一、裝置簡(jian)介

  甲(jia)醇(chun)是重要(yao)有機(ji)化(hua)(hua)工(gong)原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)和優(you)(you)質燃料(liao)(liao)(liao)(liao)，廣(guang)泛應用于(yu)精細化(hua)(hua)工(gong)、塑料(liao)(liao)(liao)(liao)、醫(yi)藥(yao)、化(hua)(hua)肥(fei)等領域。甲(jia)醇(chun)也是一種重要(yao)的(de)(de)有機(ji)溶(rong)劑，其溶(rong)解(jie)性(xing)能(neng)優(you)(you)于(yu)乙醇(chun)，可用于(yu)調(diao)制(zhi)涂料(liao)(liao)(liao)(liao)。甲(jia)醇(chun)還是一種很有前景的(de)(de)清(qing)潔能(neng)源。現代大型工(gong)業(ye)化(hua)(hua)制(zhi)甲(jia)醇(chun)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)裝置，原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)制(zhi)取既(ji)可以(yi)(yi)煤(mei)(mei)(mei)（固(gu)體(ti)）作原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)，也可以(yi)(yi)油品（液體(ti)）或燃料(liao)(liao)(liao)(liao)氣(qi)(qi)(qi)（氣(qi)(qi)(qi)體(ti)）作原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)。不同(tong)的(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)，其生(sheng)(sheng)產(chan)方法和生(sheng)(sheng)產(chan)工(gong)藝大不相(xiang)同(tong)。對于(yu)我國(guo)，煤(mei)(mei)(mei)炭儲量遠大于(yu)石(shi)油、天然氣(qi)(qi)(qi)儲量，因(yin)此，這里(li)就以(yi)(yi)煤(mei)(mei)(mei)作原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)為例(li)進行(xing)(xing)介(jie)紹，圖2.27所示為煤(mei)(mei)(mei)化(hua)(hua)工(gong)工(gong)藝流程框圖。以(yi)(yi)煤(mei)(mei)(mei)為原(yuan)(yuan)(yuan)料(liao)(liao)(liao)(liao)制(zhi)甲(jia)醇(chun)，首先是將煤(mei)(mei)(mei)進行(xing)(xing)氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)，即煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)過(guo)程。目前，煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)工(gong)藝有多種，包括塊煤(mei)(mei)(mei)或小(xiao)顆粒煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)藝、粉煤(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)藝和水煤(mei)(mei)(mei)漿氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)藝等。其中以(yi)(yi)水煤(mei)(mei)(mei)漿氣(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)藝最為成熟，這里(li)以(yi)(yi)目前應用最多的(de)(de)ICI低(di)壓(ya)合成工(gong)藝為例(li)進行(xing)(xing)介(jie)紹。

