年產20萬噸煤制甲醇工藝設計

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1、 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 1 頁年產 20 萬噸煤制甲醇工藝設計專 業(yè)： 精細化學品生產技術組 別： 第六組指導老師： 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 2 頁目目 錄錄1 文獻綜述 .51.1 我國甲醇行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展建議.51.1.1 甲醇發(fā)展狀況 .51.1.2 甲醇市場狀況 .61.1.3 甲醇發(fā)展方向 .61.1.4 甲醇行業(yè)的發(fā)展建議 .71.2 甲醇生產方法簡介.71.2.1 煤、焦炭制甲醇的生產方法簡述 .71.2.2 本設計工藝流程 .82 煤制甲醇生產工藝流程 .92.1 煤氣化制粗原料氣.92.1.1 煤氣化基本原理 .92.1.2 灰熔聚

2、流化床煤氣化技術概述 .92.1.3 ICC 灰熔聚流化床煤氣化工藝 .92.2 粗原料氣栲膠法脫硫.112.2.1 栲膠法脫硫工藝原理 .112.2.2 粗原料氣栲膠脫硫工藝流程 .112.3 原料氣變換.122.3.1 一氧化碳變換的原理 .122.3.2 加壓全低變工藝流程 .132.4 變換氣栲膠法脫硫.132.4.1 變換氣脫硫原因 .132.4.2 變換氣栲膠脫硫工藝流程 .132.5 變換氣碳酸丙烯酯法脫碳.132.5.1 碳酸丙烯酯法脫碳原理 .132.5.2 碳酸丙烯酯法脫碳工藝流程 .142.6 合成氣（變換氣）壓縮.142.7 合成氣合成甲醇 .152.7.1 合成甲醇反

3、應原理 .152.7.2 魯奇（Lurgi）低中壓發(fā)合成甲醇工藝流程 .15 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 3 頁2.7.3 魯奇（Lurgi）管殼型甲醇合成塔 .162.8 粗甲醇精餾.172.8.1 精餾原理 .172.8.2 加壓蒸餾的目的及雙效法定義 .172.8.3 雙效法三塔粗甲醇精餾工藝流程 .172.8.4 雙效法三塔粗甲醇精餾工藝流程特點 .182.9 工藝流程總結.193 煤制甲醇生產工藝計算 .203.1 ICC 灰熔聚流化床煤氣化工藝計算 .203.1.1 原料煤及煤氣發(fā)生爐數(shù)據 .203.1.2 煤氣化工藝物料衡算 .203.1.3 煤氣化工藝熱量衡算

4、 .253.1.4 原料煤氣化最終產物 .283.2 粗原料氣脫硫工藝計算.293.3 原料氣變換工藝計算.293.3.1 變換反應的熱效應 .293.3.2 變換反應的平衡常數(shù) .303.3.3 變換率與平衡變換率 .303.4 變換氣脫硫工藝計算.313.5 變換氣脫碳工藝計算.313.6 合成氣（變換氣）壓縮工藝計算.323.7 合成氣合成甲醇工藝計算.323.7.1 合成甲醇反應熱效應 .323.7.2 合成氣合成甲醇計算 .333.8 粗甲醇精餾工藝計算.343.9 工藝計算總結.344 合成車間設計5 非工藝專業(yè)要求6 三廢處理 附表 1 甲醇合成廠的主要設備一覽表附 甲醇快速檢測

5、方法：附 本產品（精甲醇）執(zhí)行國家GB33892標準，具體指標見下表 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 4 頁1 文獻綜述文獻綜述1.1 我國甲醇行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展建議1.1.1 甲醇發(fā)展狀況 甲醇的性質純甲醇為無色透明略帶乙醇氣味的易揮發(fā)液體，沸點 65，熔點-97.8，和水相對密度 0.7915(20/4)，甲醇能和水以任意比相溶，但不形成共沸物，能和多數(shù)常用的有機溶劑(乙醇、乙醚、丙酮、苯等)混溶，并形成恒沸點混合物，甲醇能和一些鹽如CaCl2、MgCl2等形成結晶化合物，稱為結晶醇如 CaCl2CH3OH、MgCl26CH3OH，和鹽的結晶水合物類似，甲醇蒸氣能和空氣形成爆炸性

6、混合物，爆炸極限 6.036.5（體積）。甲醇燃燒時無煙，火焰呈藍色。甲醇具有脂肪族伯醇的一般性質,連有羥基的碳原子上的三個氫原子均可被一一氧化,或脫氫生成甲醛,再氧化成甲酸,甲酸氧化的最終產物是二氧化碳和水。試劑甲醇常密封保存在棕色瓶中置于較冷處。 甲醇生產工藝的發(fā)展1.1.2 甲醇市場狀況 自 2002 年年初以來，我國甲醇市場受下游需求強力拉動，以及生產成本的提高，甲醇價格一直呈現(xiàn)一種穩(wěn)步上揚走勢。甲醇市場價格最高漲幅超過 100%，甲醇生產的利潤相當豐厚，效益好的廠家每噸純利超過了 1000 元/噸，因而甲醇生產廠家紛紛擴產和新建，使得我國甲醇的產能急劇增加。目前在建或擬建的大型甲醇項

7、目主要有：中海石油化學有限公司在海南建設的年產180 萬噸甲醇項目，其中第一期工程為年產 60 萬噸甲醇；山西焦化集團有限公司年產12 萬噸的甲醇技術改造項目；我國陜西榆林天然氣化學工業(yè)公司在陜西榆林的 30 萬噸1923 年德國 BAS 公司 合成氣在高壓1966 年英國 ICI 公司 低壓法、中壓法 1971 年德國的 Lurgi 公司天然氣渣油為原料的低壓法 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 5 頁/年甲醇裝置，建成后，甲醇生產能力將增加到 73 萬噸/年；香港建滔化工集團與重慶長壽化工園合資建造的年產 75 萬噸甲醇項目，重慶化醫(yī)控股（集團）公司與日本三菱化工合資興建的年產

8、 85 萬噸甲醇項目，屆時重慶的甲醇總產量將達到 200 萬噸，長壽化工園也將成為全國最大的天然氣化工基地。據粗略統(tǒng)計，這些新建甲醇裝置如果全部建成投產，新增加的年產能至少在 500 萬噸以上，將對我國甲醇市場供求關系產生明顯的影響。1.1.3 甲醇發(fā)展方向甲醇是極為重要的有機化工原料，在化工、醫(yī)藥、輕工、紡織及運輸?shù)刃袠I(yè)都有廣泛的應用，其衍生物產品發(fā)展前景廣闊。目前甲醇的深加工產品已達 120 多種，我國以甲醇為原料的一次加工產品已有近 30 種。在化工生產中，甲醇可用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺、甲基叔丁基醚（MTBE）、聚乙烯醇（PVA）、硫酸二甲酯、對苯二甲酸二甲酯（DMT）、二甲醚

9、、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲醇等。以甲醇為中間體的煤基化學品深加工產業(yè)從甲醇出發(fā)生產煤基化學品，是未來C1 化工發(fā)展的重要方向。比如神華集團發(fā)展以甲醇為中間體的煤基化學品深加工，利用先進成熟技術，發(fā)展“甲醇醋酸及其衍生物”；利用國外開發(fā)成功的 MTO 或 MTP 先進技術，發(fā)展“甲醇烯烴及衍生物”的 2 大系列。隨著 C1 化工的發(fā)展，由甲醇為原料合成乙二醇、乙醛和乙醇等工藝正日益受到重視。甲醇作為重要原料在敵百蟲、甲基對硫磷和多菌靈等農藥生產中，在醫(yī)藥、染料、塑料和合成纖維等工業(yè)中都有著重要的地位。甲醇還可經生物發(fā)酵生成甲醇蛋白，用作飼料添加劑，有著廣闊的應用前景。1.1.4 甲醇行業(yè)的發(fā)展建

