煤制甲醇實訓(xùn)報告

1、2014年國家高職院校骨干教師化工類頂崗實訓(xùn)報告（煤制甲醇裝置）班 級：楊 子 班姓 名：連 錦 花班主任： 鐘 飛 實訓(xùn)日期：2014.8.112014.8.23實訓(xùn)內(nèi)容1、甲醇介紹2、煤制甲醇生產(chǎn)工藝、裝置介紹及現(xiàn)場參觀3、氣化工段仿真模擬訓(xùn)練4、變換工段仿真模擬訓(xùn)練5、合成工段仿真模擬訓(xùn)練6、精餾工段仿真模擬訓(xùn)練實訓(xùn)方案一、性質(zhì)和任務(wù) （一）實訓(xùn)的性質(zhì)煤制甲醇工藝仿真實訓(xùn)操作是為了加強培訓(xùn)教師實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)教師理論聯(lián)系實際，提高分析問題、解決問題的能力及實踐技能。在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識、專業(yè)基礎(chǔ)理論課的基礎(chǔ)上，進行為期一周的實訓(xùn)。通過實訓(xùn)，使教師直接參與生產(chǎn)第一線的實踐活動，將所學(xué)的理論知

2、識和生產(chǎn)實踐相結(jié)合，進一步鞏固和豐富專業(yè)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識；通過參與生產(chǎn)第一線的實踐活動，進一步了解生產(chǎn)組織管理的有關(guān)知識，為畢業(yè)后從事教育工作打下良好的基礎(chǔ)；同時通過實訓(xùn)，為教師提供了一次社會實踐的機會，為將來走上工作崗位積累一定的社會實踐經(jīng)驗。二、實訓(xùn)目標（一）知識目標1.甲醇生產(chǎn)原料、產(chǎn)品的性能以及用途；2.掌握煤制甲醇的工藝生產(chǎn)原理、工藝條件、工藝流程；3.熟悉有關(guān)裝置的化工操作規(guī)范和裝置的安全運行規(guī)則；4.了解主要設(shè)備的結(jié)構(gòu)、管道、閥門的類型、作用、性能等情況；5.了解各種操作參數(shù)的測量、控制方法以及相應(yīng)儀表、儀器的類型、性能和使用方法；三、實訓(xùn)內(nèi)容A、甲醇介紹甲醇，分子式 CH3O

3、H，又名木醇或木精，英文名： Methanol; Methyl alcohol;Carbinol;Wood alcohol; Wood spirit; Methyl hydroxide; 理化性質(zhì)：無色、透明、高度揮發(fā)、易燃液體。略有酒精氣味。分子量32.04。相對密度0.792(20/4)。熔點-97.8。沸點64.5。閃點 12.22。自燃點463.89。蒸氣密度 1.11。蒸氣壓 13.33KPa(100mmHg 21.2)。蒸氣與空氣混合物爆炸下限 636.5 % 。能與水、乙醇、乙醚、苯、酮、鹵代烴和許多其他有機溶劑相混溶。遇熱、明火或氧化劑易著火。用途：基本有機原料之一。主要廣泛應(yīng)

4、用于精細化工，塑料，醫(yī) 藥，林產(chǎn)品加工等領(lǐng)域的基本有機化工原料，可開發(fā)出100多種高附加值化工產(chǎn)品，尤其深加工后作為一種新型清潔燃料和加入汽油摻燒，其發(fā)展前景越來越廣闊。 主要是合成法，尚有少量從木材干餾作為副產(chǎn)回收。合成甲醇可以固體（如煤、焦炭）液體（如原油、重油、輕油）或氣體（如天然氣及其他可燃性氣體）為原料， 經(jīng)造氣凈化（脫硫）變換，除去二氧化碳，配制成一定的合成氣（一氧化碳和氫）。在不同的催化劑存在下，選用不同的工藝條件。單產(chǎn)甲醇（分高壓法低壓和中壓 法），或與合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇（聯(lián)醇法）。將合成后的粗甲醇，經(jīng)預(yù)精餾脫除甲醚，精餾而得成品甲醇。高壓法為BASF最先實現(xiàn)工業(yè)合成的方法，但因其

