年產(chǎn)20萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝大學(xué)本科方案設(shè)計(jì)書5

1、20GSP甲醇是一種極重要的有機(jī)化工原料，也是一種燃料，是碳化學(xué)的基礎(chǔ)產(chǎn)品，在國 民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。近年來，隨著甲醇下屬產(chǎn)品的開發(fā)，特別是甲醇燃料 的推廣應(yīng)用，甲醇的需求大幅度上升。為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展對甲醇的需求，開展了此 萬t/a的甲醇項(xiàng)目。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是進(jìn)行工藝論證，物料衡算和熱量衡算等。本設(shè) 計(jì)本著符合國情、技術(shù)先進(jìn)和易得、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的原則，采用煤炭為原料；利用 氣化工藝造氣；NHM化工藝凈化合成氣體；低壓下利用列管均溫合成塔合成甲醇； 塔精餾工藝精制甲醇；此外嚴(yán)格控制三廢的排放，充分利用廢熱，降低能耗，保證人 員安全與衛(wèi)生。關(guān)鍵詞：甲醇合成；氣體精餾；工藝流程ABSTRACT

2、Metha nol is a kind of very importa nt orga nic chemical raw materials, is also a kind of is a chemical carb on based products, in the n ati onal economy occupies very importa nt In rece nt years, with the developme nt of metha nol subord in ate products, especially the popularizati on and applicati

3、 on of the metha nol fuel, metha nol dema nd in creases. In order to meet the n eeds of econo mic developme nt, metha nol, carried out the 200000 t/a of metha nol project. The desig n of the main content is process dem on strati on, and the material bala nee calculati ons and heat bala nee calculati

4、 ons, etc. This desig n with the situati on of China, with adva need tech no logy and are easy, economy, en vir onment protect ion prin ciple, the coal for raw materials; Use of GSP gasification process the gasification; NHD purification process syn thesis gas purificatio n; Low voltage of mean temp

5、erature tube syn thesis tower metha nol synthesis; Three tower distillation processrefined methanol; In addition to strictly control three wastes emissi ons, make full use of waste heat, reduce the en ergy con sumpti on and en sure safety and health pers onn el.Keywords： methanol synthesis gas disti

6、llation； process flow1概論 61.1 概述 61.2設(shè)計(jì)的目的和意義 71.3設(shè)計(jì)依據(jù) 71.4設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想81.5原料煤的規(guī)格 82工藝論證 92.1 煤氣化路線的選擇 92.2凈化工藝方案的選擇 112.3合成甲醇工藝選擇 122.4 甲醇精餾 143工藝流程183.1 GSP氣化工藝流程 183.2凈化裝置工藝流程 193.3 甲醇合成工藝流程 253.4 甲醇精餾工藝流程 263.5氨吸收制冷流程 274工藝計(jì)算294.1 物料衡算 294.2能量衡算 355主要設(shè)備的工藝計(jì)算及選型 415.1 甲醇合成塔的設(shè)計(jì) 415.2水冷器的工藝設(shè)計(jì) 435.3 循環(huán)壓縮

7、機(jī)的選型 465.4 甲醇合成廠的主要設(shè)備一覽表 466三廢處理476.1甲醇生產(chǎn)對環(huán)境的污染 476.2 處理方法 47設(shè)計(jì)結(jié)果評價(jià)48參考文獻(xiàn) 49致謝501總論1.1 概述1.1.1 甲醇性質(zhì)甲醇俗稱木醇、木精，英文名為 methanol，分子式CH3OH是一種無色、透明、易 燃、有毒、易揮發(fā)的液體，略帶酒精味；分子量32.04，相對密度0.7914（d42），蒸氣相對密度1.11（空氣=1），熔點(diǎn)-97.8 C,沸點(diǎn)64.7 C，閃點(diǎn)（開杯）16C,自燃點(diǎn)473C, 折射率（20 C）1.3287，表面張力（25C） 45.05mN/m 蒸氣壓（20C） 12.265kPa，粘 度（2

8、0C） 0.5945mPas。能與水、乙醇、乙醚、苯、酮類和大多數(shù)其他有機(jī)溶劑混 溶。蒸氣與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限6.0 %36.5 % （體積比）?；瘜W(xué)性質(zhì)較活潑，能發(fā)生氧化、酯化、羰基化等化學(xué)反應(yīng)。1.1.2 甲醇用途甲醇是重要有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料，廣泛應(yīng)用于精細(xì)化工，塑料，醫(yī)藥，林產(chǎn) 品加工等領(lǐng)域。甲醇主要用于生產(chǎn)甲醛，消耗量要占到甲醇總產(chǎn)量的一半，甲醛則是 生產(chǎn)各種合成樹脂不可少的原料。用甲醇作甲基化試劑可生產(chǎn)丙烯酸甲酯、對苯二甲 酸二甲酯、甲胺、甲基苯胺、甲烷氯化物等；甲醇羰基化可生產(chǎn)醋酸、醋酐、甲酸甲 酯等重要有機(jī)合成中間體，它們是制造各種染料、藥品、農(nóng)藥、炸藥、香料、噴

9、漆的 原料，目前用甲醇合成乙二醇、乙醛、乙醇也日益受到重視。甲醇也是一種重要的有 機(jī)溶劑，其溶解性能優(yōu)于乙醇，可用于調(diào)制油漆。作為一種良好的萃取劑，甲醇在分 析化學(xué)中可用于一些物質(zhì)的分離。甲醇還是一種很有前景的清潔能源，甲醇燃料以其 安全、廉價(jià)、燃燒充分，利用率高、環(huán)保的眾多優(yōu)點(diǎn)，替代汽油已經(jīng)成為車用燃料的 發(fā)展方向之一；另外燃料級甲醇用于供熱和發(fā)電，也可達(dá)到環(huán)保要求。甲醇還可經(jīng)生 物發(fā)酵生成甲醇蛋白，富含維生素和蛋白質(zhì)，具有營養(yǎng)價(jià)值高而成本低的優(yōu)點(diǎn)，用作 飼料添加劑，有著廣闊的應(yīng)用前景。1.1.3 甲醇生產(chǎn)工藝的發(fā)展甲醇是醇類中最簡單的一元醇。1661年英國化學(xué)家R.波義耳首先在木材干餾后的

10、 液體產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)甲醇，故甲醇俗稱木精、木醇。在自然界只有某些樹葉或果實(shí)中含有 少量的游離態(tài)甲醇，絕大多數(shù)以酯或醚的形式存在。1857年法國的M貝特洛在實(shí)驗(yàn)室用一氯甲烷在堿性溶液中水解也制得了甲醇。我國的甲醇生產(chǎn)始于1957年，50年代在吉林、蘭州和太原等地建成了以煤或焦炭 為原料來生產(chǎn)甲醇的裝置。60年代建成了一批中小型裝置，并在合成氨工業(yè)的基礎(chǔ)上 開發(fā)了聯(lián)產(chǎn)法生產(chǎn)甲醇的工藝。70年代四川維尼綸廠引進(jìn)了一套以乙炔尾氣為原料的 95kt/a低壓法裝置，采用英國ICI技術(shù)。1995年12月，由化工部第八設(shè)計(jì)院和上海 化工設(shè)計(jì)院聯(lián)合設(shè)計(jì)的200kt/a甲醇生產(chǎn)裝置在上海太平洋化工公司順利投產(chǎn)，標(biāo)志

