氧氣(qi)、黑水等(deng)。甲(jia)醇(chun)(chun)是(shi)一(yi)(yi)種透(tou)明、無(wu)色、易(yi)燃、有(you)毒的液體，略帶酒精味。熔(rong)點(dian)(dian)為-97.8℃，沸點(dian)(dian)為64.8℃，自燃點(dian)(dian)為47℃，能與水、乙(yi)醇(chun)(chun)、乙(yi)醚、苯、
丙(bing)酮(tong)和大(da)多數有機(ji)溶劑相(xiang)混溶，遇熱(re)、明(ming)火或氧化劑易著(zhu)火。甲(jia)醇屬(shu)于甲(jia)B類可燃液體。按GB 5044 標準甲(jia)醇屬(shu)于中度危害介質。
四(si)、甲醇裝(zhuang)置的配管設計(ji)
主要是(shi)對塔、罐、泵、反(fan)應器等設(she)備的配管設(she)計。