二、典型甲(jia)醇裝置的(de)工(gong)藝及特點

  一般情況下，甲醇的生產過程主要分為造氣、變換和凈化、合成、精(jing)餾四(si)個工段。

 1. 造氣 

   目前應用較(jiao)多(duo)的(de)(de)(de)(de)造氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)方法(fa)是(shi)(shi)：先(xian)將煤(mei)(mei)研磨成(cheng)(cheng)(cheng)煤(mei)(mei)粉，然(ran)后(hou)摻水(shui)(shui)(shui)制成(cheng)(cheng)(cheng)水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)漿。水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)漿通過(guo)(guo)(guo)泵提(ti)升壓(ya)力，然(ran)后(hou)通過(guo)(guo)(guo)噴嘴在(zai)高速(su)氧氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)流(liu)的(de)(de)(de)(de)作用下噴入氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐(lu)(lu)(lu)。氧氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)霧狀水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)漿在(zai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐(lu)(lu)(lu)內受高溫的(de)(de)(de)(de)作用，迅速(su)經(jing)歷著預熱、水(shui)(shui)(shui)分蒸(zheng)發、煤(mei)(mei)的(de)(de)(de)(de)干餾、揮發物(wu)的(de)(de)(de)(de)裂解燃燒(shao)以及(ji)(ji)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)等(deng)一(yi)(yi)系(xi)列復雜的(de)(de)(de)(de)物(wu)理和(he)化(hua)(hua)學過(guo)(guo)(guo)程(cheng)，最(zui)后(hou)生成(cheng)(cheng)(cheng)以一(yi)(yi)氧化(hua)(hua)碳(tan)、氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、二氧化(hua)(hua)碳(tan)和(he)水(shui)(shui)(shui)蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)(de)濕煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氨(an)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)料(liao)(liao)氣(qi)(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)(qi)和(he)氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)）、尿(niao)素(su)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)(de)原(yuan)料(liao)(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)（二氧化(hua)(hua)碳(tan)）等(deng)也(ye)常以煤(mei)(mei)為(wei)(wei)原(yuan)料(liao)(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)獲(huo)得，只是(shi)(shi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)條件不同。合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氨(an)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)的(de)(de)(de)(de)煤(mei)(mei)制氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)是(shi)(shi)以獲(huo)得氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)(wei)主(zhu)，并(bing)在(zai)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)時通過(guo)(guo)(guo)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)加(jia)入而帶入氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，最(zui)終獲(huo)得氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)呈一(yi)(yi)定比例的(de)(de)(de)(de)混(hun)(hun)合(he)(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體。而甲醇裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)則以獲(huo)得一(yi)(yi)氧化(hua)(hua)碳(tan)為(wei)(wei)主(zhu)，因(yin)此氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)時以添加(jia)純氧為(wei)(wei)主(zhu)，以減少或(huo)避免氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)存(cun)在(zai)。在(zai)合(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氨(an)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)一(yi)(yi)節(jie)中，沒有提(ti)及(ji)(ji)造氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)(gong)(gong)段，是(shi)(shi)因(yin)為(wei)(wei)其(qi)造氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)(gong)(gong)段的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)與(yu)這里(li)類似。典型的(de)(de)(de)(de)煤(mei)(mei)制氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)工(gong)(gong)(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)示(shi)意圖如圖2.28所示(shi)。原(yuan)煤(mei)(mei)經(jing)過(guo)(guo)(guo)稱重送至(zhi)磨煤(mei)(mei)機，磨至(zhi)需要的(de)(de)(de)(de)顆粒后(hou)送至(zhi)煤(mei)(mei)漿槽(cao)，與(yu)水(shui)(shui)(shui)混(hun)(hun)合(he)(he)(he)后(hou)即(ji)形成(cheng)(cheng)(cheng)水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)漿。水(shui)(shui)(shui)煤(mei)(mei)漿經(jing)泵加(jia)壓(ya)后(hou)送往氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐(lu)(lu)(lu)。與(yu)高壓(ya)氧氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)經(jing)噴嘴混(hun)(hun)合(he)(he)(he)進(jin)入氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)爐(lu)(lu)(lu)反應室。洗滌器(qi)(qi)(qi)下部出來的(de)(de)(de)(de)黑(hei)(hei)水(shui)(shui)(shui)進(jin)固體分離器(qi)(qi)(qi)，液(ye)體部分（黑(hei)(hei)水(shui)(shui)(shui)）進(jin)灰水(shui)(shui)(shui)處(chu)理系(xi)統。除了來自(zi)洗滌器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)黑(hei)(hei)水(shui)(shui)(shui)外(wai)，還有其(qi)他分離器(qi)(qi)(qi)等(deng)產生的(de)(de)(de)(de)黑(hei)(hei)水(shui)(shui)(shui)，這些黑(hei)(hei)水(shui)(shui)(shui)也(ye)將被送往灰水(shui)(shui)(shui)處(chu)理系(xi)統。