10、議 在世界基礎有機化工原料中，甲醇消費量僅次于乙烯、丙烯和苯，是一種很重要的大宗化工產品。作為有機化工原料，用來生產各種有機化工產品。雖然目前世界甲醇市場已供大于求，而且新建裝置還將繼續(xù)建成投產，但是根據專家對汽車代用能源的預測，甲醇是必不可少的替代品之一。另外，甲醇下游產品的開發(fā)也會進一步促進甲醇工業(yè)的發(fā)展，因此，甲醇工業(yè)的發(fā)展前景還是比較樂觀的。 生產裝置大型化我國甲醇工業(yè)目前還在一定程度上面臨著進口產品的沖擊，原因是國內大部分裝置規(guī)模小、技術落后、能耗高，造成生產成本高，無法與國外以天然氣為原料的大型或超 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 6 頁大型甲醇裝置抗衡；另一方面，通

11、過多年來技術引進及國內科研院所、高校的研究開發(fā)，目前我國甲醇工業(yè)已基本使用了國外各種類型的傳統(tǒng)低壓氣相法反應裝置；催化劑研制也達到國際最高水平；新工藝的研究也有較大的進展，主要問題在于裝置的大型化。 重視新技術 加大基礎研究工作 液相甲醇合成工藝具有技術和經濟雙重優(yōu)勢。在不遠的將來會與氣相合成工藝在工業(yè)上競爭，并會趨于完善，循著類似低壓法代替高壓法的歷程逐漸取代氣相合成工藝。因此，應加大對液相合成工藝研究開發(fā)力度，一定要開發(fā)出自主的先進成套技術。CO2加氫合成甲醇、甲烷直接合成甲醇是甲醇工業(yè)的熱點開發(fā)技術，一方面要跟蹤國外先進技術；另一方面應加大基礎研究工作，尤其是催化劑的研究開發(fā)。1.2 甲

12、醇生產方法簡介1.2.1 煤、焦炭制甲醇的生產方法簡述 煤與焦炭是制造甲醇粗原料氣的主要固體燃料。用煤和焦炭制甲醇的工藝路線包括燃料的氣化、氣體的脫硫、變換、脫碳及甲醇的合成與精制。用蒸汽與氧氣（或空氣、富氧空氣）對煤、焦炭進行熱加工稱為固體燃料氣化，氣化所的可燃氣體通稱煤氣是制造甲醇的初始原料氣。氣化的主要設備是煤氣發(fā)生爐，按煤在爐中的運動方式，氣化方法可分為固定床（移動床）氣化法、流化床氣化法和氣流床氣化法。國內用煤與焦炭制甲醇的煤氣化一般都沿用固定床間歇氣化法，煤氣爐沿用UGI 爐。在國外對于煤的氣化，目前以工業(yè)化的煤氣爐有柯柏斯-托切克（Koppers-Totzek） 、魯奇（Lurg

13、i）及溫克勒（Winkler）三種。還有第二、第三代煤氣化爐的爐型主要有德士古（Texaco）及謝爾-柯柏斯（Shell-Koppers）等。用煤和焦炭制得的粗原料氣組分中氫碳比太低，故在氣體脫硫后要經過變換工序。使過量的一氧化碳變換為氫氣和二氧化碳，在經脫碳工序將過量的二氧化碳除去。原料氣經過壓縮、甲醇合成與精餾精制后制得甲醇。下面介紹各個煤氣爐的工藝流程圖：移動床常見爐型移動床常見爐型 魯奇煤氣化爐 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 7 頁 德國魯奇煤和石油技術公司在 1926 年開發(fā)的一種加壓移動床煤氣化設備。特點是煤和氣化劑（蒸汽和氧氣）在爐中逆流接觸，煤在爐中停留時間 1

14、3h，壓力2.03.0MPa。適宜于氣化活性較高，塊度 330mm 的褐煤、弱粘結性煤等。魯奇煤氣化爐為立式圓筒形結構（圖 2 魯奇煤氣化爐爐體由耐熱鋼板制成，有水夾套副產蒸汽。煤自上而下移動先后經歷干燥、干餾、氣化、部分氧化和燃燒等幾個區(qū)域,最后變成灰渣由轉動爐柵排入灰斗,再減至常壓排出。氣化劑則由下而上通過煤床，在部分氧化和燃燒區(qū)與該區(qū)的煤層反應放熱，達到最高溫度點并將熱量提供氣化、干餾和干燥用。粗煤氣最后從爐頂引出爐外。煤層最高溫度點必須控制在煤的灰熔點以下。煤的灰熔點的高低決定了氣化劑 H O/O 比例的大小。高溫區(qū)的氣體含有二氧化碳、一氧化碳和蒸汽，進入氣化區(qū)進行吸熱氣化反應，再進入

15、干餾區(qū)，最后通過干燥區(qū)出爐。粗煤氣出爐溫度一般在 250500之間。 魯奇爐由于出爐氣帶有大量水分和煤焦油、苯和酚等，冷凝和洗滌下來的污水處理系統(tǒng)比較復雜。生成氣的組成(體積)約為：氫 3739、一氧化碳1718、二氧化碳 32、甲烷 810,經加工處理可用作城市煤氣及合成氣。魯奇爐是采用加壓氣化技術的一種爐型，氣化強度高。目前共有近 200 多臺工業(yè)裝置,用于生產合成氣的只有中國的 9 臺。魯奇爐現(xiàn)已發(fā)展到 Mark型，爐徑為 5.0m,每臺產氣量可達100000m /h，已分別應 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 8 頁用于美國、中國和南非。 正在開發(fā)的魯奇新爐型有:魯奇-魯爾

16、-100 型煤氣化爐，操作壓力為 9MPa，兩段出氣；英國煤氣公司和魯奇公司共同開發(fā)的 BGL 爐，采用熔融排渣技術,降低蒸汽用量，提高氣化強度并可將生成氣中的焦油、苯、酚和煤粉等噴入爐中回爐氣化。流化床常見爐型流化床常見爐型1.1.溫克勒氣化爐溫克勒氣化爐（1）溫克勒氣化爐溫克勒氣化工藝是最早的以褐煤為氣化原料的常壓流化床氣化工藝。如圖，氣化爐為鋼制立式圓筒形結構，內襯耐火材料。 溫克勒氣化爐采用粉煤為原料，粒度在 010mm 左右。若煤不含表面水且能自由流動就不必干燥。對于黏結性煤，可能需要氣流輸送系統(tǒng)，借以克服螺旋給煤機端部容易出現(xiàn)堵塞的問題。粉煤由螺旋加料器加入圓錐部分的腰部，加煤量可

17、以通過調節(jié)螺旋給料機的轉數(shù)來實現(xiàn)。一般沿簡體圓周設置二到三個加料口，互成 180?；?120。的角度有利于煤在整個截面上的均勻分布。 溫克勒氣化爐的爐箅安裝在圓錐體部分，蒸汽和氧(或空氣)由爐箅底側面送入，形 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 9 頁成流化床。一般氣化劑總量的 6075由下面送入，其余的氣化劑由燃料層上面 2 54m 處的許多噴嘴噴入，使煤在接近灰熔點的溫度下氣化，這可以提高氣化效率、有利于活性低的煤種氣化。通過控制氣化劑的組成和流速來調節(jié)流化床的溫度不超過灰的軟化點。較大的富灰顆粒比煤粒的密度大，因而沉到流化床底部，經過螺旋排灰機排出。大約有 30的灰從底部排出，