11、著我國甲醇生產(chǎn)技術(shù)向大型化和國產(chǎn)化邁出了新的一步。2000年，杭州林達(dá)公司開發(fā)了擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的 JW低壓均溫甲醇合成塔技術(shù)，打破長期來被ICI、Lurgi等國外少數(shù)公司所壟斷擁的局面，并在2004年獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。2005年，該技術(shù)成功應(yīng)用于國內(nèi)首家焦?fàn)t氣制甲醇裝置上。1.1.4 甲醇生產(chǎn)原料合成甲醇的工業(yè)生產(chǎn)是以固體（如煤、焦炭）、液體（如原油、重油、輕油）或 氣體（如天然氣及其它可燃性氣體）為原料，經(jīng)造氣、凈化（脫硫）變換，除二氧化 碳，配制成一定配比的合成氣。在不同的催化劑存在下，選用不同的工藝條件可單產(chǎn) 甲醇（分高、中、低壓法），或與合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇（聯(lián)醇法），將合成后的

12、粗甲醇經(jīng) 預(yù)精餾脫除甲醚，再精餾而得成品甲醇。1.2 設(shè)計(jì)的目的和意義由于我國石油資源短缺，能源安全已經(jīng)成為不可回避的現(xiàn)實(shí)問題，尋求替代能源 已成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵。甲醇作為石油的補(bǔ)充已成為現(xiàn)實(shí)，發(fā)展甲醇工業(yè)對我國 經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。煤在世界化石能源儲量中占有很大比重（我國情況更 是如此），而且煤制甲醇的合成技術(shù)很成熟。隨著石油和天然氣價(jià)格的迅速上漲，煤 制甲醇更加具有優(yōu)勢。本設(shè)計(jì)遵循“工藝先進(jìn)、技術(shù)可靠、配置科學(xué)、安全環(huán)保”的 原則；結(jié)合甲醇的性質(zhì)特征設(shè)計(jì)一座年產(chǎn) 20萬噸煤制甲醇的生產(chǎn)車間。通過設(shè)計(jì)可以鞏固、深化和擴(kuò)大所學(xué)基本知識，培養(yǎng)分析解決問題的能力；還可 以培養(yǎng)創(chuàng)新精神，

13、樹立良好的學(xué)術(shù)思想和工作作風(fēng)。通過完成設(shè)計(jì)，可以知道甲醇的 用途；基本掌握煤制甲醇的生產(chǎn)工藝；了解國內(nèi)外甲醇工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀；以及甲醇工 業(yè)的發(fā)展趨勢。1.3 設(shè)計(jì)的依據(jù)1.3.1 湖南工學(xué)院材料與化學(xué)工程系 2012屆畢業(yè)設(shè)計(jì)選題年產(chǎn)20萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書1.3.2 設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料（1）工藝流程資料參閱某化學(xué)工程公司的甲醇合成廠的工藝流程資料和參考由房鼎業(yè)主編的甲醇工學(xué)。(2) 合成工段的工藝參數(shù)參閱某化學(xué)工程公司的甲醇合成廠的工藝參數(shù)資料。具體數(shù)據(jù)為入塔壓力5.14MPQ出塔壓力4.9 MPa副產(chǎn)蒸汽壓力3.9 MPa入塔溫度225C,出塔溫度255C。1.4 設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想

14、以設(shè)計(jì)任務(wù)書為基礎(chǔ)，適應(yīng)我國甲醇工業(yè)發(fā)展的需要。加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際，擴(kuò)大 知識面；培養(yǎng)獨(dú)立思考、獨(dú)立工作的能力。整個(gè)設(shè)計(jì)應(yīng)貫徹節(jié)省基建投資，充分重視 技術(shù)進(jìn)步，降低工程造價(jià)，節(jié)能環(huán)保等思想，設(shè)計(jì)生產(chǎn)高質(zhì)量甲醇產(chǎn)品。1.5 原料煤規(guī)格原料煤的元素分析為：C 67.5%; H 4.0% ; O 10.2%; N 0.65% ; S (可燃)1.73%; S (不可燃)0.34%； Ci/ (mg/kg) 229; F/ (mg/kg) 104; Na/ (mg/kg) 2180; K/ (mg/kg) 292。2工藝流程設(shè)計(jì)首先是采用GSP氣化工藝將原料煤氣化為合成氣；然后通過變換和NHD脫硫脫碳工

15、藝將合成氣轉(zhuǎn)化為滿足甲醇合成條件的原料氣；第三步就是甲醇的合成，將原料 氣加壓到5.14Mpa,加溫到225E后輸入列管式等溫反應(yīng)器，在 XNC-98型催化劑的作 用下合成甲醇，生成的粗甲醇送入精餾塔精餾，得到精甲醇。然后利用三塔精餾工藝 將粗甲醇精制得到精甲醇。2.1 煤氣化技術(shù)路線的選擇煤氣化技術(shù)按氣化反應(yīng)器的形式，氣化工藝可分為移動(dòng)床（固定床）、流化床、氣流床三種。2.1.1 移動(dòng)床氣化采用一定粒度范圍的碎煤（5mm50mm）為原料，與氣化劑逆流接觸，爐內(nèi)溫度 分布曲線出現(xiàn)最高點(diǎn)，反應(yīng)殘?jiān)鼜臓t底排出，生成氣中含有可觀量的揮發(fā)氣。典型的 氣化爐為魯奇（Lurgi）爐。移動(dòng)床氣化，是目前世界

16、上用于生產(chǎn)合成氣的主要方法之一。在大型煤制甲醇的 裝置中，固定床的優(yōu)點(diǎn)是投資低，可是它有很多不足：（1）對原料煤的黏結(jié)性有一定要求：（2）氣化強(qiáng)度低：（3）環(huán)境污染負(fù)荷大，治較麻理煩。2.1.1 流化床氣化采用一定粒度分布的細(xì)粒煤（v 10m m）為原料，吹入爐內(nèi)的氣化劑使煤粒呈連續(xù) 隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的流化狀態(tài)，床層中的混合和傳熱都很快。所以氣體組成和溫度均勻，解決 了固定床氣化需用煤的限制。生成的煤氣基本不含焦油，但飛灰量很大。發(fā)展較早且 比較成熟的是常壓溫克（Win kier）爐。它的缺點(diǎn)是：（1）在常壓或接近于常壓下生產(chǎn)，生產(chǎn)強(qiáng)度低、能耗高、碳轉(zhuǎn)化率 只有88%90%。（2）對煤的氣化活性要求高

