趙騰 煤化工的發(fā)展和煤制甲醇工藝

1、山西輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文山西輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文關(guān)于煤化工的發(fā)展和煤制甲醇工藝教學(xué)系 輕工化工系 專業(yè)班級 煤化工生產(chǎn)技術(shù)0831 學(xué)生姓名 趙騰 指導(dǎo)教師姓名 劉美琴 山西輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院二零一一年四月三十號關(guān)于煤化工的發(fā)展和煤制甲醇工藝摘 要煤化工的發(fā)展概況和產(chǎn)業(yè)背景以及煤制甲醇的工藝,甲醇的用途等等.關(guān)鍵詞: 煤化工,煤制甲醇,氣化技術(shù),甲醇合成技術(shù)目 錄1.關(guān)于煤化工的發(fā)展和煤制甲醇工藝- 32.煤化工發(fā)展應(yīng)首選煤制甲醇- 33.煤制甲醇工藝和發(fā)展現(xiàn)狀- 64.甲醇下游產(chǎn)品開發(fā)- 135.總結(jié) - 161煤化工的發(fā)展概況和產(chǎn)業(yè)背景煤是最早使用的化工和固體燃料原料，隨著石油化工的

2、興起，逐漸被石油和天然氣替代。20世紀(jì)世界出現(xiàn)三次石油危機(jī)，警醒了世界對煤原料路線的重視,德國和美國等西方國家重新開始煤化工技術(shù)的研發(fā)。自20世紀(jì)80年代以來，世界石油價格波動很大，從保障能源安全出發(fā)，世界各國加緊了大型工業(yè)化煤化工技術(shù)的開發(fā)。進(jìn)入21世紀(jì)，油價不斷攀升，煤化工進(jìn)入新一輪的發(fā)展時期。我國自20世紀(jì)90年代以來對石油能源的需求已進(jìn)入快速增長期。1991年以后，年均遞增6%；近兩年來，進(jìn)一步增長達(dá)8.2%。我國目前已成為全球第二大石油消費(fèi)國和進(jìn)口國。2006年進(jìn)口原油1.45億噸，同比增長14.2%，對外依存度達(dá)43%；預(yù)測2020年，原油對外的依存度將超過60%，國家的能源形勢將

3、更加嚴(yán)峻。我國的資源狀況是石油、天然氣資源短缺，煤炭資源相對豐富。據(jù)測算，我國煤炭資源的地質(zhì)理論資源量高達(dá)5萬億噸，探明保有儲量約為1萬億噸，在可承受的環(huán)境容量范圍內(nèi)，我國煤炭資源的年開采規(guī)?？稍诋?dāng)前產(chǎn)量基礎(chǔ)上繼續(xù)擴(kuò)大，達(dá)到22億噸23億噸。進(jìn)入21世紀(jì)以后，國際石油價格持續(xù)上漲和長期高位運(yùn)行，我國石油對外依存度不斷提高，在這種雙重壓力下催生了國內(nèi)煤制甲醇、煤制烯烴和煤制油品等以石油替代為目標(biāo)的現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)。2004年8月，國內(nèi)第一套煤液化項目開工建設(shè)，大型煤制烯烴項目開始規(guī)劃，煤制甲醇、二甲醚、甲醇羰基合成制醋酸等煤化工項目成為投資熱點(diǎn)，煤化工產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了一個新的發(fā)展時期。現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)主要