18、另外的 70被氣流帶出流化床。 氣化爐頂部裝有輻射鍋爐，是沿著內壁設置的一些水冷管，用以回收出爐煤氣的顯熱，同時，由于溫度降低可能被部分熔融的灰顆粒在出氣化爐之前重新固化。2.2.高溫溫克勒（高溫溫克勒（HTWHTW）氣化法）氣化法 高溫溫克勒氣化法的基礎是低溫溫克勒氣化法。它是采用比低溫溫克勒氣化法較高的壓力和溫度的一項氣化技術。除了保持常壓溫克勒氣化爐的簡單可靠、運行靈活、氧耗量低和不產生液態(tài)烴等優(yōu)點外，主要采用了帶出煤粒再循環(huán)回床層的做法，從而提高了碳的利用率。HTW 的工藝流程如圖所示和低溫溫克勒氣化爐相比較，高溫溫克勒氣化爐的主要特點是出爐粗煤氣直接進入兩級旋風除塵器，一級除塵器分離

19、的含碳量較高的顆粒返回到床內進一步氣化。二級除塵器流出的氣體入廢熱鍋爐回收熱量，再經水洗塔冷卻除塵。整個氣化系統(tǒng)是在一個密閉的壓力系統(tǒng)中進行的，加煤、氣化、出塵均在加壓下進行。含水量 8%-12%的褐煤進入壓力為 0.98MPa 的密閉料斗系統(tǒng)后，經過螺旋給 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 10 頁料機輸入爐內。為提高煤的灰熔點而按一定比例配入的添加劑（主要是石灰石、石灰或白云石）也經給料機加入爐內。經過預熱的氣化劑（氧氣、蒸汽或空氣、蒸汽）從爐子的底部和爐身適當位置加入氣化爐內。和由螺旋給料機加入的煤料并流氣化。3.U-GAS3.U-GAS 氣化工藝氣化工藝它是一個單段流化床氣

20、化爐。如圖，06mm 的煤通過鎖斗系統(tǒng)加到氣化爐內。床內反應溫度為 9551095，床溫由進料煤性質決定，應使煤灰團聚而不結渣。操作壓力在 3452412KPa 范圍變化。氣化劑由兩處進入反應器：從分布爐篦進入，維持正常的流化；由中心排灰裝置進入。由中心進入氣體的氧/汽比較大，故床底中心區(qū)溫度較高，當達到灰的初始軟化溫度時，灰粒選擇性地和別的顆粒團聚起來。團聚體不斷增大，直到它不能被上升氣流托起為止。也就是說，由于氣流的擾動使碳粒從團聚物中分離出來。文氏管形成的局部高溫區(qū)，使未燃碳燃燒氣化，又使灰粒相互粘結而團聚?？刂浦行墓艿臍饬魉俣?，可達到控制排灰量的多少。中心管固體分離速度約 10m/s，

21、而流化床內氣流速度為 1.22m/s。 提高碳轉化率的另一措施是帶出物經過兩段旋風分離器分離后返回流化床內，第二段分出的細灰進入排灰區(qū)域，經過氣化和團聚成灰渣顆粒排出?；以剂?7。 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 11 頁KRW 爐采用類似的辦法，使碳利用率達 9095，團聚灰含灰 90以上。氣流床常見爐型氣流床常見爐型1.K-T1.K-T 爐氣化爐氣化兩爐頭氣化爐的外形是水平橢球體，兩端的兩個爐頭象截去了頭的錐體。每個爐頭裝有相鄰的兩個噴嘴，并與對面的爐頭的噴嘴處于同一條直線上，以使火焰噴不到對面的爐壁，噴出的煤粉在自己的火焰區(qū)尚未燃盡時，可進入對方的火焰中氣化。設置兩個噴

22、嘴還可改善湍流狀態(tài)，即使一只噴嘴堵塞仍可保持繼續(xù)操作?；鹧鏈囟?2000，火焰末端即爐中部溫度為 15001600。煤中大部分灰分在火焰區(qū)被熔化，以熔渣形式進入熔渣激冷槽成粒狀，由出灰機移走。其余灰分被氣體帶走。爐溫一般比灰熔點高100150，熔渣粘度控制在 150PaS 左右。后來設計的四爐頭八噴嘴氣化爐，四個爐頭呈十字形排列，能氣化煤 470t/d，產氣 35000m3/h。爐上部的廢熱鍋爐回收出爐熱 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 12 頁煤氣的顯熱（14001500），煤氣先在輻射段被冷到 1100以下，然后在上部對流段冷到低于 300，廢熱鍋爐產 10MPa 高壓蒸氣。

23、 2.2.德士古氣化工藝德士古氣化工藝德士古氣化爐是一種以水煤漿進料的加壓氣流床氣化裝置，該爐有兩種不同的爐型，根據粗煤氣采用的冷卻方式不同，可分為激冷型和廢熱鍋爐性。 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 13 頁兩種爐型下部合成氣的冷卻方式不同，但爐子上部氣化段的氣化工藝是相同的。德士古加壓水煤漿氣化過程是并流反應過程。合格的水煤漿原料同氧氣從氣化爐頂部進入。煤漿由噴嘴導入，在高速氧氣的作用下霧化。氧氣和霧化后的水煤漿在爐內受到高溫襯里的輻射作用，迅速進行著一系列的物理、化學變化：預熱、水分蒸發(fā)、煤的干餾、揮發(fā)物的裂解燃燒以及碳的氣化等。氣化后的煤氣主要是一氧化碳、氫氣、二氧化碳和

24、水蒸氣。氣體夾帶灰分并流而下，粗合成氣在冷卻后，從爐子的底部排出。3.3.謝爾煤氣化工藝謝爾煤氣化工藝原煤經粉碎干燥至含水低于 2，粒度 90通過 90m（170 目）篩孔。煤由常壓煤倉進加壓煤倉，粉煤用氮氣濃相輸送（400kg/m3）入氣化爐。氣化溫度超過 1370。熔化煤灰沿爐壁流入水浴固化，通過鎖斗而排出。粗煤氣用循環(huán)冷煤氣激冷到9001100，以避免粘性灰渣進入廢熱鍋爐，煤氣通過廢熱鍋爐被冷到 300，然后進入除塵和水洗系統(tǒng)。 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 14 頁4.4.西門子西門子(GSP)(GSP)氣化技術氣化技術西門子(GSP)氣化技術是采用干粉進料、純氧氣化、

25、液態(tài)排渣、粗合成氣激冷工藝流程的氣流床氣化技術。該流程包括干粉煤的加壓計量輸送系統(tǒng)(即輸煤統(tǒng))、氣化與激冷、氣體除塵冷卻(即氣體凈化系統(tǒng))、黑水處理等單元。圖 2 西門子(GSP)氣化工藝流程。通過此工藝，可以把價格低廉、直接燃燒污染較大的煤、石油焦、垃圾等原料轉化為清潔的、高附加值的合成氣，即一氧化碳與氫氣，這是生產化工產品基本原料，可以用于生產化工產品如甲醇、合成氨，合成油，還可以用于發(fā)電或直接用于城市煤氣，合成天然氣使用。表 1 西門子(GSP)氣化燃料分析表，表 2 西門子(GSP)氣化合成氣組成(干基)。 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 15 頁 年產 20 萬噸煤制甲