17、，僅適合于氣化褐煤和高活性的煙煤。（3） 缺少大型使用經(jīng)驗(yàn)；要在大型甲醇裝置中推廣，受一定限制。2.1.3 氣流床氣化氣流床采用粉煤為原料，反應(yīng)溫度高，灰分是熔融狀態(tài)。典型代表為 GSP,Shell,Texaco氣流床氣化工藝。氣流床氣化優(yōu)點(diǎn)很多，它是針對流化床的不足開發(fā)的。氣流床氣化具有以下特點(diǎn)：（1）采用0.2mm的粉煤。(2) 氣化溫度達(dá)14001600E，對環(huán)保很有利，沒有酚、焦油，有機(jī)硫很少，且 硫形態(tài)單一。(3) 氣化壓力可達(dá)3.56.5MPa,可大大節(jié)省合成氣的壓縮功。(4) 碳轉(zhuǎn)化率高，均大于90%，能耗低。(5) 氣化強(qiáng)度大。(6) 但投資相對較高，尤其是 Shell粉煤氣化

18、。從技術(shù)先進(jìn)性、能耗、環(huán)保等方面考慮，對于大型甲醇煤氣化應(yīng)選用氣流床氣化 為宜。從流程分，可分為冷激式流程和廢熱鍋爐流程。前者在煤氣離開氣化爐后用激 冷水直接冷卻，它適合于制造氨氣或氫氣。因?yàn)檫@種流程易于和變換反應(yīng)器配套，激 冷中產(chǎn)生的蒸汽可滿足變換反應(yīng)的需要。后者熱煤氣是經(jīng)輻射鍋爐，再送往對流鍋爐， 產(chǎn)生高壓蒸汽可用于發(fā)電或作熱源。目前，常用的、技術(shù)較成熟的氣流床主要有干粉和水煤漿兩種。干粉氣流床：該技術(shù)的特點(diǎn)是碳的轉(zhuǎn)化率高，氣化反應(yīng)中，所產(chǎn)煤氣中CO含量高，H2含量較低，這種煤氣的熱值較高。另外，這種氣化爐均采用水冷壁而不是耐火 磚，爐襯的使用壽命長。水煤漿氣流床：水煤漿氣化技術(shù)的特點(diǎn)是煤

19、漿帶 35%40%水入爐，因此氧耗比干 粉煤氣化約高20%;爐襯是耐火磚，沖刷嚴(yán)重，每年要更換一次；生成CO2量大，碳的 轉(zhuǎn)化率低，有效氣體成份(CO+H2)低；對煤有一定要求，如要求灰分 13%，灰熔點(diǎn) V1300C，含水量8%等，雖然具有氣流床煤氣化的共同優(yōu)點(diǎn)，仍是美中不足。通過比較可知道大型甲醇的煤氣化的應(yīng)該優(yōu)先考慮干粉煤氣化。設(shè)計(jì)采用的是 GSP冷激氣化工藝，其兼有shell和Texaco的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。代表著未來氣流床加壓氣化 技術(shù)的發(fā)展方向。2.1.4 GSP工藝技術(shù)簡介GSP工藝技術(shù)是20世紀(jì)70年代末由GDR(原民主德國)開發(fā)并投入商業(yè)化運(yùn)行的 大中型煤氣化技術(shù)。與其他同類氣化技術(shù)

20、相比，該技術(shù)因采用了氣化爐頂干粉加料與 反應(yīng)室周圍水冷壁結(jié)構(gòu)，因而在氣化爐結(jié)構(gòu)以及工藝流程上有其先進(jìn)之處。GSP氣化技術(shù)的主要特點(diǎn)如下：(1) 采用干粉煤(水份含量2%)作為氣化原料，根據(jù)后續(xù)化工產(chǎn)品的要求，煤粉 可用氮?dú)饣蛞谎趸驾斔停什僮魇职踩Ｓ捎跉饣瘻囟雀?，故對煤種的適應(yīng)性更 為廣泛，從較差的褐煤、次煙煤、煙煤到石油焦均可使用，也可以兩種煤摻混使用。 對煤的灰熔點(diǎn)的適用范圍比其他氣化工藝更寬，即使是高水份、高灰分、高硫含量和 高灰熔點(diǎn)的煤種也能使用。(2) 氣化溫度高，一般在14501600C,煤氣中甲烷體積分?jǐn)?shù)小于0.1%, (CO+H2)體積分?jǐn)?shù)高達(dá)90%以上(3) 氧耗較低，

21、與水煤漿加壓氣化工藝相比，氧耗低約15%20%,可降低配套 空分裝置投資和運(yùn)行費(fèi)用。(4) 氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)，無耐火材料襯里。水冷壁設(shè)計(jì)壽命按25年考慮。 正常使用時(shí)維護(hù)量很少，運(yùn)行周期長。(5) 只有一個(gè)聯(lián)合噴嘴(開工噴嘴與生產(chǎn)噴嘴合二為一)，噴嘴使用壽命長，為氣 化裝置長周期運(yùn)行提供了可靠保障。(6) 碳轉(zhuǎn)化率高達(dá)99%以上，冷煤氣效率高達(dá)80%以上。(7) 對環(huán)境影響小，氣化過程無廢氣排放。(8) 投資省，粗煤氣成本較低。2.2 凈化工藝方案的選擇凈化工藝包括；變換、脫硫脫碳、硫回收三個(gè)部分。2.2.1 變換工序變換工藝主要有：魯奇低壓甲醇生產(chǎn)中的變換工藝，Tops C e法甲醇生產(chǎn)

22、中的變換 工藝，以及國內(nèi)的以重油為原料的全氣量部分變換工藝。設(shè)計(jì)中的變換工藝是一種全 新的設(shè)計(jì)，該工藝采用的是部分氣變換。該工藝的簡單流程為：氣化工段來的水煤氣 首先進(jìn)入預(yù)變換爐，出爐后分為兩部分：一部分進(jìn)入另一變換爐，變換后經(jīng)過多次換 熱和氣液分離后去了脫硫系統(tǒng)；另一部分先進(jìn)入有機(jī)硫水解槽脫硫，出來后氣體又分 為兩部分，部分去調(diào)節(jié)變換爐出口 CO含量，部分去發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電。(1) 工藝條件的確定：溫度 設(shè)計(jì)中的變換爐(R2002)內(nèi)裝兩段耐硫變換觸媒，兩段間配有煤氣激冷管 線，采用連續(xù)換熱式來降低溫度，控制溫度在 393 E左右。預(yù)變換爐溫度控制在240C 左右。壓力設(shè)計(jì)中是將氣體壓縮到3.8