4、產(chǎn)品包括煤制甲醇、二甲醚、甲醇制烯烴、煤制油品、甲醇制醋酸及下游產(chǎn)品等。2煤化工發(fā)展應(yīng)首選煤制甲醇“無論投資的安全性、碳轉(zhuǎn)化率、環(huán)境友好性、原子經(jīng)濟(jì)性還是技術(shù)的成熟可靠性，煤基醇醚燃料都是首選的石油替代品，值得大力推廣?！痹诮谂e行的2010全國甲醇合成技術(shù)交流研討會上，專家們表達(dá)了上述觀點(diǎn)。 華東理工大學(xué)教授房鼎業(yè)認(rèn)為，從原子經(jīng)濟(jì)性角度看，無論煤制甲醇還是煤制烯烴，首先都必須將煤轉(zhuǎn)化成合成氣(CO+H2)，再由CO與H2合成甲醇或烴類。但CO+H2合成甲醇可一步完成，而費(fèi)托合成烴類，第一步是向合成氣中引入氧原子，生產(chǎn)甲醇，再去掉甲醇中的氧原子，分離大量副產(chǎn)水分后才能獲得烯烴。顯而易見，煤制烯

5、烴的原子經(jīng)濟(jì)性不如煤制甲醇。 從項目投資的經(jīng)濟(jì)性看，煤制甲醇優(yōu)于煤制油。國內(nèi)外的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，噸煤制油的固定資產(chǎn)投入一般高達(dá)1.2萬元，而噸甲醇的固定資產(chǎn)投入只需0.4萬元。由于固定資產(chǎn)投資太大，煤制油項目的財務(wù)及管理費(fèi)用居高不下，盈利能力差。按當(dāng)前的石油和煤炭價格計算，年產(chǎn)百萬噸以下的煤制油是很難盈利的，但采用現(xiàn)代氣化技術(shù)建設(shè)的30萬60萬噸/年煤制甲醇項目，是絕對可以盈利的。從技術(shù)的成熟可靠性看，煤制醇醚燃料的技術(shù)國內(nèi)外已經(jīng)成熟，國產(chǎn)甲醇、二甲醚合成分離與提純成套技術(shù)，均已廣泛應(yīng)用，并向大型化方向發(fā)展。35年內(nèi)，采用國產(chǎn)技術(shù)建設(shè)的100萬300萬噸醇醚裝置將會涌現(xiàn)，規(guī)模效益將更加突出。但煤

6、制油技術(shù)，國內(nèi)尚無能達(dá)到煤制油最低經(jīng)濟(jì)規(guī)模的100萬噸/年煤間接液化項目投產(chǎn)，工程的放大有待時日，并伴有一定的風(fēng)險。煤直接制油方面同樣不容樂觀：國外目前還沒有大型工業(yè)化示范裝置運(yùn)行，國內(nèi)神華鄂爾多斯百萬噸煤直接制油項目雖然已經(jīng)投產(chǎn)，但還需要從裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行、投入產(chǎn)出比、能源資源利用率、環(huán)境保護(hù)等多方面進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證?！懊褐铺烊粴獾募夹g(shù)可行性與經(jīng)濟(jì)合理性同樣需要冷靜思考。”房鼎業(yè)提醒。他說，煤制天然氣過程不僅要消耗大量煤，還要排放大量二氧化碳，無論從經(jīng)濟(jì)上還是生態(tài)上都是不劃算的。另外，就裝置的安全性而言，煤制天然氣過程是強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，操作條件十分苛刻，項目選址必須遠(yuǎn)離人口居住區(qū)。即便被大家最

7、看好的煤制乙二醇，在房鼎業(yè)看來，仍有諸多問題需要攻克和解決。一是與乙烯路線相比，煤制乙二醇的質(zhì)量明顯遜色，如果煤炭價格大幅上漲，將沒有競爭優(yōu)勢；二是加氫催化劑壽命短的問題還需花大力氣解決，否則煤制乙二醇的成本將很難降下來；三是合成草酸酯反應(yīng)催化劑中貴金屬組分含量與反應(yīng)過程中熱點(diǎn)控制仍是難題；四是包括一氧化碳脫氫反應(yīng)器、催化耦聯(lián)羰基化反應(yīng)器、亞硝酸酯再生反應(yīng)器、加氫反應(yīng)器的工程放大目前還是一大難題；五是各反應(yīng)步驟的副反應(yīng)多，乙二醇總收率偏低的問題短期內(nèi)難以解決。這些都制約著煤制乙二醇的發(fā)展，也使其裝置的安全穩(wěn)定性、項目的經(jīng)濟(jì)可行性存在較大風(fēng)險。“目前新能源汽車產(chǎn)業(yè)，如氫能和太陽能，看起來很環(huán)保，