5、能耗大， 加工復(fù)雜，材質(zhì)要求苛刻，產(chǎn)品中副產(chǎn)物多，今后將由ICI低壓和中壓法及Lurgi低壓和中壓法取代。它能與水、乙醇、乙醚、苯、酮、鹵代烴和許多其他有機溶劑相混溶，遇熱、明火或氧化劑易燃燒。燃燒反應(yīng)式為： CH3OH + 3 O2 2 CO2 + 4 H2O還能與水、乙醇、乙醚、苯、丙酮和大多數(shù)有機溶劑相混溶。它是重要有機化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料。主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多種有機產(chǎn)品，也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料之一。 甲醇亦可代替汽油作燃料使用。B、煤制甲醇工藝介紹一、氣化1、煤漿制備由煤運系統(tǒng)送來的原料煤干基（<25mm）或焦送至煤貯斗，經(jīng)稱重給料機控制輸送量送入

6、棒磨機，加入一定量的水，物料在棒磨機中進行濕法磨煤。為了控制煤漿粘度及保持煤漿的穩(wěn)定性加入添加劑，為了調(diào)整煤漿的PH值，加入堿液。出棒磨機的煤漿濃度約65%，排入磨煤機出口槽，經(jīng)出口槽泵加壓后送至氣化工段煤漿槽。煤漿制備首先要將煤焦磨細，再制備成約65%的煤漿。磨煤采用濕法，可防止粉塵飛揚，環(huán)境好。用于煤漿氣化的磨機現(xiàn)在有兩種，棒磨機與球磨機；棒磨機與球磨機相比，棒磨機磨出的煤漿粒度均勻，篩下物少。煤漿制備能力需和氣化爐相匹配，本項目擬選用三臺棒磨機，單臺磨機處理干煤量4353t/h，可滿足60萬t/a甲醇的需要。為了降低煤漿粘度，使煤漿具有良好的流動性，需加入添加劑，初步選擇木質(zhì)磺酸類添加劑

7、。煤漿氣化需調(diào)整漿的PH值在68，可用稀氨水或堿液，稀氨水易揮發(fā)出氨，氨氣對人體有害，污染空氣，故本項目擬采用堿液調(diào)整煤漿的PH值，堿液初步采用42的濃度。為了節(jié)約水源，凈化排出的含少量甲醇的廢水及甲醇精餾廢水均可作為磨漿水2、氣化在本工段，煤漿與氧進行部分氧化反應(yīng)制得粗合成氣。煤漿由煤漿槽經(jīng)煤漿加壓泵加壓后連同空分送來的高壓氧通過燒咀進入氣化爐，在氣化爐中煤漿與氧發(fā)生如下主要反應(yīng)：CmHnSr+m/2O2mCO+（n/2-r）H2+rH2SCO+H2OH2+CO2反應(yīng)在6.5MPa（G）、13501400下進行。氣化反應(yīng)在氣化爐反應(yīng)段瞬間完成，生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2

8、S等氣體。離開氣化爐反應(yīng)段的熱氣體和熔渣進入激冷室水浴，被水淬冷后溫度降低并被水蒸汽飽和后出氣化爐；氣體經(jīng)文丘里洗滌器、碳洗塔洗滌除塵冷卻后送至變換工段。氣化爐反應(yīng)中生成的熔渣進入激冷室水浴后被分離出來，排入鎖斗，定時排入渣池，由扒渣機撈出后裝車外運。氣化爐及碳洗塔等排出的洗滌水（稱為黑水）送往灰水處理。3、灰水處理本工段將氣化來的黑水進行渣水分離，處理后的水循環(huán)使用。從氣化爐和碳洗塔排出的高溫黑水分別進入各自的高壓閃蒸器，經(jīng)高壓閃蒸濃縮后的黑水混合，經(jīng)低壓、兩級真空閃蒸被濃縮后進入澄清槽，水中加入絮凝劑使其加速沉淀。澄清槽底部的細渣漿經(jīng)泵抽出送往過濾機給料槽，經(jīng)由過濾機給料泵加壓后送至真空過