23、Mpa后送入變換爐的。壓力對反應(yīng)的化學(xué)平衡沒 有影響，但對反應(yīng)速率影響顯著，在0.10.3Mpa范圍內(nèi)反應(yīng)速率大約與壓力的 0.5次方而成正比，故加壓操作可提高設(shè)備生產(chǎn)能力。現(xiàn)代甲醇裝置采用加壓變換可以節(jié) 約壓縮合成氣的能量，并可充分利用變換氣中過剩蒸汽的能量。最終變換率 最終變換率由合成甲醇的原料氣中氫碳比及一氧化碳和二氧化碳的 比例決定的。當(dāng)全氣量通過變換工序時(shí)，此時(shí)要求最終變換率不太高，必須保證足量 的CO作為合成甲醇的原料；設(shè)計(jì)中采用的是部分氣量變換，其余氣量不經(jīng)過變換而 直接去合成，這部分氣體可以調(diào)節(jié)變換后甲醇合成原料氣中CO的含量，所以通過的氣體變換率達(dá)90%以上。催化劑粒度 為了

24、提高催化劑的粒內(nèi)有效因子，可以減少催化劑粒度，但相應(yīng)地氣體通過催化劑床的阻力就將增加，變換催化劑的適宜直徑為610mm，工業(yè)上一般壓制成圓柱狀，粒度C 5X 5或C 9X 9mm設(shè)計(jì)中采用催化劑粒度為C 9X 9mm222 NHD脫硫脫碳(1) NHD溶劑的物理性質(zhì)和應(yīng)用性能NHD容劑主要組分是聚乙二醇二甲醚的同系物，分子式為CHO(C2H4O)nCH,式中n=28,平均分子量為250280。物理性質(zhì)(25 C):密度 1.027kg/m3蒸汽壓 0.093Pa表面張力0.034N/m粘度 比熱 2100J/(kg/K)導(dǎo)熱系數(shù)0.18W/(m/K)冰點(diǎn)-22C-29 C閃點(diǎn)151C燃點(diǎn)157

25、C應(yīng)用性能：表1各種氣體在NHD溶劑中的相對溶解度組分H2 CO CH3 CO 2 COS H2S CH 3SH CS 2 H 2O相對溶解度1.3 2.86.71002338922270240073300(2) NHD溶劑吸收機(jī)理甲醇生產(chǎn)要求凈化氣含硫量低，NHD溶劑脫硫(包括無機(jī)硫和有機(jī)硫)溶解度大， 對二氧化碳選擇性好，而且，NHD脫硫后串聯(lián)NHD脫碳，仍是脫硫過程的延續(xù)。NHD 脫硫脫碳的甲醇裝置的生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，經(jīng)NHD法凈化后，凈化氣總硫體積分?jǐn)?shù)小于0.1x10-6，再設(shè)置精脫硫裝置，總硫體積分?jǐn)?shù)可小于0.05 X 10-6，滿足甲醇生產(chǎn)的要求。綜上所述，NHD法脫硫脫碳凈化工藝是一

26、種高效節(jié)能的物理吸收方法。且在國內(nèi) 某些裝置上己成功應(yīng)用，有一定的生產(chǎn)和管理經(jīng)驗(yàn)，本著節(jié)約投資、采用國內(nèi)先進(jìn)成 熟的凈化技術(shù)這一原則，設(shè)計(jì)采用了 NHD脫硫脫碳凈化工藝。2.3 合成甲醇工藝的選擇甲醇合成的典型工藝主要是：低壓工藝(ICI低壓工藝、Lurgi低壓工藝)、中壓工 藝、高壓工藝。甲醇合成工藝中最重要的工序是甲醇的合成，其關(guān)鍵技術(shù)是合成甲醇催化劑的和反應(yīng)器，設(shè)計(jì)采用用的是低壓合成工藝。2.3.1 甲醇合成塔的選擇目前，國內(nèi)外的大型甲醇合成塔塔型較多，歸納起來可分為五種：冷激式合成塔：這是最早的低壓甲醇合成塔，是用進(jìn)塔冷氣冷激來帶走反應(yīng)熱。 該塔結(jié)構(gòu)簡單，也適于大型化。但碳的轉(zhuǎn)化率低，

27、出塔的甲醇濃度低，循環(huán)量大，能 耗高，又不能副產(chǎn)蒸汽，現(xiàn)已經(jīng)基本被淘汰。冷管式合成塔：這種合成塔源于氨合成塔，在催化劑內(nèi)設(shè)置足夠換熱面積的冷氣 管，用進(jìn)塔冷管來移走反應(yīng)熱。冷管的結(jié)構(gòu)有逆流式、并流式和U型管式。由于逆流式與合成反應(yīng)的放熱不相適應(yīng)，即床層出口處溫差最大，但這時(shí)反應(yīng)放熱最小，而在 床層上部反應(yīng)最快、放熱最多，但溫差卻又最小，為克服這種不足，冷管改為并流或 U形冷管。這種塔型碳轉(zhuǎn)化率較高但僅能在出塔氣中副產(chǎn) 0.4MPa的低壓蒸汽。日前大 型裝置很少使用。水管式合成塔：將床層內(nèi)的傳熱管由管內(nèi)走冷氣改為走沸騰水。這樣可較大地提 高傳熱系數(shù)，更好地移走反應(yīng)熱，縮小傳熱面積，多裝催化劑，同

28、時(shí)可副產(chǎn)2.5Mpa4.0MPa的中壓蒸汽，是大型化較理想的塔型。固定管板列管合成塔：這種合成塔就是一臺列管換熱器， 催化劑在管內(nèi)，管間（殼 程）是沸騰水，將反應(yīng)熱用于副產(chǎn) 3.0MPa4.0MPa的中壓蒸汽。固定管板列管合成塔 雖然可用于大型化，但受管長、設(shè)備直徑、管板制造所限。在日產(chǎn)超過2000t時(shí)，往往需要并聯(lián)兩個(gè)。這種塔型是造價(jià)最高的一種，也是裝卸催化劑較難的一種。隨著合成 壓力增高，塔徑加大，管板的厚度也增加。管板處的催化劑屬于絕熱段；管板下面還有一段逆?zhèn)鳠岫?，也就是進(jìn)塔氣225E，管外的沸騰水卻是248E，不是將反應(yīng)熱移走而 是水給反應(yīng)氣加熱。這種合成塔由于列管需用特種不銹鋼，因而