8、但如果算上制造這些產(chǎn)品時消耗的能源和排放的二氧化碳，它們的整個生命周期并不比醇醚燃料環(huán)保?！贝济讶剂霞按济哑噷Ｎ瘯泵貢L降連葆說?！叭绻ㄟ^政策引導(dǎo)，使更多企業(yè)采用焦?fàn)t煤氣、電石爐尾氣和難以利用的褐煤生產(chǎn)醇醚燃料，不僅可以獲得清潔廉價的石油替代品，而且實(shí)現(xiàn)了廢物的資源化利用，既節(jié)約了資源，又保護(hù)了環(huán)境。整個過程比氫能源和太陽能還要節(jié)能環(huán)保?！比A陸工程科技有限公司副總工程師王洪金透露：清華大學(xué)已經(jīng)攻克了甲醇制芳烴的難題，正與華陸公司聯(lián)手建設(shè)3萬噸/年甲醇制芳烴的工業(yè)化試驗(yàn)裝置。用不了多久，以甲醇為原料，生產(chǎn)包括MDI在內(nèi)的高附加值產(chǎn)品就會成為現(xiàn)實(shí)。屆時，甲醇不僅可以替代成品油成為清潔燃料，還

9、可以替代石油生產(chǎn)烯烴和芳烴、乙二醇等更多化工產(chǎn)品，科學(xué)家們設(shè)想的甲醇經(jīng)濟(jì)時代將真正來臨我國是煤炭資源豐富的國家，然而在煤炭生產(chǎn)、使用和運(yùn)輸過程中也給環(huán)境帶來了諸多危害。為減少煤炭對環(huán)境造成的負(fù)面影響，采用合理的生產(chǎn)工藝是非常必要的。煤電聯(lián)產(chǎn)是一條途徑，潔凈煤技術(shù)和煤化工技術(shù)也為人們?nèi)找骊P(guān)注。本世紀(jì)世界煤化工發(fā)展的主流方向是發(fā)展煤炭潔凈利用技術(shù)，它包括氣化技術(shù)、合成燃料技術(shù)(包括醇燃料和烴燃料)及多聯(lián)產(chǎn)工藝技術(shù)等。其中采用煤制甲醇技術(shù)較為成熟，有較好的發(fā)展前景，而且隨著甲醇下游工藝的研究不斷深入，如由甲醇制備低碳烯烴工藝等，市場對甲醇的需求必將越來越多，該工藝的生產(chǎn)能力也會逐漸提高。甲醇在常溫常

10、壓下是易揮發(fā)和易燃的無色液體，具有酒精氣味，比水輕。甲醇蒸汽與空氣能形成爆炸性混合物，它是一種用途廣泛的基本有機(jī)化工原料，在世界發(fā)達(dá)國家，其產(chǎn)量僅次于乙烯、丙烯和苯。目前我國的生產(chǎn)能力為35 kt/a，世界范圍的產(chǎn)量己經(jīng)超過3 200 kt/a。甲醇主要用于制造甲醛、氯甲烷、甲胺、醋配、丙烯酸甲酷、對苯二甲酸二甲酷、甲基叔丁基醚等一系列有機(jī)化工產(chǎn)品，產(chǎn)品品種達(dá)到百余種，是大有發(fā)展的一碳化學(xué)產(chǎn)品。甲醇還是一種性能良好的液體燃料，可用作環(huán)保燃料。另外它在化學(xué)、醫(yī)藥、輕工、紡織等行業(yè)有著廣泛的用途，己成為世界大宗化工產(chǎn)品之一。隨著我國環(huán)保意識的加強(qiáng)，對甲基叔丁基醚的需求也會增加，而且毅基合成醋酸、甲