9、濾機脫水，渣餅由汽車拉出廠外。閃蒸出的高壓氣體經(jīng)過灰水加熱器回收熱量之后，通過氣液分離器分離掉冷凝液，然后進入變換工段汽提塔。閃蒸出的低壓氣體直接送至洗滌塔給料槽，澄清槽上部清水溢流至灰水槽，由灰水泵分別送至洗滌塔給料槽、氣化鎖斗、磨煤水槽，少量灰水作為廢水排往廢水處理。洗滌塔給料槽的水經(jīng)給料泵加壓后與高壓閃蒸器排出的高溫氣體換熱后送碳洗塔循環(huán)使用。4、變換在本工段將氣體中的CO部分變換成H2。本工段的化學(xué)反應(yīng)為變換反應(yīng)，以下列方程式表示：CO+H2OH2+CO2由氣化碳洗塔來的粗水煤氣經(jīng)氣液分離器分離掉氣體夾帶的水分后，進入氣體過濾器除去雜質(zhì)，然后分成兩股，一部分（約為54%）進入原料氣預(yù)熱

10、器與變換氣換熱至305左右進入變換爐，與自身攜帶的水蒸汽在耐硫變換催化劑作用下進行變換反應(yīng)，出變換爐的高溫氣體經(jīng)蒸汽過熱器與甲醇合成及變換副產(chǎn)的中壓蒸汽換熱、過熱中壓蒸汽，自身溫度降低后在原料氣預(yù)熱器與進變換的粗水煤氣換熱，溫度約335進入中壓蒸汽發(fā)生器，副產(chǎn)4.0MPa蒸汽，溫度降至270之后，進入低壓蒸汽發(fā)生器溫度降至180，然后進入脫鹽水加熱器、水冷卻器最終冷卻到40進入低溫甲醇洗1#吸收系統(tǒng)。另一部分未變換的粗水煤氣，進入低壓蒸汽發(fā)生器使溫度降至180，副產(chǎn)0.7MPa的低壓蒸汽，然后進入脫鹽水加熱器回收熱量，最后在水冷卻器用水冷卻至40，送入低溫甲醇洗2#吸收系統(tǒng)。氣液分離器分離出來

11、的高溫工藝冷凝液送氣化工段碳洗塔氣液分離器分離出來的低溫冷凝液經(jīng)汽提塔用高壓閃蒸氣和中壓蒸汽汽提出溶解在水中的CO2、H2S、NH3后送洗滌塔給料罐回收利用；汽提產(chǎn)生的酸性氣體送往火炬。5、低溫甲醇洗本工段采用低溫甲醇洗工藝脫除變換氣中CO2、全部硫化物、其它雜質(zhì)和H2O。（1） 吸收系統(tǒng)本裝置擬采用兩套吸收系統(tǒng)，分別處理變換氣和未變換氣，經(jīng)過甲醇吸收凈化后的變換氣和未變換氣混合，作為甲醇合成的新鮮氣。由變換來的變換氣進入原料氣一級冷卻器、氨冷器、進入分離器，出分離器的變換氣與循環(huán)高壓閃蒸氣混合后，噴入少量甲醇，以防止變換氣中水蒸氣冷卻后結(jié)冰，然后進入原料氣二級冷卻器冷卻至20，進入變換氣甲醇

12、吸收塔，依次脫除H2S+COS、CO2后在49出吸收塔，然后經(jīng)二級原料氣冷卻器，一級原料氣冷卻器復(fù)熱后去甲醇合成單元。凈化氣中CO2含量約3.4%，H2S+COS<0.1PPm。來自甲醇再生塔經(jīng)冷卻的甲醇49從甲醇吸收塔頂進入，吸收塔上段為CO2吸收段，甲醇液自上而下與氣體逆流接觸，脫除氣體中CO2，CO2的指標由甲醇循環(huán)量來控制。中間二次引出甲醇液用氨冷器冷卻以降低由于溶解熱造成的溫升。在吸收塔下段，引出的甲醇液大部分進入高壓閃蒸器；另一部分溶液經(jīng)氨冷器冷卻后回流進入H2S吸收段以吸收變換氣中的H2S和COS，自塔底出來的含硫富液進入H2S濃縮塔。為減少H2和CO損失，從高壓閃蒸槽閃蒸