26、醇生產工藝初步設計 第 16 頁干煤粉的加壓計量輸送系統(tǒng)干煤粉的加壓計量輸送系統(tǒng)經研磨的干燥煤粉由低壓氮氣送到煤的加壓和投料系統(tǒng)。此系統(tǒng)包括儲倉、鎖斗和密相流化床加料斗。依據下游產品的不同，系統(tǒng)用的加壓氣與載氣可以選用氮氣或二氧化碳。粉煤流量通過入爐煤粉管線上的流量計測量。圖 3 干煤粉的加壓計量輸送系統(tǒng)示意圖。 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 17 頁氣化與激冷系統(tǒng)氣化與激冷系統(tǒng)載氣輸送過來的加壓干煤粉，氧氣及少量蒸汽（對不同的煤種有不同的要求）通過組合噴嘴進入到氣化爐中。氣化爐包括耐熱低合金鋼制成的水冷壁的氣化室和激冷室。圖 4 氣化與激冷系統(tǒng)。 年產 20 萬噸煤制甲醇生產

27、工藝初步設計 第 18 頁西門子(GSP)氣化爐的操作壓力為 2.54.0MPa(g)。根據煤粉的灰熔特性，氣化操作溫度控制在 13501750之間。高溫氣體與液態(tài)渣一起離開氣化室向下流動直接進入激冷室，被噴射的高壓激冷水冷卻，液態(tài)渣在激冷室底部水浴中成為顆粒狀，定期的從排渣鎖斗中排入渣池，并通過撈渣機裝車運出。從激冷室出來的達到飽和的粗合成氣輸送到下游的合成氣凈化單元。氣體除塵冷卻系統(tǒng)氣體除塵冷卻系統(tǒng)氣體除塵冷卻系統(tǒng)包括兩級文丘里洗滌器、一級部分冷凝器和洗滌塔。凈化后的合成氣含塵量設計值小于 1mg/Nm3，輸送到下游黑水處理系統(tǒng)黑水處理系統(tǒng)系統(tǒng)產生的黑水經減壓后送入兩級閃蒸罐去除黑水中的氣

28、體成分，閃蒸罐內的黑水則送入沉降槽，加入少量絮凝劑以加速灰水中細渣的絮凝沉降。沉降槽下部沉降物經壓濾機濾出并壓制成渣餅裝車外送。沉降槽上部的灰水與濾液一起送回激冷室作激冷水使用，為控制水中總鹽的含量，需將少量污水送界區(qū)外的全廠污水處理系統(tǒng)，并在系統(tǒng)中補充新鮮的軟化水。 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 19 頁1.2.2 本設計工藝流程煙煤 灰熔聚硫化床粉煤氣化制粗原料氣工藝設備：ICC 灰熔聚硫化床粉煤氣化爐原料氣栲膠法脫硫工藝Co-Mo 全低溫變換工藝變換氣栲膠法脫硫工藝碳酸丙烯酯法脫除二氧化碳工藝變換氣體壓縮魯奇（Lurgi）低中壓發(fā)合成甲醇工藝設備：魯奇（Lurgi）管殼型

29、甲醇合成反應器雙效三塔粗甲醇精餾工藝甲醇產品 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 20 頁2 煤制甲醇生產工藝流程2.1 煤氣化制粗原料氣2.1.1 煤氣化基本原理煤在氣化爐中受熱分解，先生成低分子量的碳氫化合物，燃料本身逐漸焦化，此時可將其視為碳，碳與氣化劑發(fā)生一系列化學反應，生成氣體產物。以富氧（體積分數(shù)為 98.6%）為氣化劑，碳與氧氣之間發(fā)生化學反應的系統(tǒng)中含C、CO、CO2、O2四種主要物質，C、O 兩種元素，故系統(tǒng)獨立反應個數(shù)為 2，一般取以下兩式為獨立反應：C + O2 CO2 C + CO2 2CO以水蒸汽為氣化劑，碳與水蒸汽之間發(fā)生化學反應的系統(tǒng)中含C、H2O、CO

30、、CO2、H2、CH4六種組分，C、O、H 三種元素，故系統(tǒng)中獨立反應數(shù)為 3，一般取以下三式為獨立反應：C + H2O CO + H2CO + H2O CO2 + H2C + 2H2 CH42.1.2 灰熔聚流化床煤氣化技術概述一般流化床煤氣化爐要保持床層爐料高的碳灰比，而且使碳灰混合均勻以維持穩(wěn)定的不結渣操作。因此爐底排出的灰渣組成與爐內混合物料組成基本相同，故排出的灰渣的含碳量就比較高（15%20%）。針對上述問題提出了灰熔聚（或稱灰團聚、灰黏聚）的排灰方式。做法是在流化床層形成局部高溫區(qū)，使煤灰在軟的（ST）而未熔融（FT）的狀態(tài)下，相互碰撞黏結成含碳量較低的灰球，結球長大到一定程度時

31、靠其重量與煤粒分離下落到爐底灰渣斗中排出爐外，降低了灰渣的含碳量（5%10%），與液態(tài)排渣爐相比減少了灰渣帶出的熱損失，提高氣化過程的碳利用率，這是煤氣化爐排渣技術的重大發(fā)展。 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 21 頁2.1.3 ICCICC 灰熔聚流化床煤氣化工藝 ICC 氣化爐ICC 灰熔聚流化床粉煤氣化爐以空氣或氧氣和水蒸汽為氣化劑，在適當?shù)拿毫６群蜌馑傧?，使床層中粉煤沸騰，氣固兩相充分混合接觸，在部分燃燒產生的高溫下進行煤的氣化。 ICC 煤氣化工藝流程 備煤系統(tǒng) 粒徑為 030mm 的原料煤（焦），經過皮帶輸送機、除鐵器，進入破碎機，破碎到 08mm，而后由輸送機送入回

32、轉式烘干機，烘干所需的熱源由室式加熱爐演導氣供給，被烘干的原料，其含水量控制在 5%以下，由斗提機送入煤倉儲存待用。 進料系統(tǒng) 儲存在煤倉的原料煤經電磁振動給料器、斗式提升機依次進入進煤系統(tǒng)，由螺旋給料器控制，氣力輸送原料煤進入氣化爐下部。 供氣系統(tǒng) 氣化劑（空氣/蒸汽或氧氣/蒸汽）分三路經計量后由分布板、環(huán)形射流管、中心射流管進入氣化爐。1氣化爐；2螺旋給料機；3一級旋風分離器；4二級旋風分離器；5料閥圖 2.1 ICC 灰熔聚流化床煤氣爐 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 22 頁 氣化系統(tǒng) 干碎煤在氣化爐中與氣化劑氧氣-蒸汽進行反應，生成CO、H2、CH4、CO2、H2S 等

33、氣體。氣化爐為一不等徑的反應器，下部為反應區(qū)，上部為分離區(qū)。在反應區(qū)中，由分布板進入蒸汽和氧氣，使煤粒流化。另一部分氧氣和蒸汽經計量后從環(huán)形射流管、中心射流管進入氣化爐，在氣化爐中心形成局部高溫區(qū)使灰團聚形成團粒。生成的灰渣經過環(huán)形射流管、上、下灰斗定時排出系統(tǒng)，由機動車運往渣場。 除塵系統(tǒng) 從氣化爐上部導出的高溫煤氣進入兩級旋風分離器。從第一級分離器分離出的熱飛灰，由料閥控制，經料腿用水蒸氣吹入氣化爐下部進一步燃燒、氣化、以提高碳轉化率。從第二級分離器分出的少量飛灰排出氣化系統(tǒng)，這部分細灰含碳量較高（60%70%），可作為鍋爐燃料在利用。 廢熱回收系統(tǒng)及煤氣凈化系統(tǒng) 通過旋風除塵的熱煤氣依次

34、進入廢熱鍋爐、蒸汽過熱器和脫氧水預熱器，最后進入洗滌冷卻系統(tǒng)，所得煤氣送至下一工段。 操作控制系統(tǒng) 氣化系統(tǒng)設有流量、壓力和溫度檢測及調節(jié)控制系統(tǒng)，由小型集散系統(tǒng)集中到控制室進行操作。1皮帶輸送機；2破碎機；3刮板輸送機；4篩分機；5烘干機；6刮板輸送機；7煤倉；8焦倉；9振動給料機；10提升機；11配料系統(tǒng)；12螺旋給料機；13氣化爐；14排灰系統(tǒng)；15一級旋風分離器；16二級旋風分離器；17廢熱鍋爐；18空氣預熱器；19粗煤氣洗氣塔；20蒸汽分離器；21供氧系統(tǒng)ICCICC 灰熔聚流化床煤氣化工藝流程圖灰熔聚流化床煤氣化工藝流程圖 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 23 頁2.

