一、裝置(zhi)簡介(jie)
甲(jia)醇是重(zhong)要(yao)有機化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)原(yuan)料(liao)(liao)(liao)和優質燃(ran)料(liao)(liao)(liao)，廣泛應用(yong)于(yu)(yu)精(jing)細化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)、塑料(liao)(liao)(liao)、醫藥(yao)、化(hua)(hua)肥等領域。甲(jia)醇也是一(yi)種重(zhong)要(yao)的有機溶劑，其(qi)(qi)溶解(jie)性能(neng)優于(yu)(yu)乙醇，可(ke)用(yong)于(yu)(yu)調制(zhi)涂料(liao)(liao)(liao)。甲(jia)醇還(huan)是一(yi)種很有前景的清潔能(neng)源。現(xian)代(dai)大型工(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)化(hua)(hua)制(zhi)甲(jia)醇的生產裝置，原(yuan)料(liao)(liao)(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)的制(zhi)取既(ji)可(ke)以(yi)煤(mei)(mei)（固體）作原(yuan)料(liao)(liao)(liao)，也可(ke)以(yi)油品（液(ye)體）或燃(ran)料(liao)(liao)(liao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)（氣(qi)(qi)(qi)(qi)體）作原(yuan)料(liao)(liao)(liao)。不同的原(yuan)料(liao)(liao)(liao)，其(qi)(qi)生產方法和生產工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)大不相同。對于(yu)(yu)我國(guo)，煤(mei)(mei)炭儲量(liang)遠大于(yu)(yu)石油、天然氣(qi)(qi)(qi)(qi)儲量(liang)，因此，這里就(jiu)以(yi)煤(mei)(mei)作原(yuan)料(liao)(liao)(liao)為(wei)例進(jin)行介(jie)紹，圖2.27所示(shi)為(wei)煤(mei)(mei)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)流程框圖。以(yi)煤(mei)(mei)為(wei)原(yuan)料(liao)(liao)(liao)制(zhi)甲(jia)醇，首先是將煤(mei)(mei)進(jin)行氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)，即(ji)煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)過(guo)程。目前，煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)的生產工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)有多(duo)種，包括塊煤(mei)(mei)或小顆粒煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)、粉煤(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)和水煤(mei)(mei)漿氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)等。其(qi)(qi)中以(yi)水煤(mei)(mei)漿氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)最為(wei)成熟，這里以(yi)目前應用(yong)最多(duo)的ICI低壓合成工(gong)(gong)(gong)(gong)藝(yi)為(wei)例進(jin)行介(jie)紹。
二、典型甲醇裝置(zhi)的工藝及特點
一般情況(kuang)下，甲醇的生產過程主要分為造(zao)氣、變換(huan)和凈化、合成、精餾四個工段。
1. 造氣
目前應用較(jiao)多的(de)(de)(de)(de)造(zao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)方法是：先將煤(mei)(mei)(mei)(mei)研磨(mo)成煤(mei)(mei)(mei)(mei)粉，然(ran)后(hou)摻水(shui)(shui)制(zhi)成水(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿。水(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿通過(guo)(guo)泵(beng)提(ti)升壓力(li)，然(ran)后(hou)通過(guo)(guo)噴嘴在高(gao)速(su)氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)流的(de)(de)(de)(de)作用下(xia)(xia)噴入氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)爐。氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)和霧狀水(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿在氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)爐內受高(gao)溫的(de)(de)(de)(de)作用，迅速(su)經(jing)(jing)歷著(zhu)預熱、水(shui)(shui)分蒸發(fa)、煤(mei)(mei)(mei)(mei)的(de)(de)(de)(de)干餾、揮發(fa)物(wu)的(de)(de)(de)(de)裂解燃燒(shao)以及碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)等(deng)一(yi)(yi)系列復雜的(de)(de)(de)(de)物(wu)理和化(hua)(hua)(hua)學過(guo)(guo)程，最后(hou)生成以一(yi)(yi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)、氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)、二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)和水(shui)(shui)蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)濕煤(mei)(mei)(mei)(mei)氣(qi)(qi)(qi)(qi)。合(he)成氨裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)原料氣(qi)(qi)(qi)(qi)（氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)和氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)）、尿素裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)原料氣(qi)(qi)(qi)(qi)（二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)）等(deng)也常(chang)以煤(mei)(mei)(mei)(mei)為(wei)(wei)原料氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)獲(huo)得，只是氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)條件不同。合(he)成氨裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)制(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)是以獲(huo)得氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)，并在氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)時通過(guo)(guo)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)加入而(er)帶入氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)，最終獲(huo)得氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)和氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)呈一(yi)(yi)定比例的(de)(de)(de)(de)混合(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體。而(er)甲醇裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)則以獲(huo)得一(yi)(yi)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)，因此氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)時以添加純氧(yang)(yang)為(wei)(wei)主(zhu)(zhu)，以減(jian)少或避(bi)免(mian)氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)存在。在合(he)成氨裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)(zhi)(zhi)一(yi)(yi)節中(zhong)，沒有(you)提(ti)及造(zao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)工段，是因為(wei)(wei)其(qi)造(zao)氣(qi)(qi)(qi)(qi)工段的(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)程與這里類似。典型的(de)(de)(de)(de)煤(mei)(mei)(mei)(mei)制(zhi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)工藝流程示(shi)意圖(tu)如圖(tu)2.28所示(shi)。原煤(mei)(mei)(mei)(mei)經(jing)(jing)過(guo)(guo)稱重(zhong)送(song)至磨(mo)煤(mei)(mei)(mei)(mei)機，磨(mo)至需(xu)要的(de)(de)(de)(de)顆(ke)粒(li)后(hou)送(song)至煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿槽，與水(shui)(shui)混合(he)后(hou)即形成水(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿。水(shui)(shui)煤(mei)(mei)(mei)(mei)漿經(jing)(jing)泵(beng)加壓后(hou)送(song)往(wang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)爐。與高(gao)壓氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)(qi)經(jing)(jing)噴嘴混合(he)進(jin)入氣(qi)(qi)(qi)(qi)化(hua)(hua)(hua)爐反應室。洗(xi)滌(di)器下(xia)(xia)部(bu)出(chu)來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)黑水(shui)(shui)進(jin)固體分離(li)器，液體部(bu)分（黑水(shui)(shui)）進(jin)灰水(shui)(shui)處理系統(tong)。除了來(lai)(lai)自洗(xi)滌(di)器的(de)(de)(de)(de)黑水(shui)(shui)外，還(huan)有(you)其(qi)他分離(li)器等(deng)產生的(de)(de)(de)(de)黑水(shui)(shui)，這些黑水(shui)(shui)也將被送(song)往(wang)灰水(shui)(shui)處理系統(tong)。