13、出的氣體加壓后送至變換氣二級冷卻器前與變換氣混合，以回收H2和CO。未變換氣的吸收流程同變換氣的吸收流程。(2)溶液再生系統(tǒng)未變換氣和變換氣溶液再生系統(tǒng)共用一套裝置。從高壓閃蒸器上部和底部分別產(chǎn)生的無硫甲醇富液和含硫甲醇富液進入H2S濃縮塔，進行閃蒸汽提。甲醇富液采用低壓氮氣汽提。高壓閃蒸器上部的無硫甲醇富液不含H2S從塔上部進入，在塔頂部降壓膨脹。高壓閃蒸器下部的含硫甲醇富液從塔中部進入，塔底加入的氮氣將CO2汽提出塔頂，然后經(jīng)氣提氮氣冷卻器回收冷量后，作為尾氣高點放空。富H2S甲醇液自H2S濃縮塔底出來后進熱再生塔給料泵加壓，甲醇貧液冷卻器換熱升溫進甲醇再生塔頂部。甲醇中殘存的CO2以及溶

14、解的H2S由再沸器提供的熱量進行熱再生，混和氣出塔頂經(jīng)多級冷卻分離，甲醇一級冷凝液回流，二級冷凝液經(jīng)換熱進入H2S濃縮塔底部。分離出的酸性氣體去硫回收裝置。從原料氣分離器和甲醇再生塔底出來的甲醇水溶液經(jīng)泵加壓后甲醇水分離器，通過蒸餾分離甲醇和水。甲醇水分離器由再沸器提供。塔頂出來的氣體送到甲醇再生塔中部。塔底出來的甲醇含量小于100PPm的廢水送水煤漿制備工序或去全廠污水處理系統(tǒng)。(3)氨壓縮制冷從凈化各制冷點蒸發(fā)后的-33氣氨氣體進入氨液分離器，將氣體中的液粒分離出來后進入離心式制冷壓縮機一段進口壓縮至冷凝溫度對應(yīng)的冷凝壓力，然后進入氨冷凝器。氣氨通過對冷卻水放熱冷凝成液體后，靠重力排入液氨

15、貯槽。液氨通過分配器送往各制冷設(shè)備。6、甲醇合成及精餾(1) 甲醇合成經(jīng)甲醇洗脫硫脫碳凈化后的產(chǎn)生合成氣壓力約為5.6MPa，與甲醇合成循環(huán)氣混合，經(jīng)甲醇合成循環(huán)氣壓縮機增壓至6.5MPa，然后進入冷管式反應(yīng)器（氣冷反應(yīng)器）冷管預(yù)熱到235，進入管殼式反應(yīng)器（水冷反應(yīng)器）進行甲醇合成，CO、CO2和H2在Cu-Zn催化劑作用下，合成粗甲醇，出管殼式反應(yīng)器的反應(yīng)氣溫度約為240，然后進入氣冷反應(yīng)器殼側(cè)繼續(xù)進行甲醇合成反應(yīng)，同時預(yù)熱冷管內(nèi)的工藝氣體，氣冷反應(yīng)器殼側(cè)氣體出口溫度為250，再經(jīng)低壓蒸汽發(fā)生器，鍋爐給水加熱器、空氣冷卻器、水冷器冷卻后到40，進入甲醇分離器，從分離器上部出來的未反應(yīng)氣體進