11、醇燃料電池、直接用作機(jī)動車輛的燃料、合成烯烴等先進(jìn)技術(shù)的推廣也會推動甲醇的消費(fèi)，其應(yīng)用前景必將更加廣泛。在過去的5年中，世界甲醇消耗的平均年增長率為3.7%，中國甲醇消耗的平均年增長率為19.3%，可見由煤制甲醇及其下游產(chǎn)品的前景十分可觀?？梢灶A(yù)見在今后相當(dāng)長的一段時間內(nèi)甲醇的產(chǎn)量和消費(fèi)量會持續(xù)增長。甲醇可以由多種原料通過多種途徑制取，天然氣、各種煤、輕質(zhì)油、重質(zhì)油和液化石油氣等都是生產(chǎn)甲醇的重要原料。據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)甲醇生產(chǎn)原料來源石油占55.2%，煤占30.0%，天然氣占14.8%,我國是個缺油、少氣、煤炭資源豐富的國家，目前由于石油安全問題，我國己經(jīng)采取措施節(jié)約石油消耗，因而煤制甲醇工藝仍是

12、國內(nèi)中、長期新建甲醇項目的首選。國內(nèi)甲醇項目主要由原來合成氨企業(yè)通過一些技術(shù)改造和技術(shù)引進(jìn)而建成的，這些企業(yè)在一定程度上受原料煤的價格控制。如果煤炭企業(yè)在煤炭生產(chǎn)基地建設(shè)甲醇裝置，在完成煤炭開采的同時進(jìn)行深加工，無疑是進(jìn)一步做大做強(qiáng)煤炭企業(yè)的途徑。3煤制甲醇工藝和發(fā)展現(xiàn)狀31氣化 a）煤漿制備由煤運(yùn)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(jī)控制輸送量送入棒磨機(jī)，加入一定量的水，物料在棒磨機(jī)中進(jìn)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(jī)的煤漿濃度約65%，排入磨煤機(jī)出口槽，經(jīng)出口槽泵加壓后送至氣化工段煤漿槽。煤漿制

13、備首先要將煤焦磨細(xì)，再制備成約65%的煤漿。磨煤采用濕法，可防止粉塵飛揚(yáng)，環(huán)境好。用于煤漿氣化的磨機(jī)現(xiàn)在有兩種，棒磨機(jī)與球磨機(jī)；棒磨機(jī)與球磨機(jī)相比，棒磨機(jī)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(jī)，單臺磨機(jī)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。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

14、磨漿水。b）氣化在本工段，煤漿與氧進(jìn)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(jìn)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(jìn)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、H2S等氣體。離開氣化爐反應(yīng)段的熱氣體和熔渣進(jìn)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(jìn)入激冷室水浴后被分離出來，排入鎖斗，定

15、時排入渣池，由扒渣機(jī)撈出后裝車外運(yùn)。氣化爐及碳洗塔等排出的洗滌水（稱為黑水）送往灰水處理。c）灰水處理本工段將氣化來的黑水進(jìn)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(jìn)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(jìn)入澄清槽，水中加入絮凝劑使其加速沉淀。澄清槽底部的細(xì)渣漿經(jīng)泵抽出送往過濾機(jī)給料槽，經(jīng)由過濾機(jī)給料泵加壓后送至真空過濾機(jī)脫水，渣餅由汽車?yán)鰪S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(jìn)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

16、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。32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(jìn)入氣體過濾器除去雜質(zhì)，然后分成兩股，一部分（約為54%）進(jìn)入原料氣預(yù)熱器與變換氣換熱至305左右進(jìn)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(jìn)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(jìn)變換的粗水煤

17、氣換熱，溫度約335進(jìn)入中壓蒸汽發(fā)生器，副產(chǎn)4.0MPa蒸汽，溫度降至270之后，進(jìn)入低壓蒸汽發(fā)生器溫度降至180，然后進(jìn)入脫鹽水加熱器、水冷卻器最終冷卻到40進(jìn)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(jìn)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(jìn)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的高溫工藝?yán)淠核蜌饣ざ翁枷此庖悍蛛x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。33低溫甲醇洗本工段采用低溫