35、2 粗原料氣栲膠法脫硫2.2.1 栲膠法脫硫工藝原理在碳酸鈉（Na2CO3）稀堿液中添加偏礬酸鈉（NaVO3），氧化栲膠等組成脫硫液，與需凈化粗原料氣在填料塔內逆流接觸脫去硫化氫（H2S）。吸收了硫化氫的稀堿液經氧化槽被空氣氧化使溶液再生并浮選出單質硫。溶液循環(huán)使用。主要反應：Na2CO3 + H2S NaHS + NaHCO32NaHS + 4NaVO3 +H2O Na2V4O9 +4NaOH +2SNa2V4O9 + Q（氧化態(tài)）+ 2NaOH + H2O 4NaVO3 + Q（還原態(tài)） NaHCO3 + NaOH Na2CO3 + H2O2.2.2 粗原料氣栲膠脫硫工藝流程來自除塵工段的

36、粗原料氣從脫硫塔底部進入與塔頂上噴淋下來的栲膠脫硫溶液逆流接觸，脫除硫化氫的原料氣由塔頂出來，去壓縮。脫硫后的富液由塔底出來去脫硫塔液封槽，進入富液槽，然后由再生泵加壓送到噴射再生槽的噴射器，在管內進行反應，然后液氣一起進入再生槽，再生后的貧液流入貧液槽再由脫硫泵分別送往脫硫塔，循環(huán)使用。噴射再生槽頂浮選出來的硫泡沫自動溢流入中間泡沫槽，再由泡沫泵抽其硫泡沫到上泡沫槽，經加溫，攪拌、靜止分層后，排去上清液，該上清液流入富液槽內，硫泡沫經真空過濾機過濾，濾液流入地下槽，硫膏進入熔融釜進行熔硫，熔融硫流入鑄膜，待冷卻成型后即成為副產品硫磺。 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 24 頁2

37、.3 原料氣變換2.3.1 一氧化碳變換的原理原料氣中一氧化碳與水蒸氣作用，按下式進行：CO + H2O(g) CO2 + H2這是一個可逆放熱反應。從化學平衡來看，降低溫度、增加蒸汽量和除去二氧化碳，可使平衡向右移動，從而提高一氧化碳變換率；從反應速度看，提高溫度有利于反應速度的增加。因此，目前采用兩端或三段變換，以獲得較高的變換率。一氧化碳在某種條件下，能發(fā)生下列副反應：CO + H2 C + H2OCO + 3 H2 CH4 + H2OCO2 + 4 H2O CH4 + 2H2O這幾個副反應都是放熱反應，副反應的發(fā)生對變換操作的正常進行是不利的。由于這些副反應都是放熱和體積縮小的反應，所

38、以低溫、高壓有利于反應的進行。在變換的正常操作中，提高反應溫度，或是選用對變換反應具有良好選擇性的催化劑就可以防止或減少副反應的發(fā)生。脫硫后的原料氣 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 25 頁2.3.2 加壓全低變換工藝流程工藝特點：工藝特點：Co-Mo 系催化劑的活性明顯高于 Fe-Cr 系催化劑，因此在達到同樣變換率要求的情況下，催化劑用量可以大幅度縮減。由于 Co-Mo 系催化劑的起活溫度很低，達到 180，因此半水煤氣入口溫度也相應降低，由此主熱交的換熱量減少，主熱交的換熱面積也大幅度減少。相比 Fe-Cr 系中變系統(tǒng)，Co-Mo 系低溫變換系統(tǒng)的熱點溫度要降低 100以上

39、，使反應遠離平衡，加大了反應推動力，提高了反應速度。由于活性的提高，變換系統(tǒng)的汽氣比可以降低，從而降低了飽和熱水塔的熱回收負荷。在同等生產能力下，全低變系統(tǒng)的設備可以大幅縮小，變換爐可以減薄或取消內保溫，或者在現(xiàn)有設備基礎上，提高設備通過能力達 50%。除塵和脫硫后的原料氣，經高壓機壓縮至 2.0MPa，送入甲碳過濾器，在此油污及水被過濾掉后，從飽和塔底部進入，與塔頂噴淋下來的溫度為 135140的熱水逆流接觸，氣體溫度升至 130左右從飽和塔頂部出來，由于原料氣被加熱增濕，因而帶出大量蒸汽，混合氣體經原料氣分離器分離掉所夾帶的水，然后就進入原料氣換熱器與變換爐第二段出來的變換氣換熱。溫度升至

40、 210250后，進入變換爐反應。變換爐分三段，一般添加蒸汽從二段加入，段間用脫碳的蒸汽冷凝液或脫鹽水冷激增濕降溫，三段出口 240左右的變換氣進入水加熱器，加熱熱水塔出來的熱水，自身冷卻后由下部進入熱水塔，與飽和塔下來的熱水逆流換熱后，由熱水塔上部出去，送往后工序。 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 26 頁2.4 變換氣栲膠法脫硫2.4.1 變換氣脫硫原因一般來說栲膠脫硫只能脫除粗原料氣中無機硫硫化氫（H2S），對其有機硫脫除率很低，但在變換爐中，有機硫能與氫氣反應，可轉化成硫化氫（H2S）。這樣有機硫被轉化成無機硫后，使變換氣中硫化氫含量增加，若不除去，會嚴重威脅后工序正常生

41、產，所以要增設變換氣脫硫裝置（簡稱變脫或者可以稱之為二次脫硫）。以利后工藝正常運行。2.4.2 變換氣栲膠脫硫工藝流程變換氣脫硫工藝流程與粗原料氣脫硫工藝流程、裝置基本相同，相關工藝參看“2.2.2 粗原料氣栲膠脫硫工藝流程”。此處不再贅述。2.5 變換氣碳酸丙烯酯法脫碳2.5.1 碳酸丙烯酯法脫碳原理碳酸丙烯酯法脫碳是利用變換氣中 CO2、H2S 等酸性氣體在加壓條件下溶于碳酸丙烯酯溶液中，達到脫除 CO2、H2S 的目的，溶解有 CO2、H2S 氣體的碳酸丙烯酯溶劑在減壓（或真空）、汽提條件下，將所溶解的大部分 CO2、H2S 等氣體解吸出來達到再生循環(huán)使用。在變換氣中，CO2分壓在小于

42、2.0MPa 以下時，其在碳酸丙烯酯溶液中的溶解度規(guī)律服從亨利定律。22COCOxHp碳酸丙烯酯法脫碳的基本環(huán)節(jié),由吸收閃蒸汽提洗滌回收這四個部分組成。2.5.2 碳酸丙烯酯法脫碳工藝流程變換氣從吸收塔底部進入塔內，在填料塔中與碳酸丙烯酯溶劑逆流接觸， CO2被吸收，含 CO21%左右的凈化氣從吸收塔頂離開吸收塔，去后工序。 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 27 頁吸收了 CO2的碳酸丙烯酯富液從塔底引出，減壓，進入閃蒸氣返回氮氫氣壓縮機予以回收，重新進入吸收塔。閃蒸液依靠自身壓力，進入氣提塔上部的常壓解吸塔段，釋放出所溶的大部分 CO2氣體。常解后的碳酸丙烯酯溶液進入氣提塔氣提

