一、裝置(zhi)簡介

  甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)是(shi)重(zhong)(zhong)要有機(ji)化(hua)(hua)(hua)工(gong)原(yuan)料(liao)(liao)(liao)和(he)優質(zhi)燃料(liao)(liao)(liao)，廣泛應用于(yu)精細化(hua)(hua)(hua)工(gong)、塑(su)料(liao)(liao)(liao)、醫(yi)藥、化(hua)(hua)(hua)肥等領域。甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)也是(shi)一(yi)種(zhong)(zhong)重(zhong)(zhong)要的(de)有機(ji)溶劑，其溶解(jie)性(xing)能(neng)優于(yu)乙(yi)醇(chun)(chun)，可用于(yu)調制涂料(liao)(liao)(liao)。甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)還是(shi)一(yi)種(zhong)(zhong)很(hen)有前景的(de)清潔能(neng)源。現代(dai)大型工(gong)業(ye)化(hua)(hua)(hua)制甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)的(de)生(sheng)產裝置，原(yuan)料(liao)(liao)(liao)氣(qi)的(de)制取既可以煤(mei)(mei)（固(gu)體）作(zuo)原(yuan)料(liao)(liao)(liao)，也可以油品（液體）或燃料(liao)(liao)(liao)氣(qi)（氣(qi)體）作(zuo)原(yuan)料(liao)(liao)(liao)。不同(tong)的(de)原(yuan)料(liao)(liao)(liao)，其生(sheng)產方法和(he)生(sheng)產工(gong)藝(yi)大不相(xiang)同(tong)。對于(yu)我國(guo)，煤(mei)(mei)炭儲量(liang)遠大于(yu)石油、天然氣(qi)儲量(liang)，因此，這里(li)就(jiu)以煤(mei)(mei)作(zuo)原(yuan)料(liao)(liao)(liao)為(wei)例進(jin)行(xing)介(jie)紹(shao)，圖(tu)2.27所示為(wei)煤(mei)(mei)化(hua)(hua)(hua)工(gong)工(gong)藝(yi)流程(cheng)(cheng)框圖(tu)。以煤(mei)(mei)為(wei)原(yuan)料(liao)(liao)(liao)制甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)，首先是(shi)將煤(mei)(mei)進(jin)行(xing)氣(qi)化(hua)(hua)(hua)，即煤(mei)(mei)氣(qi)化(hua)(hua)(hua)過程(cheng)(cheng)。目前，煤(mei)(mei)氣(qi)化(hua)(hua)(hua)的(de)生(sheng)產工(gong)藝(yi)有多種(zhong)(zhong)，包括塊煤(mei)(mei)或小顆粒煤(mei)(mei)氣(qi)化(hua)(hua)(hua)工(gong)藝(yi)、粉煤(mei)(mei)氣(qi)化(hua)(hua)(hua)工(gong)藝(yi)和(he)水(shui)煤(mei)(mei)漿(jiang)氣(qi)化(hua)(hua)(hua)工(gong)藝(yi)等。其中以水(shui)煤(mei)(mei)漿(jiang)氣(qi)化(hua)(hua)(hua)工(gong)藝(yi)最為(wei)成熟，這里(li)以目前應用最多的(de)ICI低(di)壓合成工(gong)藝(yi)為(wei)例進(jin)行(xing)介(jie)紹(shao)。