18、甲醇洗工藝脫除變換氣中CO2、全部硫化物、其它雜質(zhì)和H2O。a）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(jìn)入原料氣一級冷卻器、氨冷器、進(jìn)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(jìn)入原料氣二級冷卻器冷卻至20，進(jìn)入變換氣甲醇吸收塔，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

19、醇吸收塔頂進(jìn)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(biāo)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(jìn)入高壓閃蒸器；另一部分溶液經(jīng)氨冷器冷卻后回流進(jìn)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(jìn)入H2S濃縮塔。為減少H2和CO損失，從高壓閃蒸槽閃蒸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。b）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

20、富液進(jìn)入H2S濃縮塔，進(jìn)行閃蒸汽提。甲醇富液采用低壓氮?dú)馄?。高壓閃蒸器上部的無硫甲醇富液不含H2S從塔上部進(jìn)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(jìn)入，塔底加入的氮?dú)鈱O2汽提出塔頂，然后經(jīng)氣提氮?dú)饫鋮s器回收冷量后，作為尾氣高點(diǎn)放空。富H2S甲醇液自H2S濃縮塔底出來后進(jìn)熱再生塔給料泵加壓，甲醇貧液冷卻器換熱升溫進(jìn)甲醇再生塔頂部。甲醇中殘存的CO2以及溶解的H2S由再沸器提供的熱量進(jìn)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(jìn)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

21、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)。c）氨壓縮制冷從凈化各制冷點(diǎn)蒸發(fā)后的-33氣氨氣體進(jìn)入氨液分離器，將氣體中的液粒分離出來后進(jìn)入離心式制冷壓縮機(jī)一段進(jìn)口壓縮至冷凝溫度對應(yīng)的冷凝壓力，然后進(jìn)入氨冷凝器。氣氨通過對冷卻水放熱冷凝成液體后，靠重力排入液氨貯槽。液氨通過分配器送往各制冷設(shè)備。34甲醇合成及精餾a）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(jī)增壓至6.5MPa，然后進(jìn)入冷管式反應(yīng)器（氣冷反應(yīng)器）冷

22、管預(yù)熱到235，進(jìn)入管殼式反應(yīng)器（水冷反應(yīng)器）進(jìn)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(jìn)入氣冷反應(yīng)器殼側(cè)繼續(xù)進(jìn)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(jìn)入甲醇分離器，從分離器上部出來的未反應(yīng)氣體進(jìn)入循環(huán)氣壓縮機(jī)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(jī)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

23、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)。b）甲醇精餾從甲醇合成膨脹槽來的粗甲醇進(jìn)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)精餾塔塔底出來的富甲醇液經(jīng)加壓至0.8MPa、80，進(jìn)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(jìn)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)

24、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(jìn)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(jìn)入異丁基油貯槽。汽提塔塔底排出的廢水，含少量甲醇，進(jìn)入沉淀池，分離出雜醇和水，廢水由廢水泵送至廢水處理裝置。c）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(jìn)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(jìn)入甲醇計量罐中。經(jīng)檢驗(yàn)合格的精甲醇用

25、精甲醇泵升壓送往成品罐區(qū)甲醇貯罐中貯存待售。3.5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?dú)鈨?nèi)壓縮流程，帶中壓空氣增壓透平膨脹機(jī)，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(jī)械雜質(zhì)。過濾后的空氣進(jìn)入離心式空壓機(jī)經(jīng)壓縮機(jī)壓縮到約0.57MPa(A)，然后進(jìn)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洗┻^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(jìn)入切換使用的分子篩純化器空氣中的二氧化碳、碳?xì)浠衔锖退直晃健７肿雍Y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