43、段，與送入塔內的空氣逆流接觸，進一步氣提出殘留于溶液中的 CO2。氣提氣放空，出氣提塔的碳酸丙烯酯貧液經泵加壓，經水冷器冷卻，送入吸收塔循環(huán)使用。 2.5 碳酸丙烯酯法脫碳工藝流程圖2.6 合成氣（變換氣）壓縮變換氣體壓縮到一定壓力才能在合成工序中催化劑的存在下發(fā)生反應，進而合成甲醇，由于壓縮工序涉及基本都是物理變化，工藝相對比較簡單，此處不再贅述。2.7 合成氣合成甲醇2.7.1 合成甲醇反應原理 甲醇合成反應步驟甲醇合成是一個多相催化反應過程，這個復雜過程，共分五個步驟進行： 合成氣自氣相擴散到氣體-催化劑界面； 合成氣在催化劑活性表面上被化學吸附 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計

44、 第 28 頁 被吸附的合成氣在催化劑表面進行化學反應形成產物 反應產物在催化劑表面脫附 反應物自催化劑界面擴散到氣相中。全過程反應速度決定于較慢步驟的完成速度。其中第三步進行得較慢，因此，整個反應決定于該反應的進行速度。 合成甲醇的化學反應由 CO 催化加 H2合成甲醇，是工業(yè)化生產甲醇的主要方法。 主要化學反應CO + 2H2 CH3OH(g)當有二氧化碳存在時，二氧化碳按下列反應生成甲醇：CO2 + H2 CO + H2O(g)CO + 2H2 CH3OH(g)兩步反應的總反應式為CO2 + 3H2 CH3OH(g) + H2O 典型的副反應CO + 3H2 CH4 + H2O(g) 2

45、CO + 4H2 CH3OCH3(g) + H2O(g)4CO + 8H2 C4H9OH + 3H2O2.7.2 魯奇（Lurgi）低中壓發(fā)合成甲醇工藝流程合成氣經冷卻后，送入離心式透平壓縮機，壓縮至 510MPa 壓力后，與循環(huán)氣體以 15 的比例混合?；旌蠚饨洀U熱鍋爐預熱，升溫至 220左右，進入管殼式合成反應器，在銅基催化劑存在下，反應生成甲醇。催化劑裝在管內，反應熱傳熱給管程的水，產生蒸汽進入汽包。除反應器的氣體溫度約 250含甲醇 7%左右，經換熱冷卻至 85，再用空氣和水分別冷卻，分離出粗甲醇，未凝氣體經壓縮返回合成反應器。冷凝的粗甲醇送入閃蒸罐，閃蒸后送至精餾塔精制。 年產 20

46、 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 29 頁2.7.2 Lurgi 低中壓發(fā)合成甲醇工藝流程 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 30 頁2.7.3 魯奇（Lurgi）管殼型甲醇合成塔魯奇（Lurgi）管殼型甲醇合成塔是一種管束型副產蒸汽合成塔。操作壓力為5MPa，溫度為 250。魯奇（Lurgi）管殼型甲醇合成塔既是反應器又是廢熱鍋爐。合成塔內部類似于一般的列管式換熱器，列管內裝催化劑，管外為沸騰水。甲醇合成反應放出的熱很快被沸騰水移走。合成塔殼程的鍋爐給水是自然循環(huán)的，這樣通過控制沸騰水上的蒸汽壓力，可以保持恒定的反應溫度，變化 0.1 MPa 相當于 1.5。4.93MPa、2

47、25的出塔氣體與進塔氣換熱后冷卻到 40，在 4.82 MPa 壓力下進入甲醇分離器，分離出來的氣體大部分回到循環(huán)機入口，少部分排放送輔助鍋爐作燃料，液體粗甲醇則送精餾工段。魯奇（Lurgi）低中壓發(fā)合成甲醇工藝的主要特點是采用管束式合成塔。這種合成塔溫度幾乎是恒定的，溫度恒定的好處一是有效的抑制了副反應；二是催化劑壽命長， 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 31 頁由于溫度比較恒定，因此當操作條件發(fā)生變化時（如循環(huán)機故障等），催化劑也沒有超溫危險，仍可安全運轉。利用反應熱產生的中壓蒸汽（4.55MPa），經過熱后可帶動透平壓縮機（即甲醇合成氣壓縮機及循環(huán)氣壓縮機），壓縮機用過的低

48、壓蒸汽又送至甲醇精餾部分使用，因此整個系統(tǒng)熱的利用很好。但是魯奇（Lurgi）管殼型甲醇合成塔的結構較為復雜，裝卸催化劑不太方便。這是它的不足之處。2.8 粗甲醇精餾2.8.1 精餾原理精餾是多次簡單蒸餾的組合。蒸餾操作系基于混合液中各組分在相同的溫度條件下具有不同的揮發(fā)度，當加熱至沸騰以后，將生成的蒸汽引出進行冷凝，其冷凝液組成與原來的混合液不同，其中易揮發(fā)組分的含量較前增加。如此不斷氣化、冷凝操作，最后使混合液中的組分幾乎以純組分被分離出來。2.8.2 加壓蒸餾的目的及雙效法定義精餾過程的能耗很大，且熱能利用率很低，在能源極其寶貴的今天，粗甲醇的精餾也向著節(jié)能的方向發(fā)展。三塔加壓蒸餾的目的

49、是更合理的利用了熱量，它采用了兩個主精餾塔，第一主精餾塔加壓蒸餾，操作壓力為 0.560.60 MPa，第二主精餾塔為常壓操作，第一塔由于加壓，亦使沸點升高，頂部氣相甲醇液化溫度約為 121，遠高于第二常壓塔塔釜液體（主要為水）的沸點溫度，將其冷凝潛熱作為第二主精餾塔再沸器的熱源。這一過程稱為雙效法，叫雙塔流程節(jié)約熱能 30%40%左右，不僅節(jié)省了加熱蒸汽，也節(jié)省了冷卻用水，有效地利用了能量。兩個主精餾塔塔板數(shù)增加了一倍，自然分離效率大大提高，然而其能量的消耗反而降低。加壓塔對于向塔內提供熱源的蒸汽要求較高，對受壓容器的材質、壁厚，制造也有相當?shù)囊?，對于精餾規(guī)模較大的裝置，從長計意，效益是明

50、顯的。 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 32 頁2.8.3 雙效法三塔粗甲醇精餾工藝流程粗甲醇進入預蒸餾塔前，先在粗甲醇產熱器中，用蒸汽冷凝液將其預熱至 65，粗甲醇在預蒸餾塔中除去其中殘余溶解氣體及低沸物。塔內設置 48 層浮閥塔板，當然也可采用其他塔型。塔頂設置兩個冷凝器。將塔內上升汽中的甲醇大部分冷凝下來進入預塔回流槽，經預塔回流泵送入塔頂作回流。不凝氣，輕組分及少量甲醇蒸氣通過壓力調節(jié)后至加熱爐作燃料。預蒸餾塔塔低由低壓蒸汽加熱的熱虹式再沸器向塔內提供熱量。為防止粗甲醇對設備的腐蝕，在預蒸餾塔下部高溫區(qū)加入一定量的稀堿液，使預后甲醇的 pH 值保持在 8 左右。由預蒸餾塔