二(er)、典(dian)型甲醇裝(zhuang)置的工藝及特點

  一(yi)般情況下，甲醇的生產過程主(zhu)要(yao)分為(wei)造(zao)氣(qi)、變換和凈(jing)化、合成、精餾(liu)四個工段。

 1. 造(zao)氣 

   目前應(ying)用較多的(de)(de)(de)造(zao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)方法(fa)是：先將煤(mei)(mei)(mei)(mei)研磨成(cheng)煤(mei)(mei)(mei)(mei)粉，然后(hou)(hou)摻(chan)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)制成(cheng)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)。水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)通過(guo)(guo)(guo)泵(beng)提升壓力，然后(hou)(hou)通過(guo)(guo)(guo)噴嘴在高速氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)流的(de)(de)(de)作用下(xia)噴入氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐(lu)。氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)霧狀(zhuang)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)在氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐(lu)內受高溫的(de)(de)(de)作用，迅速經(jing)歷著預熱、水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)分(fen)蒸(zheng)發、煤(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)(de)(de)干餾(liu)、揮(hui)發物的(de)(de)(de)裂解燃燒以(yi)(yi)(yi)及碳(tan)的(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)等一系(xi)列(lie)復雜的(de)(de)(de)物理和(he)化(hua)(hua)學(xue)過(guo)(guo)(guo)程，最后(hou)(hou)生成(cheng)以(yi)(yi)(yi)一氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)、氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、二氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)和(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)(wei)(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)濕煤(mei)(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。合(he)(he)成(cheng)氨裝置的(de)(de)(de)原(yuan)料(liao)(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)）、尿素裝置的(de)(de)(de)原(yuan)料(liao)(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（二氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)）等也(ye)常以(yi)(yi)(yi)煤(mei)(mei)(mei)(mei)為(wei)(wei)(wei)原(yuan)料(liao)(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)獲(huo)得，只是氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)條件不(bu)同。合(he)(he)成(cheng)氨裝置的(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)制氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)是以(yi)(yi)(yi)獲(huo)得氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)(wei)(wei)主(zhu)(zhu)，并在氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)時(shi)(shi)通過(guo)(guo)(guo)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)加入而帶入氮氣(qi)(qi)(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)(qi)(qi)和(he)氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)呈一定比例的(de)(de)(de)混合(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體。而甲(jia)醇裝置則(ze)以(yi)(yi)(yi)獲(huo)得一氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)為(wei)(wei)(wei)主(zhu)(zhu)，因此氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)時(shi)(shi)以(yi)(yi)(yi)添加純(chun)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)為(wei)(wei)(wei)主(zhu)(zhu)，以(yi)(yi)(yi)減少或避免氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)存在。在合(he)(he)成(cheng)氨裝置一節中，沒有(you)提及造(zao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)段(duan)(duan)，是因為(wei)(wei)(wei)其造(zao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)段(duan)(duan)的(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)程與這里類似。典型的(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)制氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)藝(yi)流程示(shi)意圖(tu)如圖(tu)2.28所示(shi)。原(yuan)煤(mei)(mei)(mei)(mei)經(jing)過(guo)(guo)(guo)稱重送(song)至(zhi)磨煤(mei)(mei)(mei)(mei)機，磨至(zhi)需要的(de)(de)(de)顆粒后(hou)(hou)送(song)至(zhi)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)槽，與水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)混合(he)(he)后(hou)(hou)即(ji)形(xing)成(cheng)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)。水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿(jiang)經(jing)泵(beng)加壓后(hou)(hou)送(song)往氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐(lu)。與高壓氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)經(jing)噴嘴混合(he)(he)進(jin)(jin)入氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐(lu)反應(ying)室。洗滌(di)器(qi)下(xia)部出來的(de)(de)(de)黑(hei)(hei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)進(jin)(jin)固體分(fen)離器(qi)，液體部分(fen)（黑(hei)(hei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)）進(jin)(jin)灰水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)理系(xi)統(tong)。除了來自洗滌(di)器(qi)的(de)(de)(de)黑(hei)(hei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)外，還(huan)有(you)其他分(fen)離器(qi)等產(chan)生的(de)(de)(de)黑(hei)(hei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)，這些黑(hei)(hei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)也(ye)將被(bei)送(song)往灰水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)處(chu)理系(xi)統(tong)。

 2. 變換和凈化(hua) 