26、。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(jìn)入低壓板式換熱器，從換熱器底部抽出后進(jìn)入下塔。另外一股進(jìn)入空氣增壓機(jī)。經(jīng)過空氣增壓機(jī)的中壓空氣分成兩部分，一部分進(jìn)入高壓板式換熱器，冷卻后進(jìn)入低溫膨脹機(jī)，膨脹后空氣進(jìn)入下塔精餾。另一部分中壓空氣經(jīng)過空氣增壓機(jī)二段壓縮為高壓空氣，進(jìn)入高壓板式換熱器，冷卻后經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后進(jìn)入下塔?？諝饨?jīng)下塔初步精餾后，獲得富氧液空、低純液氮、低壓氮?dú)?，其中富氧液空和低純液氮?jīng)過冷器過冷后節(jié)流進(jìn)入上塔。經(jīng)上塔進(jìn)一步精餾后，在上塔底部獲得液氧，并經(jīng)液氧泵壓縮后進(jìn)入高壓板式換熱器，復(fù)熱后出冷箱，進(jìn)入氧氣管網(wǎng)。在下塔頂部抽取的低壓氮?dú)?，進(jìn)入高

27、壓板式換熱器，復(fù)熱后送至全廠低壓氮?dú)夤芫W(wǎng)。從上塔上部引出污氮?dú)饨?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(jìn)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?dú)馊ニ渌?。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，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(jìn)貯槽。 甲醇的工業(yè)化生產(chǎn)最初是1923年BASF公司采用Zn-Cr催化劑合成的，合成壓力為30 MPa，規(guī)模為300 t/a。到上世紀(jì)60

28、,70年代，Lurgi開發(fā)出活性更高的催化劑低壓生產(chǎn)甲醇,ICI公司研制出Cu-Zn-Cr催化劑低壓合成甲醇工藝，合成壓力僅為10 MPa,使生產(chǎn)過程中的能耗大大降低。目前世界上中、低壓法合成甲醇的典型工藝是Lurgi和ICI公司的技術(shù)，這些技術(shù)己經(jīng)占據(jù)了主導(dǎo)地位。其它還有托普索、凱洛洛、三菱瓦斯等公司的低壓法工藝。煤制甲醇工藝主要包括造氣、壓縮、合成和粗甲醇精制等4個工序。造氣采用魯奇高壓氣化爐，使用純氧氣化劑，煤氣經(jīng)冷卻脫出焦油、脫硫和二氧化碳制得組成為H:和CO的合成氣。煤氣化制合成氣的好處是可以脫除氣態(tài)硫等污染物，是煤潔凈利用的關(guān)鍵所在。壓縮合成氣經(jīng)過換熱、冷卻、壓縮至10MPa進(jìn)入反

29、應(yīng)器。合成甲醇的反應(yīng)器為冷激式絕熱反應(yīng)器和列管式等溫反應(yīng)器。在反應(yīng)器中獲得的粗甲醇需要采用精餾塔精制。我國甲醇生產(chǎn)起于二十世紀(jì)50年代，當(dāng)時吉化、蘭化、太化等企業(yè)先后從前蘇聯(lián)引進(jìn)高壓合成甲醇工藝，建成了數(shù)套以煤為原料的甲醇生產(chǎn)裝置，規(guī)模均在300 t/a左右。60,70年代在合成氨的基礎(chǔ)上進(jìn)一步中壓聯(lián)醇工藝。70年代四川維尼綸廠和齊魯石化公司分別引進(jìn)了ICI和Lurgi公司低壓合成甲醇技術(shù)，建成了以乙炔尾氣和渣油為原料的甲醇生產(chǎn)裝置。之后我國自行開發(fā)了適合于低壓合成甲醇的催化劑，年產(chǎn)10萬t以下的生產(chǎn)裝置已經(jīng)國產(chǎn)化。但與國外技術(shù)相比，無論工藝技術(shù)還是設(shè)備加工制造還有一定差距。目前我國甲醇生產(chǎn)以