 2. 變換和凈化 

   凈化(hua)(hua)工(gong)段主要包括變(bian)(bian)換(huan)和(he)脫(tuo)硫、脫(tuo)碳兩部分，但有些(xie)裝置(zhi)也包含硫回收部分。變(bian)(bian)換(huan)的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是(shi)調節煤(mei)氣(qi)中的(de)(de)(de)一氧化(hua)(hua)碳含量，以(yi)獲得甲醇合成需(xu)要的(de)(de)(de)一氧化(hua)(hua)碳與氫氣(qi)的(de)(de)(de)比例。脫(tuo)硫的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是(shi)因(yin)為(wei)硫會(hui)導(dao)致甲醇合成的(de)(de)(de)催化(hua)(hua)劑中毒。變(bian)(bian)換(huan)及凈化(hua)(hua)的(de)(de)(de)簡單(dan)工(gong)藝流程見圖2.29。氣(qi)化(hua)(hua)工(gong)段過來的(de)(de)(de)水煤(mei)氣(qi)首先進入預變(bian)(bian)換(huan)爐(lu)，出爐(lu)后進入另(ling)一個變(bian)(bian)換(huan)爐(lu)，變(bian)(bian)換(huan)后經過多次換(huan)熱和(he)氣(qi)液分離后，與未變(bian)(bian)換(huan)的(de)(de)(de)煤(mei)氣(qi)合并(bing)，經熱回收、冷(leng)卻。

 3. 合成 

   低壓法合(he)(he)成甲(jia)(jia)(jia)醇工(gong)藝流程(cheng)示(shi)意圖(tu)如圖(tu)2.30所示(shi)。凈化(hua)后(hou)的(de)氣(qi)(qi)(qi)體送(song)至聯(lian)合(he)(he)壓縮(suo)(suo)機的(de)合(he)(he)成氣(qi)(qi)(qi)壓縮(suo)(suo)段(duan)壓縮(suo)(suo)后(hou)，與(yu)甲(jia)(jia)(jia)醇分離(li)(li)(li)器(qi)(qi)(qi)來的(de)循環(huan)(huan)(huan)氣(qi)(qi)(qi)混合(he)(he)，進入(ru)(ru)(ru)循環(huan)(huan)(huan)氣(qi)(qi)(qi)壓縮(suo)(suo)段(duan)。經(jing)循環(huan)(huan)(huan)氣(qi)(qi)(qi)壓縮(suo)(suo)機升(sheng)壓后(hou)送(song)至合(he)(he)成氣(qi)(qi)(qi)換(huan)熱(re)器(qi)(qi)(qi)進行逐級換(huan)熱(re)，送(song)入(ru)(ru)(ru)合(he)(he)成塔(ta)(ta)進行甲(jia)(jia)(jia)醇合(he)(he)成。出(chu)塔(ta)(ta)氣(qi)(qi)(qi)經(jing)合(he)(he)成氣(qi)(qi)(qi)換(huan)熱(re)器(qi)(qi)(qi)回(hui)收(shou)熱(re)量后(hou)進入(ru)(ru)(ru)水(shui)冷器(qi)(qi)(qi)，經(jing)水(shui)冷后(hou)出(chu)塔(ta)(ta)，同(tong)時生成的(de)甲(jia)(jia)(jia)醇和水(shui)，在此得以冷凝。經(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇分離(li)(li)(li)器(qi)(qi)(qi)分離(li)(li)(li)液相（甲(jia)(jia)(jia)醇和水(shui)）后(hou)，未(wei)反(fan)應氣(qi)(qi)(qi)體返回(hui)聯(lian)合(he)(he)壓縮(suo)(suo)機，經(jing)壓縮(suo)(suo)后(hou)循環(huan)(huan)(huan)使用。為防(fang)止(zhi)惰性氣(qi)(qi)(qi)體在系(xi)(xi)統中(zhong)積累(lei)，要從系(xi)(xi)統中(zhong)排出(chu)弛放(fang)氣(qi)(qi)(qi)。由甲(jia)(jia)(jia)醇分離(li)(li)(li)器(qi)(qi)(qi)分離(li)(li)(li)出(chu)的(de)粗甲(jia)(jia)(jia)醇，減(jian)壓后(hou)進入(ru)(ru)(ru)閃(shan)蒸(zheng)槽(cao)閃(shan)蒸(zheng)，以除去甲(jia)(jia)(jia)醇中(zhong)的(de)大(da)部分溶(rong)解(jie)氣(qi)(qi)(qi)，然后(hou)送(song)至甲(jia)(jia)(jia)醇精(jing)餾工(gong)段(duan)。閃(shan)蒸(zheng)氣(qi)(qi)(qi)經(jing)壓力調節(jie)后(hou)用作燃料。合(he)(he)成反(fan)應熱(re)通過合(he)(he)成塔(ta)(ta)殼側(ce)的(de)沸騰水(shui)的(de)飽和蒸(zheng)汽帶走(zou)。