29、是造價(jià)非常高的一種。多床內(nèi)換熱式合成塔：這種合成塔由大型氨合成塔發(fā)展而來。日前各工程公司的 氨合成塔均采用二床（四床）內(nèi)換熱式合成塔。針對甲醇合成的特點(diǎn)采用四床（或五床）內(nèi)換熱式合成塔。各床層是絕熱反應(yīng)，在各床出口將熱量移走。這種塔型結(jié)構(gòu)簡單， 造價(jià)低，不需特種合金鋼，轉(zhuǎn)化率高，適合于大型或超大型裝置，但反應(yīng)熱不能全部 直接副產(chǎn)中壓蒸汽。典型塔型有 Casale的四床臥式內(nèi)換熱合成塔和中國成達(dá)公司的四 床內(nèi)換熱式合成塔。合成塔的選用原則一般為：反應(yīng)能在接近最佳溫度曲線條件下進(jìn)行， 床層阻力小， 需要消耗的動(dòng)力低，合成反應(yīng)的反應(yīng)熱利用率高，操作控制方便，技術(shù)易得，裝置投 資要底等。綜上所述和借鑒

30、大型甲醇合成企業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，（大型裝置不宜選用激冷式和冷管式）， 設(shè)計(jì)選用固定管板列管合成塔。這種塔內(nèi)甲醇合成反應(yīng)接近最佳溫度操作線，反應(yīng)熱 利用率高，雖然設(shè)備復(fù)雜、投資高，但是由于這種塔在國內(nèi)外使用較多，具有豐富的 管理和維修經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)也較容易得到；外加考慮到設(shè)計(jì)的是年產(chǎn)20萬噸的甲醇合成塔， 塔的塔徑和管板的厚度不會很大，費(fèi)用也不會很高，所以本設(shè)計(jì)采用了固定管板列管 合成塔。232 催化劑的選用(1) 甲醇合成催化劑經(jīng)過長時(shí)間的研究開發(fā)和工業(yè)實(shí)踐， 廣泛使用的合成甲醇催化劑主要有兩大系列： 一種是以氧化銅為主體的銅基催化劑，一種是以氧化鋅為主體的鋅基催化劑。鋅基催 化劑機(jī)械強(qiáng)度好耐熱性好，對毒

31、物敏感性小，操作的適宜溫度為350400C，壓力為2532MPa(壽命為23年);銅基催化劑具有良好的低溫活性，較高的選擇性，通常用于低、中壓流程。耐熱性較差，對硫、氯及其化合物敏感，易中毒。操作的適宜溫度 為220270 C,壓力為515MPa(一般壽命為23年)。通過操作條件的對比分析，可 知使用銅基催化劑可大幅度節(jié)省投資費(fèi)用和操作費(fèi)用，降低成本。(2) XNC-98甲醇合成催化劑簡介：XNC-98型催化劑是四川天一科技股份有限公司研制和開發(fā)的新產(chǎn)品。目前已在國內(nèi)20多套大、中、小型工業(yè)甲醇裝置上使用，運(yùn)行情況良好。用于低溫、低壓下由碳氧 化物與氫合成甲醇，具有低溫活性高、熱穩(wěn)定性好的特點(diǎn)

32、。常用操作溫度200290C ,操作壓力5.010.0MPa。催化劑活性和壽命：在該催化劑質(zhì)量檢驗(yàn)規(guī)定的活性檢測條件下，其活性為：230 C時(shí)：催化劑的時(shí)空收率1.20 kg/(L.h)250 C時(shí)：催化劑的時(shí)空收率1.55 kg/(L.h)在正常情況下，使用壽命為2年以上。綜上所述，催化劑的活性、選擇性和使用壽命等主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均適合，所以 本設(shè)計(jì)選用四川天一科技股份有限公司研制的XNC-98型催化劑。2.4 粗甲醇的精餾在甲醇合成時(shí)，因合成條件如壓力、溫度、合成氣組成及催化劑性能等因素的影 響，在產(chǎn)生甲醇反應(yīng)的同時(shí)，還伴隨著一系列的副反應(yīng)。所得產(chǎn)品除甲醇為，還有水、 醚、醛、酮、酯、烷烴

33、、有機(jī)酸等幾十種有機(jī)雜質(zhì)。由于甲醇作為有機(jī)化工的基礎(chǔ)原 料，用它加工的產(chǎn)品種類很多，因此對甲醇的純度均有一定的要求。甲醇的純度直接 影響下游產(chǎn)品的質(zhì)量、消耗、安全生產(chǎn)及生產(chǎn)過程中所用的催化劑的壽命。所以粗甲 醇必須提純。241精餾原理精餾是將沸點(diǎn)不同的組分所組成的混合液，在精餾塔中，同時(shí)多次部分氣化和多 次部分冷凝，使其分離成純態(tài)組分的過程。其分離的原理如下：對于由沸點(diǎn)不同的組分組成的混合液，加熱到一定溫度，使其部分氣化，并將氣 相與液相分離。因低沸點(diǎn)組分易于氣化，貝U所得氣相中低沸點(diǎn)組分含量高于液相中的 含量，而液相中高沸點(diǎn)組分含量，較氣相中高。若將氣相混合蒸汽再部分冷凝下來， 將冷凝液再加

34、熱到一定溫度，使其部分氣化，并將氣相與液相分離，則所得氣相冷凝 液中的低沸點(diǎn)組分又高于原氣相冷凝液。如此反復(fù)，低沸點(diǎn)組分不斷提高。至原后制 得接近純態(tài)的低沸點(diǎn)組分。2.4.2 精餾工藝和精餾塔的選擇甲醇精餾按工藝主要分為三種：雙塔精餾工藝技術(shù)、帶有高錳酸鉀反應(yīng)的精餾工 藝技術(shù)和三塔精餾工藝技術(shù)。(1) 雙塔精餾工藝國內(nèi)中、小甲醇廠大部分都選用雙塔精餾工藝傳統(tǒng)的主、預(yù)精餾塔幾乎都選用板 式結(jié)構(gòu)。雙塔精餾工藝流程見下圖。來自合成工段含醇90%的粗甲醇，經(jīng)減壓進(jìn)入粗甲醇貯槽。經(jīng)粗甲醇預(yù)熱器加熱到 45C后進(jìn)入預(yù)精餾塔。甲醇的精餾分 2個(gè)階段：先 在預(yù)塔中脫除輕餾分，主要是二甲醚；后進(jìn)入主精餾塔，進(jìn)一

35、步把高沸點(diǎn)的重餾分雜 質(zhì)脫除，主要是水、異丁基油等。從塔頂或側(cè)線采出。經(jīng)精餾甲醇冷卻器冷卻至常溫 后，就可得到純度在99.9%以上的符合國家指標(biāo)的精甲醇產(chǎn)品。甲醇1預(yù)精餾塔2主精餾塔圖1甲醇雙塔工藝流程（2） 三塔精餾工藝近年來，許多企業(yè)原有甲醇雙塔精餾裝置己不能滿足企業(yè)的需要。隨著生產(chǎn)的強(qiáng) 化，不僅消耗大幅度上升，而且殘液中的甲醇含量也大大超過了工藝指標(biāo)。對企業(yè)的 達(dá)標(biāo)排放構(gòu)成了較大的威脅。甲醇三塔精餾工藝技術(shù)是為了減少甲醇在精餾過程中的 損耗，提高甲醇的收率和產(chǎn)品質(zhì)量而設(shè)計(jì)的。預(yù)精餾塔后的冷凝器采用一級冷凝，用 以脫除二甲醚等低沸點(diǎn)的雜質(zhì)，控制冷凝器氣體出口溫度在一定范圍內(nèi)。在該溫度下，