30、中小型聯(lián)醇裝置為主，年產(chǎn)萬噸以下的生產(chǎn)企業(yè)的總生產(chǎn)能力約占全國總生產(chǎn)能力的一半。國內(nèi)自行設(shè)計和引進(jìn)的中型甲醇裝置均未形成經(jīng)濟(jì)規(guī)模。目前中國甲醇生產(chǎn)裝置近200套，規(guī)模在20萬t/a的僅2套，10萬t/a級以上規(guī)模的有9套，5一10萬Va(不含10萬t/a)有15套，其余均為5萬t/a以下。受制氣工藝限制，單系列年產(chǎn)50萬t煤制甲醇在國內(nèi)屬大型裝置。而世界甲醇生產(chǎn)以大型化為主，目前全世界甲醇生產(chǎn)能力已達(dá)3 862萬t/a，其中50家企業(yè)能力大于30萬t/a的裝置合計生產(chǎn)能力達(dá)到3051.2萬t/a,50 萬t煤制甲醇在世界上屬中等規(guī)模。以煤制甲醇的大型現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)成熟，但需投入較大的資金。國外

31、學(xué)者和企業(yè)家們一般認(rèn)為汽油與煤的比價超過10:1時，煤制甲醇在經(jīng)濟(jì)上就具備了條件，而且煤制甲醇的生產(chǎn)規(guī)模越大，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本越低。國內(nèi)甲醇建設(shè)規(guī)模發(fā)展趨勢是大型化，選擇50萬t/a規(guī)模投資約需18億元，理想建設(shè)周期需3年，建設(shè)工期長。但從對甲醇的潛在需求量看，大規(guī)模的具有核心競爭力的甲醇企業(yè)仍有較大發(fā)展空間，而產(chǎn)量低的小型裝置的命運(yùn)不容樂觀，當(dāng)前所要解決的問題是應(yīng)該充分利用原有以煤.為原料的中小合成氨企業(yè)的資源、技術(shù)力量和設(shè)備聯(lián)產(chǎn)甲醇，在可能的情況下引進(jìn)更加先進(jìn)的技術(shù)提高單套裝置的生產(chǎn)能力。煤一甲醇聯(lián)產(chǎn)非常適于在煤炭儲量豐富的地區(qū)建廠，如內(nèi)蒙、青海、山西、遼寧等地，省去煤炭運(yùn)輸環(huán)節(jié)。如重慶與日

32、本合資80萬t甲醇、山東充州礦務(wù)局50萬t甲醇、永城煤電50萬t甲醇等項目已經(jīng)在設(shè)計或建設(shè)中。一些化肥企業(yè)已經(jīng)涉足煤炭開采，包攬了從原料煤的生產(chǎn)到甲醇的生產(chǎn)。煤炭企業(yè)自身應(yīng)該在原有開采煤炭的技術(shù)力量的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步拓寬深加工渠道，以此獲得更大的收益。4甲醇下游產(chǎn)品開發(fā)(1)、甲醇氧化制甲醛甲醇在高溫、浮石銀、催化劑或其它固體催化劑存在下直接氧化制甲醛。目前，國內(nèi)外40%以上的甲醇用于制甲醛，進(jìn)而合成樹脂、塑料及其他化工原料。聚甲醛是性能優(yōu)良的工程塑料，其用途十分廣泛。甲醛還用來制取丁二醇、烏洛托品等近一百種下游產(chǎn)品。(2)、甲醇氨化制甲胺將甲醇與氨按一定比例混合，在370420、5.020.0