   凈化(hua)工(gong)段主要包括變(bian)換和脫(tuo)硫(liu)、脫(tuo)碳兩部分(fen)，但有些裝置也包含硫(liu)回收部分(fen)。變(bian)換的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)(shi)調(diao)節煤(mei)氣中的(de)(de)一(yi)(yi)氧化(hua)碳含量，以獲得甲醇合(he)成需要的(de)(de)一(yi)(yi)氧化(hua)碳與氫氣的(de)(de)比例(li)。脫(tuo)硫(liu)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是(shi)(shi)因(yin)為硫(liu)會導致甲醇合(he)成的(de)(de)催化(hua)劑中毒(du)。變(bian)換及凈化(hua)的(de)(de)簡單工(gong)藝流程見圖2.29。氣化(hua)工(gong)段過(guo)來的(de)(de)水煤(mei)氣首先進(jin)入預(yu)變(bian)換爐，出爐后(hou)進(jin)入另一(yi)(yi)個變(bian)換爐，變(bian)換后(hou)經過(guo)多次換熱和氣液分(fen)離(li)后(hou)，與未變(bian)換的(de)(de)煤(mei)氣合(he)并，經熱回收、冷卻。

 3. 合(he)成 

   低壓(ya)(ya)法(fa)合(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)甲(jia)醇(chun)工藝流(liu)程示意圖(tu)如(ru)圖(tu)2.30所示。凈化后(hou)的(de)(de)氣(qi)(qi)體送(song)至聯合(he)(he)(he)(he)(he)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)合(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)段壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)后(hou)，與甲(jia)醇(chun)分(fen)離(li)(li)器(qi)來的(de)(de)循環(huan)氣(qi)(qi)混合(he)(he)(he)(he)(he)，進(jin)入循環(huan)氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)段。經循環(huan)氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)升壓(ya)(ya)后(hou)送(song)至合(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)換(huan)熱(re)器(qi)進(jin)行逐級換(huan)熱(re)，送(song)入合(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)塔(ta)(ta)進(jin)行甲(jia)醇(chun)合(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)。出(chu)(chu)塔(ta)(ta)氣(qi)(qi)經合(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)換(huan)熱(re)器(qi)回(hui)收(shou)熱(re)量后(hou)進(jin)入水(shui)(shui)冷(leng)器(qi)，經水(shui)(shui)冷(leng)后(hou)出(chu)(chu)塔(ta)(ta)，同時生(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)甲(jia)醇(chun)和(he)水(shui)(shui)，在此得(de)以(yi)冷(leng)凝(ning)。經甲(jia)醇(chun)分(fen)離(li)(li)器(qi)分(fen)離(li)(li)液相（甲(jia)醇(chun)和(he)水(shui)(shui)）后(hou)，未反(fan)應氣(qi)(qi)體返(fan)回(hui)聯合(he)(he)(he)(he)(he)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)機(ji)(ji)(ji)，經壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)后(hou)循環(huan)使用(yong)。為防(fang)止惰性氣(qi)(qi)體在系(xi)統中積累(lei)，要從系(xi)統中排出(chu)(chu)弛放氣(qi)(qi)。由甲(jia)醇(chun)分(fen)離(li)(li)器(qi)分(fen)離(li)(li)出(chu)(chu)的(de)(de)粗甲(jia)醇(chun)，減壓(ya)(ya)后(hou)進(jin)入閃蒸(zheng)槽閃蒸(zheng)，以(yi)除去甲(jia)醇(chun)中的(de)(de)大(da)部分(fen)溶解(jie)氣(qi)(qi)，然后(hou)送(song)至甲(jia)醇(chun)精餾工段。閃蒸(zheng)氣(qi)(qi)經壓(ya)(ya)力調節后(hou)用(yong)作燃料。合(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)反(fan)應熱(re)通過合(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)塔(ta)(ta)殼(ke)側的(de)(de)沸騰水(shui)(shui)的(de)(de)飽和(he)蒸(zheng)汽帶走。