36、幾乎所有的低沸點(diǎn)餾分都為氣相，不造成冷凝回流。脫除低沸點(diǎn)組分后，采用加壓精 餾的方法，提高甲醇?xì)怏w分壓與沸點(diǎn)，減少甲醇的氣相揮發(fā)，從而提高了甲醇的收率。 作為一般要求的精甲醇經(jīng)加壓精餾塔后就可以達(dá)到合格的質(zhì)量。如作為特殊需要，則 再經(jīng)過常壓精餾塔的進(jìn)一步提純。生產(chǎn)中加壓塔和常壓塔同時(shí)采出精甲醇，常壓塔的 再沸器熱量由加壓塔的塔頂氣提供，不需要外加熱源。粗甲醇預(yù)熱器的熱量由精甲醇 提供，也不需要外供熱量。因此該工藝技術(shù)生產(chǎn)能力大，節(jié)能效果顯著，特別適合較 大規(guī)模的精甲醇生產(chǎn)。1預(yù)精餾塔2加壓精餾塔3常壓精餾塔圖2三塔工藝流程（3）雙塔與三塔精餾技術(shù)比較工藝流程 三塔精餾與雙塔精餾在流程上的區(qū)別在

37、于三塔精餾采用了2臺主精餾塔（其中1臺是加壓塔）和1臺常壓塔，較雙塔流程多1臺加壓塔。這樣，在同等的生 產(chǎn)條件下，降低了主精餾塔的負(fù)荷，并沒常壓塔利用加壓塔塔頂?shù)恼羝淠裏嶙鳛榧?熱源，所以三塔精餾既節(jié)約蒸汽，又節(jié)省冷卻水。蒸汽消耗 在消耗方面，由于常壓塔加壓塔的蒸汽冷凝熱作為加熱源， 所以三塔精 餾的蒸汽消耗相比雙塔精餾要低產(chǎn)品質(zhì)量三塔精餾與雙塔精餾在產(chǎn)品質(zhì)量上最大的不同是三塔精餾制取的精甲 醇中乙醇含量低，一般小于 50X10-6,而雙塔精餾制取的精甲醇中乙醇含量為400X10-6500X 10-6，三塔精餾制取的精甲醇純度可達(dá) 99.99%,含有的有機(jī)雜質(zhì)相對較少。設(shè)備投資 三塔精餾的流

38、程較雙塔精餾流程要復(fù)雜，所以在投資方面，同等規(guī)模 三塔精的設(shè)備投資要比雙塔精餾高出 20%30%操作方面 由于雙塔精餾具有流程簡單，運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn)，所以在操作上較三塔精 餾要方便簡單。通過上述比較可知，雖然三塔精餾技術(shù)的一次性投入要比雙塔精餾高但是從能源 消耗、精甲醇質(zhì)量上都要優(yōu)于雙塔精餾，所以設(shè)計(jì)采用三塔精餾工藝。(4) 精餾塔的選擇精餾塔是粗甲醇精餾工序的關(guān)鍵設(shè)備，它直接制約著生產(chǎn)裝置的產(chǎn)品質(zhì)量、消耗、 生產(chǎn)能力及對環(huán)境的影響。目前常用的精餾塔主要有四種塔型：泡罩塔，浮閥塔，填 料塔和新型垂直篩板塔。其各自結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)如下：泡罩塔泡罩塔十多層板式塔，每層塔板上裝有一個(gè)活多個(gè)炮罩。該類型塔塔板

39、效率高，操作彈性大，塔阻力小，但單位面積的生產(chǎn)能力低，設(shè)備體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 投資較大。該塔已經(jīng)逐漸被其他塔代替。浮閥塔 浮閥塔的塔板結(jié)構(gòu)與泡罩相似，致使浮閥代替了泡罩及其伸氣管。該類 型塔板效率高，操作彈性大，操作適應(yīng)性強(qiáng)，單位面積生產(chǎn)能力大，造價(jià)較低。但浮 閥易損壞，維修費(fèi)用高，安裝要求高。目前該塔仍被廣泛使用，但有使用逐漸減少的 趨勢。填料塔 填料塔是在塔內(nèi)裝填新型高效填料，如不銹鋼網(wǎng)波紋填料，每米填料相當(dāng) 5塊以上的理論板。塔總高一般為浮閥塔的一半。該塔生產(chǎn)能力大，壓降小，分離效果 好，結(jié)果簡單，維修量極小，相對投資較小，是目前使用較多的塔型之一。新型垂直篩板 新型垂直篩板的傳質(zhì)單元，

40、是由塔板開有升氣孔及罩于其上的帽罩 組成。該塔傳質(zhì)效率高，傳質(zhì)空間利用率好，處理能力大，操作彈性大，結(jié)構(gòu)簡單可 靠，投資小，板液面梯度小，液面橫向混合好無流動(dòng)傳質(zhì)死區(qū)。綜上所述，填料塔使用較普遍，技術(shù)非常成熟，所以設(shè)計(jì)選用了填料塔。(5) 生產(chǎn)工藝參數(shù)預(yù)塔：入塔溫度65r，塔頂放空溫度40C，預(yù)精餾后甲醇比重維持在 0.87,預(yù)精 餾后甲醇pH值宜控制在8;加壓塔：塔底釜液壓強(qiáng)0.6Mpa，溫度125C，塔頂氣體壓 強(qiáng)0.6Mpa,溫度122C，常壓塔：塔頂氣體壓強(qiáng) 0.13Mpa,溫度67C。3工藝流程3.1 GSP氣化工藝流程GSP氣化工藝過程也主要是由給料系統(tǒng)、氣化爐、粗煤氣洗滌系統(tǒng)組成

41、。即備煤、 氣化、除渣三部分組成。固體氣化原料被碾磨為不大于 0.5伽的粒度后，經(jīng)過干燥，通過濃相氣流輸入系統(tǒng) 送至燒嘴。氣化原料與氣化劑氧氣經(jīng)燒嘴同時(shí)噴入氣化爐（R1001）內(nèi)的反應(yīng)室，然后在高溫（1400 一 1600C）、高壓（4.0MPa）下發(fā)生快速氣化反應(yīng)，產(chǎn)生以 CO和H2為主 要成分的熱粗煤氣。氣化原料中的礦物形成熔渣。熱粗煤氣和熔渣通過反應(yīng)室底部的 排渣口進(jìn)入下部激冷室。冷卻的粗煤氣進(jìn)入分離器（V1002），從分離器出來的氣體分為兩部分：一部分進(jìn)入變換爐（R1002），氣體出來后進(jìn)入換熱器（E1003），出來的氣 體和另外一部分氣體混合后進(jìn)入水解器，氣體出來后入分離器（V100