 4. 精餾(liu) 

   在甲醇(chun)合(he)成(cheng)時，因合(he)成(cheng)條件及(ji)催化劑性能等因素的(de)影(ying)響，在產(chan)生甲醇(chun)反(fan)應的(de)同(tong)時，還伴隨著一(yi)系列(lie)的(de)副反(fan)應。所得產(chan)品除甲醇(chun)外(wai)，還有(you)水、醚、醛、酮、酯(zhi)、烷烴、有(you)機酸(suan)等幾十種有(you)機雜質。所以，粗(cu)甲醇(chun)需進行精(jing)餾提純。甲醇(chun)精(jing)餾工(gong)藝流程示(shi)意(yi)圖如圖2.31所示(shi)。

   粗甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)經預(yu)熱后(hou)(hou)入預(yu)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)，該塔(ta)(ta)(ta)主要是將二甲(jia)(jia)(jia)醚等低(di)沸點(dian)餾(liu)(liu)(liu)(liu)分(fen)(fen)(fen)從塔(ta)(ta)(ta)頂分(fen)(fen)(fen)離。低(di)沸點(dian)餾(liu)(liu)(liu)(liu)分(fen)(fen)(fen)不凝(ning)氣體(ti)從塔(ta)(ta)(ta)頂排出，送至(zhi)燃料氣系(xi)統。塔(ta)(ta)(ta)底(di)(di)的(de)(de)液體(ti)由預(yu)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)底(di)(di)泵升壓(ya)(ya)(ya)后(hou)(hou)送入加壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)進行(xing)蒸(zheng)餾(liu)(liu)(liu)(liu)。加壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)頂氣體(ti)被冷凝(ning)后(hou)(hou)，一(yi)部分(fen)(fen)(fen)作(zuo)(zuo)為(wei)精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)加壓(ya)(ya)(ya)塔(ta)(ta)(ta)的(de)(de)回流，另一(yi)部分(fen)(fen)(fen)作(zuo)(zuo)為(wei)精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)產品送至(zhi)精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)儲(chu)罐。加壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)底(di)(di)的(de)(de)精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)液體(ti)，靠自身壓(ya)(ya)(ya)力送入常壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)進一(yi)步精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)(liu)。常壓(ya)(ya)(ya)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)頂部蒸(zheng)汽經冷凝(ning)器冷凝(ning)后(hou)(hou)，部分(fen)(fen)(fen)作(zuo)(zuo)為(wei)回流液返回塔(ta)(ta)(ta)內，部分(fen)(fen)(fen)作(zuo)(zuo)為(wei)精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)產品與加壓(ya)(ya)(ya)塔(ta)(ta)(ta)的(de)(de)精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)匯合，一(yi)起送至(zhi)精(jing)(jing)(jing)甲(jia)(jia)(jia)醇(chun)(chun)(chun)儲(chu)槽。

三、介質特(te)點

  甲醇裝(zhuang)置中(zhong)包含的(de)特殊介質有：甲醇、氫氣、一氧化碳、二氧化碳、高(gao)壓氧氣、黑水等。甲醇是(shi)一種透明、無色、易(yi)燃、有毒的(de)液(ye)體，略(lve)帶酒精味。熔點(dian)為(wei)-97.8℃，沸點(dian)為(wei)64.8℃，自(zi)燃點(dian)為(wei)47℃，能(neng)與水、乙醇、乙醚、苯、

  丙(bing)酮和大(da)多數有(you)機溶劑相混溶，遇熱、明火或氧化劑易著火。甲(jia)醇(chun)屬于(yu)甲(jia)B類可燃液體。按GB 5044 標(biao)準(zhun)甲(jia)醇(chun)屬于(yu)中度危害(hai)介質。

四、甲醇(chun)裝(zhuang)置的配管設計

  主(zhu)要是對塔(ta)、罐、泵、反(fan)應器(qi)等設備的配(pei)管(guan)設計。