2. 變換(huan)和凈化
凈化工(gong)段(duan)主要包(bao)括變(bian)(bian)(bian)(bian)換(huan)(huan)和(he)脫(tuo)硫(liu)(liu)、脫(tuo)碳兩部(bu)(bu)分(fen)，但有些裝置也包(bao)含硫(liu)(liu)回(hui)收部(bu)(bu)分(fen)。變(bian)(bian)(bian)(bian)換(huan)(huan)的(de)(de)目的(de)(de)是調節煤氣(qi)(qi)中的(de)(de)一(yi)氧化碳含量(liang)，以獲得(de)甲(jia)醇(chun)合(he)成需要的(de)(de)一(yi)氧化碳與氫氣(qi)(qi)的(de)(de)比例。脫(tuo)硫(liu)(liu)的(de)(de)目的(de)(de)是因為硫(liu)(liu)會導致甲(jia)醇(chun)合(he)成的(de)(de)催化劑中毒(du)。變(bian)(bian)(bian)(bian)換(huan)(huan)及凈化的(de)(de)簡(jian)單工(gong)藝流程見圖2.29。氣(qi)(qi)化工(gong)段(duan)過來的(de)(de)水煤氣(qi)(qi)首先進入預變(bian)(bian)(bian)(bian)換(huan)(huan)爐(lu)，出(chu)爐(lu)后(hou)進入另一(yi)個變(bian)(bian)(bian)(bian)換(huan)(huan)爐(lu)，變(bian)(bian)(bian)(bian)換(huan)(huan)后(hou)經過多(duo)次換(huan)(huan)熱和(he)氣(qi)(qi)液(ye)分(fen)離后(hou)，與未變(bian)(bian)(bian)(bian)換(huan)(huan)的(de)(de)煤氣(qi)(qi)合(he)并，經熱回(hui)收、冷卻。
3. 合成(cheng)
低壓法合(he)成(cheng)甲(jia)醇(chun)(chun)工(gong)藝流程示(shi)意圖(tu)如圖(tu)2.30所示(shi)。凈(jing)化后(hou)的(de)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)送(song)(song)至(zhi)(zhi)聯(lian)(lian)合(he)壓縮(suo)(suo)機(ji)(ji)的(de)合(he)成(cheng)氣(qi)(qi)壓縮(suo)(suo)段壓縮(suo)(suo)后(hou)，與甲(jia)醇(chun)(chun)分(fen)(fen)(fen)離器(qi)(qi)來的(de)循環(huan)(huan)氣(qi)(qi)混合(he)，進(jin)入(ru)循環(huan)(huan)氣(qi)(qi)壓縮(suo)(suo)段。經(jing)(jing)循環(huan)(huan)氣(qi)(qi)壓縮(suo)(suo)機(ji)(ji)升壓后(hou)送(song)(song)至(zhi)(zhi)合(he)成(cheng)氣(qi)(qi)換(huan)(huan)熱(re)(re)器(qi)(qi)進(jin)行逐級換(huan)(huan)熱(re)(re)，送(song)(song)入(ru)合(he)成(cheng)塔(ta)進(jin)行甲(jia)醇(chun)(chun)合(he)成(cheng)。出塔(ta)氣(qi)(qi)經(jing)(jing)合(he)成(cheng)氣(qi)(qi)換(huan)(huan)熱(re)(re)器(qi)(qi)回(hui)收熱(re)(re)量后(hou)進(jin)入(ru)水(shui)冷器(qi)(qi)，經(jing)(jing)水(shui)冷后(hou)出塔(ta)，同時生成(cheng)的(de)甲(jia)醇(chun)(chun)和(he)水(shui)，在(zai)此(ci)得以冷凝。經(jing)(jing)甲(jia)醇(chun)(chun)分(fen)(fen)(fen)離器(qi)(qi)分(fen)(fen)(fen)離液相（甲(jia)醇(chun)(chun)和(he)水(shui)）后(hou)，未反應氣(qi)(qi)體(ti)(ti)返回(hui)聯(lian)(lian)合(he)壓縮(suo)(suo)機(ji)(ji)，經(jing)(jing)壓縮(suo)(suo)后(hou)循環(huan)(huan)使用。為防止惰性(xing)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)在(zai)系(xi)統(tong)中(zhong)積累，要從系(xi)統(tong)中(zhong)排出弛放氣(qi)(qi)。由甲(jia)醇(chun)(chun)分(fen)(fen)(fen)離器(qi)(qi)分(fen)(fen)(fen)離出的(de)粗甲(jia)醇(chun)(chun)，減壓后(hou)進(jin)入(ru)閃蒸槽閃蒸，以除去甲(jia)醇(chun)(chun)中(zhong)的(de)大(da)部(bu)分(fen)(fen)(fen)溶(rong)解(jie)氣(qi)(qi)，然后(hou)送(song)(song)至(zhi)(zhi)甲(jia)醇(chun)(chun)精餾工(gong)段。閃蒸氣(qi)(qi)經(jing)(jing)壓力調節后(hou)用作燃料。合(he)成(cheng)反應熱(re)(re)通過合(he)成(cheng)塔(ta)殼側的(de)沸(fei)騰水(shui)的(de)飽和(he)蒸汽帶走。
4. 精餾