42、4 ），從V1004出來后去凈化工段；而從分離器（V1002）下分離出的液體進(jìn)入分離器（V1003），從V1003 出來的氣體經(jīng)過冷卻器（E1002）后，主要為H2S去硫回收系統(tǒng)；從 V1003下分離的 液體去污水處理系統(tǒng)，處理后的水和從 E1002, E1003，V1004出來的冷液一起返回氣 化爐冷激室。氣化爐冷激室里的渣粒固化成玻璃狀，通過鎖斗系統(tǒng)排出。污水的處理 過程是先送入減壓閃蒸槽，閃蒸后的液體進(jìn)入沉淀池，沉淀后去濃縮，再去過濾。3.2 凈化裝置工藝流程3.2.1 變換由氣化工段送來的3.8MPa（A）, 216C左右，汽氣比為1.43的水煤氣經(jīng)煤氣水分離 器（V2003）和中溫?fù)Q

43、熱器（E2002）溫度升高至240C進(jìn)入預(yù)變換爐（R2001）后分成 兩部分：一部分進(jìn)入變換爐（R2002）,變換爐內(nèi)裝兩段耐硫變換觸媒，二段間配有煤 氣激冷管線，出變換爐變換氣的 CO含量約6.0% （干）,溫度為393E左右進(jìn)入中溫?fù)Q 熱器（E2002）,溫度降為332E，與旁路調(diào)節(jié)的水解氣混合進(jìn)入變換氣第一廢熱鍋爐 （E2003）,生產(chǎn)1.4MPa（A）飽和蒸汽，使變換氣溫度降至為208E進(jìn)入變換氣第二廢熱 鍋爐（E2004），產(chǎn)生0.5MPa（A）低壓蒸汽，出口變換氣溫度約為197C左右，進(jìn)入第一 水分離器（V2004），分離出的冷凝液去冷凝液閃蒸槽（V2007），變換氣去脫硫再沸器

44、及氨吸收制冷再沸器。自氨吸收制冷系統(tǒng)返回的變換氣，溫度145C,進(jìn)入鍋爐給水加 熱器（E2005）后溫度降至142C，再進(jìn)入第二水分離器（V2005）,分離出的冷凝液去 冷凝液汽提塔（T2001）,分離后的變換氣進(jìn)入脫鹽水加熱器1（E2006），加熱來自脫鹽水站的脫鹽水，溫度降至35 E，進(jìn)入第三水分離器（V2006）,分離出的冷凝液去冷 凝液汽提塔（T2001）,分離后的變換氣去脫硫系統(tǒng)。另一部分水煤氣進(jìn)入有機(jī)硫水解槽（R2003）脫硫，出來的240C的水煤氣分成兩 部分，一部分去調(diào)節(jié)變換爐出口變換氣中 CO含量，使CO含量為19% （干基）左右。 另一部分去發(fā)電氣加熱器（E2007）,溫度

45、降至213C，進(jìn)入發(fā)電氣廢熱鍋爐（E2008）, 產(chǎn)生0.5 MPa（A）低壓蒸汽，出口水煤氣溫度降至170C，進(jìn)入第四水分離器（V2011）, 分離出冷凝液后進(jìn)入鍋爐給水加熱器（ E2009）加熱鍋爐給水，溫度降至153C，再 進(jìn)入第五水分離器（V2012）,分離出冷凝液后進(jìn)入鍋爐給水加熱器川（E2010）加熱來自熱電站的鍋爐給水，溫度降至123C，進(jìn)入第六水分離器（V2013）,分離出冷凝液后進(jìn)入脫鹽水加熱器（ E2011）,溫度降至35T，進(jìn)入第七水分離器，分離出冷凝 液后的煤氣（發(fā)電氣）去送至 NHD脫硫脫碳工段。來自脫硫系統(tǒng)的發(fā)電煤氣，溫度80C,壓力3.57MPa （A）,進(jìn)入發(fā)電

46、氣加熱器（E2007）,溫度升至230E，然后去發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電用。由第一水分離器（V2004 ）、第四水分離器（V2011）分離出的高溫冷凝液和來自 氨吸收制冷、脫硫系統(tǒng)的冷凝液進(jìn)入冷凝液閃蒸槽（ V2007），閃蒸出的閃蒸氣進(jìn)入冷 凝液汽提塔（T2001）,冷凝液由閃蒸槽底部排出直接送至氣化工段。由第三水分離器（V2006）、第七水分離器（V2014）分離出的冷凝液進(jìn)入冷凝液 汽提塔的上部，由第二水分離器（V2005 ）、第五水分離器（V2012 ）、第六水分離器 （V2013）分離出的冷凝液進(jìn)入冷凝液汽提塔的中部，汽提塔采用垂直篩板塔，冷凝液閃蒸槽閃蒸出的閃蒸氣（156C, 3.0MPa）進(jìn)

47、入冷凝液汽提塔的底部，低壓蒸汽進(jìn)入塔的底部進(jìn)行汽提冷凝液，塔的操作壓力為0.40.5MPa(A)。從塔底排出的冷凝液送至氣化工段，塔頂排出的解析氣，送至氣化系統(tǒng)的火炬。脫鹽水站來的脫鹽水分成兩部分，一部分進(jìn)入脫鹽水加熱器1(E2006)與變換氣換熱溫度升至98C后分兩股，一股脫鹽水去熱電站，另一股進(jìn)入除氧器除氧；另一部分進(jìn)入脫鹽水加熱器U( E2011)與水煤氣(發(fā)電氣)換熱溫度升至98C，進(jìn)入除氧器除氧。除氧器用本工段產(chǎn)生的低壓蒸汽吹入除氧，除氧后的鍋爐給水由鍋爐給水泵 和高、低壓給水泵提壓，經(jīng)低壓鍋爐給水泵升壓至0.65MPa(A)去鍋爐給水加熱器U(E2009)，升溫至153C后，一部分

48、去變換氣第二廢熱鍋爐(E2004)產(chǎn)生0.5MPa(A) 低壓蒸汽，另一部分去發(fā)電氣廢熱鍋爐(E2008，產(chǎn)生0.5MPa(A)低壓蒸汽；經(jīng)高壓鍋爐給水泵升壓到5.60MPa(A)去甲醇合成系統(tǒng)；經(jīng)低壓鍋爐給水泵升壓到1.6MPa(A)進(jìn)鍋爐給水加熱器(E2005)，溫度升至135C，分成兩部分，一部分去硫回收系統(tǒng)，另部分去變換氣第一廢熱鍋爐(E2003)產(chǎn)生的 1.4MPa(A)蒸汽。0.5MPa(A)蒸汽除一小部分本工段利用外絕大部分與1.4MPa(A)蒸汽一起送出本工段FrOCP R-311 y-二三蒸汽網(wǎng)FV?0C5脫硫系統(tǒng)圖4變換工藝流程水3.2.2 NHD脫硫脫碳來自變換及燃?xì)鉄峄?/p>