16、入循環(huán)氣壓縮機壓縮，返回到甲醇合成回路。一部分循環(huán)氣作為弛放氣排出系統(tǒng)以調(diào)節(jié)合成循環(huán)圈內(nèi)的惰性氣體含量，合成弛放氣送至膜回收裝置，回收氫氣，產(chǎn)生的富氫氣經(jīng)壓縮機壓縮后作為甲醇合成原料氣；膜回收尾氣送至甲醇蒸汽加熱爐過熱甲醇合成反應(yīng)器副產(chǎn)的中壓飽和蒸汽（2.5MPa），將中壓蒸汽過熱到400。粗甲醇從甲醇分離器底部排出，經(jīng)甲醇膨脹槽減壓釋放出溶解氣后送往甲醇精餾工段。系統(tǒng)弛放氣及甲醇膨脹槽產(chǎn)生的膨脹氣混合送往工廠鍋爐燃料系統(tǒng)。甲醇合成水冷反應(yīng)器副產(chǎn)中壓蒸汽經(jīng)變換過熱后送工廠中壓蒸汽管網(wǎng)。（2）甲醇精餾從甲醇合成膨脹槽來的粗甲醇進入精餾系統(tǒng)。精餾系統(tǒng)由預(yù)精餾塔、加壓塔、常壓塔組成。預(yù)精餾塔塔底出來

17、的富甲醇液經(jīng)加壓至0.8MPa、80，進入加壓塔下部，加壓塔塔頂氣體經(jīng)冷凝后，一部分作為回流，一部分作為產(chǎn)品甲醇送入貯存系統(tǒng)。由加壓塔底出來的甲醇溶液自流入常壓塔下塔進一步蒸餾，常壓塔頂出來的回流液一部分回流，一部分作為精甲醇經(jīng)泵送入貯存系統(tǒng)。常壓塔底的含甲醇的廢水送入磨煤工段作為磨煤用水。在常壓塔下部設(shè)有側(cè)線采出，采出甲醇、乙醇和水的混合物，由汽提塔進料泵送入汽提塔，汽提塔塔頂液體產(chǎn)品部分回流，其余部分作為產(chǎn)品送至精甲醇中間槽或送至粗甲醇貯槽。汽提塔下部設(shè)有側(cè)線采出，采出部分異丁基油和少量乙醇,混合進入異丁基油貯槽。汽提塔塔底排出的廢水，含少量甲醇，進入沉淀池，分離出雜醇和水，廢水由廢水泵送

18、至廢水處理裝置。（3）中間罐區(qū)甲醇精餾工序臨時停車時，甲醇合成工序生產(chǎn)的粗甲醇，進入粗甲醇貯罐中貯存。甲醇精餾工序恢復(fù)生產(chǎn)時，粗甲醇經(jīng)粗甲醇泵升壓后送往甲醇精餾工序。甲醇精餾工序生產(chǎn)的精甲醇，進入甲醇計量罐中。經(jīng)檢驗合格的精甲醇用精甲醇泵升壓送往成品罐區(qū)甲醇貯罐中貯存待售。7、空分裝置本裝置工藝為分子篩凈化空氣、空氣增壓、氧氣和氮氣內(nèi)壓縮流程，帶中壓空氣增壓透平膨脹機，采用規(guī)整填料分餾塔，全精餾制氬工藝。原料空氣自吸入口吸入，經(jīng)自潔式空氣過濾器除去灰塵及其它機械雜質(zhì)。過濾后的空氣進入離心式空壓機經(jīng)壓縮機壓縮到約0.57MPa(A)，然后進入空氣冷卻塔冷卻。冷卻水為經(jīng)水冷塔冷卻后的水?？諝庾韵露?/p>