51、塔底出來的預后甲醇，經加壓塔進料泵升壓后，進入第一主精餾加壓塔，加壓塔為 85 塊浮閥塔，塔頂甲醇蒸氣進入冷凝器/再沸起既第一精餾加壓塔的氣相甲醇又利用冷凝潛熱加熱第二精餾常壓塔的塔釜，被冷凝的甲醇進入回流槽，在其中稍加冷卻，一部分由加壓塔回流泵升壓至約 0.8 MPa 送至加壓塔作回流液，其余部分經加壓塔精甲醇冷卻器冷卻到 40后作為成品送至精甲醇計量槽。加壓塔用低壓蒸汽加熱的熱虹吸式再沸器向塔內提供熱量，通過低壓蒸汽的加入量來控制塔的操作溫度。加壓塔操作壓力約 0.57MPa，塔頂操作溫度約 121，塔底操作溫度約 127。由加壓塔塔底排出的甲醇溶液送至第二主精餾常壓塔下部，常壓塔也采用

52、85 塊浮閥塔板。從常壓塔塔頂出來的甲醇蒸氣經常壓塔冷凝器冷凝冷卻到 40后，進入常壓 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 33 頁塔回流槽，再經常壓塔回流泵加壓，一部分送至常壓塔塔頂作回流，其余部分送至精甲醇計量槽。常壓塔頂操作壓力為 0.006MPa，塔頂操作溫度約 69.5，塔底操作溫度約94.8。常壓塔的塔底殘液另由汽提塔進料泵加壓后進入廢水汽提塔，塔頂蒸汽經汽提塔冷凝器冷凝后，進入汽提塔回流槽，由汽提塔回流泵加壓，一部分送廢水汽提塔塔頂作回流，其余部分經汽提塔甲醇冷卻器冷卻至 40，與常壓塔采出的精甲醇一起送至產品計量槽。如果采出的精甲醇不合格，可將其送至常壓塔進行回收，以

53、提高甲醇蒸餾的回收率。汽提塔塔底用低壓蒸汽加熱的熱虹吸式再沸器向塔內提供熱量，塔底下部設有側線，采出部分雜醇油，并與塔底排出的含醇廢水一起進入廢水冷卻器冷卻到 40，由廢水泵送至污水生化處理裝置。上述方法，精甲醇純度可達 99.95%以上，甲醇回收率至少為 90%，高達95%99%，經甲醇中含乙醇小于 10ppm.2.8.4 雙效法三塔粗甲醇精餾工藝流程特點 廢熱回收。利用再沸器冷凝水及塔釜液等顯熱來預熱進料溫度，以提高蒸餾過程的熱能利用效率。 減少蒸餾過程的熱能消耗。粗甲醇精制過程中采用多效蒸餾方法，即利用熱源蒸汽潛熱的多重效用（雙效法）。 甲醇產品中分出有機雜質，特別是乙醇，而不增加甲醇的

54、損失量。 熱能的合理利用，提高精餾他的壓力，可將塔頂汽相組分的冷凝潛熱用于常壓塔塔釜的熱源。2.9 工藝流程總結通過本章對總體工藝流程的介紹可以看到初步確定的工藝流程是有科學依據并有一定創(chuàng)新性和較強實踐性的集科學、創(chuàng)新、先進、實用性于一體的一套煤制甲醇生產工藝流程。4 合成車間設計合成車間設計 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 34 頁4.14.1 廠房的整體布置設計廠房的整體布置設計 根據生產工藝流程生產特點生產規(guī)模和建筑結構等來進行整體布置設計。（1）由于塔較高，不宜采用單層廠房，但設備不多，因此采用單層廠房與多層廠房相結合的方式。（2）由于合成車間流程簡單，操作人數(shù)不多，因此

55、在布置時可只安排控制室，廁所等生產輔助設施和行政設施，至于配電室機修室化驗室可以與其他車間共用，在此不做考慮。（3）根據車間設備情況，廠房采用 66 米的柱網，廠房寬度也采用 6 米（一跨）廠房分為 4 層，每層高度為 4 米。4.24.2 合成車間設備布置的設計合成車間設備布置的設計 車間設備布置的設計，是在滿足生產工藝要求的基礎上，綜合考慮設備安裝與檢修、安全生產、操作及發(fā)展情況來進行的。（1）采用流程式布置，甲醇膨脹槽和壓縮機放在最底層，把甲醇分離器放在第二層，甲醇水冷器安裝在第三層，入塔換熱器安裝在最高層。（2）甲醇膨脹槽和壓縮機安排在最低層，主要考慮到它們笨重；（3）為了便于流體流動

56、甲醇分離器安裝在甲醇膨脹槽的頂上，水冷器安裝在甲醇分離器頂上。5 非工藝專業(yè)要求非工藝專業(yè)要求5.15.1 公用工程公用工程5.1.1 水水電和汽的來源電和汽的來源 水主要來自附近的自來水廠和地下水；電主要由煤氣化后所得的原料氣體，經過脫硫后發(fā)電而來；汽主要由廢熱鍋爐和甲醇合成塔所產生。5.1.2 精甲醇的運輸精甲醇的運輸裝卸和裝卸和貯存貯存由甲醇精餾來的精甲醇貯存到精甲醇貯槽中。精甲醇貯槽為兩臺 10000m3的固定頂貯罐，貯存量按 15 天產量計。當甲醇外運時，啟動精甲醇泵，將甲醇輸送到甲醇裝卸棧臺，通過火車鶴管進入火車槽車，通過汽車鶴管進入汽車槽車。甲醇裝卸棧臺共設有 12 臺火車鶴管和

57、 6 臺汽車鶴管，根據精甲醇泵的能力，至少 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 35 頁有三臺槽車同時裝料。5.1.3 自控儀表自控儀表本設計采用一次儀表現(xiàn)場分散，二次儀表就地或部分集中控制方式。擬采用 DCS控制系統(tǒng)，一次儀表采用電 III 型，DCS 系統(tǒng)設七個工作站，其中甲醇生產系統(tǒng)（包括造氣、脫硫、變換、脫碳、甲醇合成及甲醇精餾）五個工作站，公用工程兩個工作站（水處理、鍋爐工作站一個，總調度室工作站一個） 。生產過程中主要工藝參數(shù)，工藝過程控制，工藝流程圖等集中在各個工作站由 DCS 系統(tǒng)顯示和控制，次要的參數(shù)及設定值，不需經常調整的參數(shù)，可采用就地顯示和調節(jié)。5.25.2

58、安全衛(wèi)生安全衛(wèi)生5.2.1 車間有毒氣體最高允許濃度及保證不超標的措施車間有毒氣體最高允許濃度及保證不超標的措施表 5-1物質一氧化碳氨硫化氫甲醇氧化氮 二氧化硫最高允許濃度/（mg/m3）30301050510防止超標的措施：（1）消除跑冒滴漏，按無泄漏工廠標準進行設備和管道的管理，使泄漏率降到2以下，力爭達到萬分之五以下。（2）加強車間通風。（3）按照有關安全技術規(guī)程的規(guī)定，定點、定期進行塵毒檢測，有條件應設置毒物自動分析報警裝置，及時發(fā)現(xiàn)及時消除。5.2.2 一氧化碳中毒的癥狀、急救及預防措施一氧化碳中毒的癥狀、急救及預防措施一氧化碳中毒是侵入血液中的一氧化碳與血紅蛋白結合，是血液失去攜