49、收系統(tǒng)的煤氣(36C, 3.7MPa(A)，含H2S1.18%)與燃?xì)饷?硫塔(T3004)頂部出口的燃?xì)饷摿驓鈸Q熱至 149C進(jìn)入燃?xì)饷摿蛩?T3004)下部， 在塔內(nèi)NHD吸收了煤氣中大部分的 H2S氣體，同時(shí)也帶走部分 CO2、COS、H2等氣 體。除去H2S的煤氣稱之為燃?xì)饷摿驓?，與進(jìn)塔的煤氣在氣體換熱器 E3001A，B換熱, 溫度由8.5C升至30C，為滿足燃?xì)獍l(fā)電對硫含量的要求，燃?xì)饷摿驓馐紫冗M(jìn)入預(yù)脫硫 槽R3001脫除H2S氣體，然后在精脫硫槽預(yù)熱器E3008中被變換氣加熱到80C，進(jìn)入 精脫硫槽R3002A，B，精脫硫槽上部裝水解催化劑，下部裝精脫硫劑，精脫硫后的氣 體(H2

50、S+COS20ppm)返回到燃?xì)鉄峄厥障到y(tǒng)。從變換工段過來的變換氣(36C, 3.7MPa(A)，含H2S0.98%)與脫硫脫碳閃蒸氣 及濃縮塔頂氣提氣混合，經(jīng)NHD脫碳工段的氣體換熱器換熱冷卻到189C進(jìn)入變換氣 脫硫塔(T3001)底部，與塔內(nèi)自上而下的 0C NHD溶液逆流接觸吸收絕大部分 H2S 氣體及部分CO2、COS、H2等氣體，出脫硫塔的脫硫氣溫度為16.45C，含 H2S+COS25%，進(jìn)入硫回收工段。來自脫硫工段的脫硫氣(溫度16.45C、壓力3.55Mpa(A)、CO2、34%含COS+ H2S 80ppm)進(jìn)入脫碳塔(T4001)下塔，氣體自下而上與從下塔頂部而來的 NH

51、D溶劑逆 流接觸，下塔塔內(nèi)有三層 QH-1型碳鋼扁環(huán)散堆填料，氣體中的 CO2被溶劑吸收，部 分H2S、COS被吸收。從下塔頂出來的凈化氣（CO24%（V）、溫度-25C）直接進(jìn)入脫 碳塔上塔底部與從脫硫工段過來的被氨冷器 I （E4002）冷卻至0C的NHD貧液逆相接 觸，從上塔頂出來的凈化氣（CO2約23%（V）、COS和H2S5ppm、溫度1.12C）,經(jīng) 凈化氣分離器（V4002）除去少量霧沫夾帶的NHD后，進(jìn)入氣-氣換熱器（E4001A）, 溫度升至30C，壓力3.47MPa（A），然后將凈化氣送去精脫硫。精脫硫時(shí)，凈化氣先進(jìn) 入水解槽預(yù)熱器（E4004）被變換氣冷凝液加熱到80 C

52、，經(jīng)水解槽（R3001 ）水解后， 在水解氣冷卻器（E4005）中冷卻至40C，進(jìn)到精脫硫槽（R3002A，B）精脫硫，得 到符合甲醇合成所需的凈化氣體（CO2： 23%，COS和H2S0.1ppm）,送入合成甲醇 工段。吸收了少量CO2、H2S和COS的NHD貧液從脫碳塔（T4001）上塔底部出來后返 回到NHD脫硫工段。進(jìn)脫碳塔下塔上部的 NHD貧液溫度為-5 C,在塔內(nèi)吸收CO2的 過程中，由于CO2的溶解熱使溶液溫度升高，出塔底的NHD富液溫度達(dá)到14.1C、壓 力3.52Mpa（A）。富液進(jìn)入水力透平（HT4001A，B）回收靜壓能，壓力降至1.3MPa（A） 后進(jìn)入脫碳高壓閃蒸槽（

53、V4003），脫碳高壓閃蒸槽設(shè)備為板式塔，部分溶解的CO2和大部分H2在此解吸出來，此氣體即謂脫碳高壓閃蒸氣。高壓閃蒸氣和來自脫硫工段的 脫硫高壓閃蒸氣混合后進(jìn)入閃蒸氣壓縮機(jī)（C4001A，B），閃蒸氣升壓至3.7Mpa（A）、 經(jīng)閃蒸氣水冷器冷卻到40C與變換氣混合，經(jīng)氣體換熱器（E6401A，B）降溫后再去 脫硫工段循環(huán)吸收。從脫碳高壓閃蒸槽底部出來的溶液，減壓進(jìn)入低壓閃蒸槽（V4004）， 在此塔內(nèi)NHD實(shí)液中溶解的大部分CO2氣體解吸出來，溫度為0.55C,此氣體即謂 CO2氣，CO2氣進(jìn)入脫碳?xì)怏w換熱器（E4001B）回收冷量后放空。低壓閃蒸槽（V4005）底部出來的富液自流進(jìn)入氣提

54、塔 （T4002）塔內(nèi)有五層QH-1 型扁環(huán)散堆填料，溶液與氣提氮?dú)庠谔盍蠈觾?nèi)逆流接觸，此時(shí)溶液中溶解的CO2被氣提出來，排至大氣。從氣提塔底出來的貧液經(jīng)氨冷器（E4003）冷卻到-5C，由脫碳貧 液泵（P4001A，B）提壓至3.9 Mpa（A）進(jìn)入脫碳塔下塔上部。系統(tǒng)中各排液、導(dǎo)淋回收的NHD溶液，經(jīng)排液總管送入溶劑系統(tǒng)貯槽內(nèi)。TPOCi-T verE l：CR3CCP甲醇合成T4DC2T30C2 V3CC4H3QCE30QGF3Q01 T3CO4硫回收圖5 NHD脫硫脫碳工藝流程ii.i 一r:ljOOJT T u燃?xì)? f熱回 收323 硫回收來自脫硫工段的酸性氣經(jīng)酸性氣分水罐（V6001）分離掉酸性水，進(jìn)入酸性氣燃燒爐（F6001）與按一定比例配入的富氧空氣混合燃燒，使?fàn)t膛溫度保持在950C左右。爐內(nèi)發(fā)生H2S部分氧化反應(yīng)，三分之一的 H2S燃燒轉(zhuǎn)化成SO2,生成的SO2再與剩下 的H2S發(fā)生克勞斯發(fā)應(yīng)生成單質(zhì)硫。爐膛內(nèi)發(fā)生的化