19、上穿過空氣冷卻塔，在冷卻的同時，又得到清洗。經(jīng)空冷塔冷卻后的空氣進入切換使用的分子篩純化器空氣中的二氧化碳、碳氫化合物和水分被吸附。分子篩純化器為兩只切換使用，其中一只工作時，另一只再生。純化器的切換周期約為4小時，定時自動切換。凈化后的空氣抽出一小部分，作為儀表空氣和工廠空氣。其余空氣分成兩股，一股直接進入低壓板式換熱器，從換熱器底部抽出后進入下塔。另外一股進入空氣增壓機。經(jīng)過空氣增壓機的中壓空氣分成兩部分，一部分進入高壓板式換熱器，冷卻后進入低溫膨脹機，膨脹后空氣進入下塔精餾。另一部分中壓空氣經(jīng)過空氣增壓機二段壓縮為高壓空氣，進入高壓板式換熱器，冷卻后經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后進入下塔。空氣經(jīng)下塔初步

20、精餾后，獲得富氧液空、低純液氮、低壓氮氣，其中富氧液空和低純液氮經(jīng)過冷器過冷后節(jié)流進入上塔。經(jīng)上塔進一步精餾后，在上塔底部獲得液氧，并經(jīng)液氧泵壓縮后進入高壓板式換熱器，復(fù)熱后出冷箱，進入氧氣管網(wǎng)。在下塔頂部抽取的低壓氮氣，進入高壓板式換熱器，復(fù)熱后送至全廠低壓氮氣管網(wǎng)。從上塔上部引出污氮氣經(jīng)過冷器、低壓板式換熱器和高壓板式換熱器復(fù)熱出冷箱后分成兩部分：一部分進入分子篩系統(tǒng)的蒸汽加熱器，作為分子篩再生氣體，其余污氮氣去水冷塔。從上塔中部抽取一定量的氬餾份送入粗氬塔，粗氬塔在結(jié)構(gòu)上分為兩段，第二段氬塔底部的回流液經(jīng)液體泵送入第一段頂部作為回流液，經(jīng)粗氬塔精餾得到99.6%Ar，2ppmO2的粗氬，

21、送入精氬塔中部，經(jīng)精氬塔精餾在精氬塔底部得到純度為99.999%Ar的氬作為產(chǎn)品抽出送入進貯槽。C、煤制甲醇仿真的簡介煤制甲醇仿真內(nèi)容仿真教學(xué)系統(tǒng)由兩大部份組成: 硬件部份 、軟件部份。硬件部份：商用計算機、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)過程的一個技術(shù)平臺。 軟件部份：總體監(jiān)控軟件、通訊軟件、工藝仿真軟件(動態(tài)數(shù)學(xué)模型)、仿DCS軟件智能操作指導(dǎo)系統(tǒng)、智能診斷系統(tǒng)這部分是仿真系統(tǒng)的核心，它完成了所有的教學(xué)功能。 仿真系統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容如下：氧化反應(yīng)器單元、熔鹽冷卻單位、液位控制單元、離心泵單元、列管式換熱器單元、壓縮機單元固定床反應(yīng)器、間歇式反應(yīng)單元、流化床反應(yīng)器加熱爐單元、精餾、吸收解吸、鍋爐含蓋了生產(chǎn)所需要

22、的化工基本操作單元； 仿真系統(tǒng)的特點： 1、貼近真實生產(chǎn)操作系統(tǒng)的界面很強的交互性、重復(fù)性。在仿真系統(tǒng)上可反復(fù)進行開車、停車訓(xùn)練、事故訓(xùn)練。教師成為了學(xué)習(xí)的主體,教師可以根據(jù)自己的能力有選擇性地學(xué)習(xí)，靈活地掌握學(xué)習(xí)進度。使得個性化教學(xué)成為可能。    2、仿真系統(tǒng)的智能教學(xué)功能，對教師的學(xué)習(xí)過程可進行實時跟蹤測評，并指出其操作過程的對、錯。提高了教師自主學(xué)習(xí)的能力。    3、老師站的組態(tài)功能使得老師的教學(xué)過程能滿足教學(xué)大綱和計劃的要求，也更加貼近了培養(yǎng)目標。    4、教師在仿真系統(tǒng)上實訓(xùn)不會發(fā)生人身危險、設(shè)備損壞、環(huán)境污染等經(jīng)濟損失和安全事故。    5、貼近真實生產(chǎn)操作系統(tǒng)的界面,為教師后畢業(yè)后盡快