 4. 精餾 

   在(zai)甲(jia)醇(chun)(chun)合成時，因合成條件及催化劑性(xing)能等(deng)因素的(de)影響，在(zai)產(chan)生甲(jia)醇(chun)(chun)反應的(de)同時，還伴隨著一系列的(de)副反應。所(suo)得產(chan)品除甲(jia)醇(chun)(chun)外，還有(you)水、醚(mi)、醛、酮、酯、烷烴、有(you)機酸等(deng)幾十(shi)種有(you)機雜質。所(suo)以，粗(cu)甲(jia)醇(chun)(chun)需進行精餾提純(chun)。甲(jia)醇(chun)(chun)精餾工(gong)藝(yi)流程示意圖如圖2.31所(suo)示。

   粗甲醇(chun)(chun)(chun)經(jing)預(yu)(yu)熱后入(ru)預(yu)(yu)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)，該塔(ta)主(zhu)要是將二甲醚等(deng)低沸(fei)點餾(liu)(liu)分(fen)(fen)從(cong)塔(ta)頂(ding)(ding)分(fen)(fen)離。低沸(fei)點餾(liu)(liu)分(fen)(fen)不凝氣體(ti)從(cong)塔(ta)頂(ding)(ding)排出，送(song)至(zhi)燃料氣系統。塔(ta)底(di)(di)的液體(ti)由預(yu)(yu)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)塔(ta)底(di)(di)泵升壓(ya)(ya)后送(song)入(ru)加壓(ya)(ya)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)進行蒸餾(liu)(liu)。加壓(ya)(ya)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)塔(ta)頂(ding)(ding)氣體(ti)被冷凝后，一(yi)部(bu)(bu)(bu)分(fen)(fen)作(zuo)為精(jing)(jing)(jing)甲醇(chun)(chun)(chun)加壓(ya)(ya)塔(ta)的回流，另一(yi)部(bu)(bu)(bu)分(fen)(fen)作(zuo)為精(jing)(jing)(jing)甲醇(chun)(chun)(chun)產品(pin)送(song)至(zhi)精(jing)(jing)(jing)甲醇(chun)(chun)(chun)儲(chu)罐。加壓(ya)(ya)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)底(di)(di)的精(jing)(jing)(jing)甲醇(chun)(chun)(chun)液體(ti)，靠(kao)自身(shen)壓(ya)(ya)力送(song)入(ru)常(chang)壓(ya)(ya)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)進一(yi)步(bu)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)。常(chang)壓(ya)(ya)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)塔(ta)頂(ding)(ding)部(bu)(bu)(bu)蒸汽(qi)經(jing)冷凝器(qi)冷凝后，部(bu)(bu)(bu)分(fen)(fen)作(zuo)為回流液返回塔(ta)內(nei)，部(bu)(bu)(bu)分(fen)(fen)作(zuo)為精(jing)(jing)(jing)甲醇(chun)(chun)(chun)產品(pin)與加壓(ya)(ya)塔(ta)的精(jing)(jing)(jing)甲醇(chun)(chun)(chun)匯合(he)，一(yi)起送(song)至(zhi)精(jing)(jing)(jing)甲醇(chun)(chun)(chun)儲(chu)槽。

三、介質特(te)點

  甲(jia)醇(chun)裝(zhuang)置中包含的特殊介質有：甲(jia)醇(chun)、氫氣、一(yi)氧(yang)化碳、二氧(yang)化碳、高壓氧(yang)氣、黑水等。甲(jia)醇(chun)是一(yi)種透(tou)明、無(wu)色、易燃(ran)、有毒的液體，略帶酒精味。熔點為-97.8℃，沸點為64.8℃，自(zi)燃(ran)點為47℃，能(neng)與水、乙醇(chun)、乙醚、苯、

  丙酮和(he)大多數(shu)有機溶(rong)劑相混溶(rong)，遇(yu)熱、明火或氧化劑易著火。甲(jia)(jia)醇屬于甲(jia)(jia)B類可(ke)燃液體。按GB 5044 標(biao)準(zhun)甲(jia)(jia)醇屬于中度危害介質。

四、甲醇裝置(zhi)的配管(guan)設計

  主要是對塔、罐、泵、反應器等(deng)設備的配管設計。