在(zai)甲(jia)(jia)醇合成(cheng)時(shi)，因合成(cheng)條件及催(cui)化劑性能等(deng)(deng)因素的影響，在(zai)產生甲(jia)(jia)醇反應的同時(shi)，還(huan)伴隨著一系列(lie)的副反應。所(suo)得產品除(chu)甲(jia)(jia)醇外，還(huan)有(you)水、醚(mi)、醛、酮、酯、烷烴、有(you)機酸等(deng)(deng)幾十種有(you)機雜(za)質。所(suo)以，粗(cu)甲(jia)(jia)醇需進行精餾(liu)提純。甲(jia)(jia)醇精餾(liu)工藝流程(cheng)示意圖(tu)如(ru)圖(tu)2.31所(suo)示。
粗(cu)甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)(chun)經預(yu)熱后(hou)入預(yu)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)，該塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)主要(yao)是將(jiang)二甲(jia)醚等低沸點餾(liu)(liu)(liu)(liu)分(fen)(fen)(fen)(fen)從(cong)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)分(fen)(fen)(fen)(fen)離。低沸點餾(liu)(liu)(liu)(liu)分(fen)(fen)(fen)(fen)不凝氣體從(cong)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)排出，送至燃(ran)料氣系(xi)統(tong)。塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)底(di)(di)的(de)(de)液(ye)體由預(yu)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)底(di)(di)泵升壓后(hou)送入加(jia)壓精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)進行蒸餾(liu)(liu)(liu)(liu)。加(jia)壓精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)氣體被冷凝后(hou)，一部分(fen)(fen)(fen)(fen)作為(wei)(wei)(wei)精(jing)(jing)(jing)甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)(chun)加(jia)壓塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)回(hui)(hui)流，另一部分(fen)(fen)(fen)(fen)作為(wei)(wei)(wei)精(jing)(jing)(jing)甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)(chun)產品(pin)送至精(jing)(jing)(jing)甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)(chun)儲罐。加(jia)壓精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)底(di)(di)的(de)(de)精(jing)(jing)(jing)甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)(chun)液(ye)體，靠自身壓力送入常(chang)壓精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)進一步(bu)精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)(liu)。常(chang)壓精(jing)(jing)(jing)餾(liu)(liu)(liu)(liu)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)頂(ding)部蒸汽經冷凝器冷凝后(hou)，部分(fen)(fen)(fen)(fen)作為(wei)(wei)(wei)回(hui)(hui)流液(ye)返回(hui)(hui)塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)內(nei)，部分(fen)(fen)(fen)(fen)作為(wei)(wei)(wei)精(jing)(jing)(jing)甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)(chun)產品(pin)與(yu)加(jia)壓塔(ta)(ta)(ta)(ta)(ta)的(de)(de)精(jing)(jing)(jing)甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)(chun)匯合，一起送至精(jing)(jing)(jing)甲(jia)醇(chun)(chun)(chun)(chun)儲槽。
三、介(jie)質(zhi)特點
甲醇(chun)(chun)裝(zhuang)置中包含的特殊介質有：甲醇(chun)(chun)、氫氣、一氧(yang)化(hua)碳、二氧(yang)化(hua)碳、高壓氧(yang)氣、黑(hei)水等(deng)。甲醇(chun)(chun)是一種透明、無色、易(yi)燃(ran)、有毒(du)的液(ye)體，略帶酒精味。熔點為-97.8℃，沸點為64.8℃，自(zi)燃(ran)點為47℃，能與水、乙(yi)(yi)醇(chun)(chun)、乙(yi)(yi)醚、苯(ben)、
丙酮和大多數有機(ji)溶(rong)劑相(xiang)混(hun)溶(rong)，遇熱、明火或氧化劑易著火。甲醇屬(shu)于(yu)甲B類可燃(ran)液(ye)體。按GB 5044 標準甲醇屬(shu)于(yu)中度危害介質。
四(si)、甲(jia)醇裝置的(de)配管設(she)計
主要是對塔、罐、泵、反應(ying)器等設備(bei)的(de)配管設計。