59、氧的能力，結果使全身組織陷入缺氧的狀態(tài)。表現(xiàn)為：輕度中毒頭痛、心悸、惡心、嘔吐、全身乏力、昏厥等癥狀體征，重者昏迷、抽搐，甚至死亡。急救方法如下：（1）迅速將中毒者撤離毒區(qū)，靜臥在通風良好的地方，注意保暖。（2）解開中毒者的衣領、褲帶及一切不利于呼吸的物件，面部朝上，保證呼吸道暢通。 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 36 頁（3）對中毒較重者，應迅速報告醫(yī)務人員給予吸氧，如呼吸停止要立即施行心臟擠壓術。預防措施：在生產場所中，應加強自然通風，防止輸送管道和閥門漏氣，有條件時，可用 CO 自動報警器。生產車間，應嚴格遵守操作規(guī)程，并宣傳普及預防知識。進入CO 濃度較高的環(huán)境內，須戴

60、供氧式防毒面具進行操作。5.2.3 甲醇中毒癥狀和急救甲醇中毒癥狀和急救甲醇主要經呼吸道及消化道吸收，皮膚也可部分吸收，吸收后迅速分布于各組織器官，含量與該組織器官的含水量成正比。其中毒機理主要為甲醇的氧化產物新生態(tài)甲醛或甲酸鹽與細胞內的蛋白質相結合所致中毒癥狀中毒癥狀 （1）輕度中毒，病人可呈現(xiàn)醉酒狀態(tài)，有疼痛、乏力、失眠、步履不穩(wěn)等癥狀。（2）中度中毒者惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉，肝炎和胰腺炎，出現(xiàn)幻聽、幻視、視物模糊、四肢厥冷等癥狀。（3）重度中毒者，可有面色慘白、呼吸和脈搏加快、出冷汗、意識模糊、昏迷、休克，最后因呼吸和循環(huán)衰竭而死亡。 急救處理急救處理（1）口服中毒者，可用小蘇打水或肥皂

61、水灌服催吐，反復幾次，洗胃，并給予05 硫酸到 60 毫升。（2）吸入中毒者，迅速撤離現(xiàn)場，移至空氣清新、通風良好的地方，保持呼吸道的暢通。必要給予氧氣。（3）病癥急救。處于昏迷、休克者平躺、頭稍低并偏向一側，及時清除口腔異物，防止異物吸入呼吸道引起窒息。要避免眼睛受光線照射，可以給予病患者戴上有色眼鏡或眼罩，或用布遮住眼。 5.2.45.2.4 甲醇生產中的防火和防爆甲醇生產中的防火和防爆 工藝介質的易燃與易爆是相互關聯(lián)的，防爆的首要措施是防火，所以甲醇生產的安全，首要先從防火做起。根據甲醇生產的特點，應采取下列防火措施：（1） 貯存輸送甲醇的貯罐、管線附近嚴禁火源，并有明顯的指示牌和標志。

62、（2） 廠房內不存放易燃物質，地溝保持通暢，防止可燃氣體、液體積聚，加強廠 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 37 頁房里通風。（3） 電氣設備須選用防防爆型，電纜、電源絕緣良好，防止產生電火花。接地牢靠，防止產生靜電。（4） 備有必須的消防器材。爆炸可分為化學爆炸與物理爆炸。甲醇生產發(fā)生這兩種爆炸的可能性同樣存在，為防止爆炸應該注意如下幾點：（1） 嚴格執(zhí)行受壓容器、受壓設備使用、管理有關規(guī)定，操作人員必須經過嚴格訓練。（2） 不準任意改變運行中的工藝參數(shù)，不得超溫、超壓及提高設備的使用等級。（3） 受壓容器、管線的安全設施齊全，且證明確實靈敏可靠，如安全閥、壓力表、防爆板及各種

63、連鎖信號、自動調節(jié)裝置等。（4） 嚴格執(zhí)行防火規(guī)定及安全技術措施，嚴格控制可爆介質不得達到爆炸范圍。6 三廢處理三廢處理6.1 甲醇生產對環(huán)境的污染甲醇生產對環(huán)境的污染6.1.1 廢氣廢氣（1）甲醇膨脹槽出來的膨脹氣，其中含有較多的一氧化碳和有機毒物。（2）精餾時預塔頂排放出的不凝氣體。（3）其他如精餾塔頂還有少量含醇不凝性氣體等。（4）鍋爐排放煙氣，煙氣中含粉。（5）備煤系統(tǒng)中的煤的輸送、破碎、篩分、干燥等過程中產生的粉塵。6.1.2 廢水廢水（1）甲醇分離器排放的油水，各輸送泵填料的漏液。（2）甲醇生產中對水源污染最嚴重的是精餾塔底排放的殘液。（3）氣化工段氣液分離出來的含煤水。6.1.3

64、 廢渣廢渣廢渣主要來自氣化爐爐底排渣及鍋爐排渣，氣化爐二旋排灰6.2 處理方法處理方法 年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 38 頁6.2.1 廢氣處理廢氣處理甲醇精餾系統(tǒng)各塔排放的不凝性氣體送去燃料氣系統(tǒng)作燃料；甲醇膨脹槽排放的膨脹氣也送去燃料氣系統(tǒng)；氣提塔排放的解析氣送去氣化系統(tǒng)火炬燃燒；脫硫工段的酸性氣體去硫回收系統(tǒng)；鍋爐煙道氣經高效旋風分離除去煙塵 85，后送至備煤系統(tǒng)回轉干燥機，利用鍋爐煙道氣余熱加熱原料回收余熱后濕式除塵器二次除塵后，引風機送至煙囪排入大氣；原料煤破碎、篩分產生的粉塵，經布袋除塵后排入大氣。6.2.2 廢水處理廢水處理以有機物為主要污染物的廢水，只要毒性沒

65、達到嚴重抑制作用，一般都可以用生物法處理，一般認為生物方法是去除廢水中有機物最經濟最有效的方法，特別對于 BOD濃度高的有機廢水更適宜。本設計選用 A/O 生物處理法，即厭氧與好氧聯(lián)合生物處理法，此法是近年來開發(fā)成功的、以深度處理高濃度有機污水的生化水處理工藝，其典型的工藝流程如下圖所示：甲醇污水上升式厭氧污泥過濾反應器混凝沉淀池生物接觸氧化塔二次沉淀池外排或回用圖 12 A/O 生化法處理甲醇工藝A/O 法處理甲醇廢水的優(yōu)點主要表現(xiàn)在：該法既發(fā)揮了厭氧生化能處理高濃度有機污水的優(yōu)點，又避免了生物接觸氧化法抗負荷沖擊力弱的缺點，能夠較為徹底地消解廢水中的主要污染物甲醇，基本上不需要更深程度的處

66、理措施。6.2.3 廢渣處理廢渣處理氣化爐爐渣及鍋爐渣，經過高溫煅燒，含殘?zhí)亢苌?，用于基建回填、鋪路是很好的材料?年產 20 萬噸煤制甲醇生產工藝初步設計 第 39 頁附表 1甲醇合成廠的主要設備一覽表甲醇合成廠的主要設備一覽表序號名稱規(guī)格或型號數(shù)量材料備注1氣化爐2900mm113CrMo442變換爐4000mm113CrMo443壓縮機BCL456+2BCL40721 臺備用4合成塔4300mm113MNiMoNbR5水冷器1000mm220R6甲醇分離器2000mm27入塔氣預熱器F=3600 m2113MNiMoNbR8預精餾塔320024000113CrMo449加壓精餾塔400028000113MNiMoNbR10常壓精餾塔320028000113CrMo4411精甲醇貯罐V=20000 m32附附 甲醇快速檢測方法：甲醇快速檢測方法：介紹了兩種快速檢測方法：酒醇儀法、甲醇速測盒法、氣相色譜法酒醇速測系統(tǒng)清單及技術參數(shù)：便攜式酒醇速測儀 1 臺（0%60%范圍內精確度 1%，60%80%范圍內精確度 2%） ；三支裝酒精度計 1 盒；乙醇對照液 30%60%分為 16 梯