33、MPa壓力下，以活性氧化鋁為催化劑進(jìn)行合成，制得一甲胺、二甲胺、三甲胺的混合物，再經(jīng)精餾可得一、二或三甲胺產(chǎn)品。一、二、三甲胺用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料方面或用作有機(jī)原料中間體。(3)、甲醇羰基化制醋酸由甲醇和一氧化碳在低壓下羰基合成制醋酸，其總量占世界醋酸生產(chǎn)能力的50%以上。(4)、甲醇酯化可生產(chǎn)各種酯類化合物。(5)、甲醇與氯氣、wiki氫/wiki氣混合催化反應(yīng)生成一、二、三氯甲烷，直至四氯化碳。一氯甲烷可用作有機(jī)硅化合物和含氟樹脂的原料，又是重要的甲基化劑，用于生產(chǎn)甲基纖纖維素、季胺化學(xué)品等。二氯甲烷用于去漆劑、氣霧劑、醫(yī)藥原料及硅片生產(chǎn)。三氯甲烷可生產(chǎn)HCFC-22作制冷劑，或進(jìn)一步加工

34、生產(chǎn)四氟乙烯等產(chǎn)品，可用作有機(jī)溶劑、萃取劑，還可用作染料和藥物的中間體等。四氯甲烷可用行生產(chǎn)F-11、F-12等。(6)、甲醇在金屬硅鋁催化劑或ZSM-5型分子篩存在下，脫水可制得二甲醚。(7)、甲醇脫氫制甲酸甲酯。甲酸甲酯是有機(jī)合成原料，可用于制甲酰胺、二甲基甲酰胺等。甲酰胺是醫(yī)藥、香料、染料的原料，還可用作紙張?zhí)幚韯?，纖維工業(yè)的柔軟劑，有機(jī)合成的極性溶劑等。二甲基甲酰胺是重要的有機(jī)化工原料和優(yōu)良的溶劑，可用作氣體吸收劑、農(nóng)藥、聚氯酯合成革以及聚丙烯腈抽絲和丁二烯抽提等領(lǐng)域。 (8)、甲酸制甲基叔丁基醚（MTBE）。MTBE具有較好的調(diào)和特性，從環(huán)保和發(fā)動機(jī)操作兩方面考慮，均被認(rèn)為是汽油最好

35、的改良劑，MTBE被列入世界上50種基本化工產(chǎn)品之一，每噸MTBE約需消耗0.4噸甲醇，因此可望成為今后甲醇消費(fèi)的大市場。(9)、甲醇用作燃料。甲醇摻燒汽油，在北美和西歐已合法化，在我國，四川省已出臺M15的地方標(biāo)準(zhǔn)，山西省全甲醇汽車已研制成功，并在山西省全面試點(diǎn)。全甲醇汽車開始批量，計劃在山西和安徽省推廣使用。近幾年甲醇的下游產(chǎn)品在房地產(chǎn)、建材、室內(nèi)裝修等行業(yè)快速發(fā)展和增長，其增長率接近20%。然而由于甲醇是化工原料，不是最終產(chǎn)品，僅靠下游衍生產(chǎn)品增長不會出現(xiàn)甲醇爆發(fā)性增長，積極開發(fā)甲醇燃料和甲醇制烯烴是更好的出路。甲醇燃料是中國能源結(jié)構(gòu)向多元化發(fā)展的重要方向之一。甲醇作為汽車發(fā)動機(jī)燃料主要

36、有3種方式:純甲醇燃燒(即稱為m loo發(fā)動機(jī))、甲醇與汽油混合或甲醇與柴油混合分別用于汽油機(jī)和柴油機(jī)。由于甲醇價格僅是汽油的一半，全甲醇新式發(fā)動機(jī)的推廣可大大降低汽車燃料成本。另外甲醇燃料不_僅可以替代汽油，而且其汽車尾氣排放量比汽油和柴油更低，對環(huán)境也更有利。隨著汽車工業(yè)發(fā)展中國汽車保有量不斷增加，該市場遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過甲醇化學(xué)品市場。我國甲醇作為車用燃料的研究始于上世紀(jì)80年代初，雖然起步較晚，但發(fā)展迅速，很多科研院校、所和省市地區(qū)做了大量工作。尤其在甲醇汽油摻燒方面，如M15,M 20,M 50,M 85及純甲醇ml oo等甲醇燃料進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，取得較滿意的結(jié)果。中國科學(xué)院工程熱物理所和環(huán)境化學(xué)研究所51對m lo