年產(chǎn)60萬噸煤制甲醇初步工藝設(shè)計

.設(shè)計總說明甲醇是一種非常重要化工原料，工業(yè)應(yīng)用非常廣泛。國內(nèi)甲醇的需求量逐年增大，針對我國貧油少氣的能源現(xiàn)狀，煤制甲醇生產(chǎn)工藝充分利用了我國煤炭資源豐富的優(yōu)勢，近年來在國內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。通過查閱資料及分析，本設(shè)計采用Lurgi低壓法合成甲醇，以長焰煤煤作60備工藝的設(shè)計、原料氣的變換及凈化工藝設(shè)計，合成工藝設(shè)計以及粗甲醇的精制工藝設(shè)計，并繪制了工藝流程圖。同時，進行了物料衡算，對氣化工段和合成塔進行了熱量衡算。設(shè)計了甲醇合成塔和預(yù)精餾塔，并繪制出相應(yīng)的設(shè)備簡圖。關(guān)鍵詞：德士古氣化爐，魯奇低壓法，甲醇，設(shè)計..DesignDescriptionMethanolisaveryimportanchemicalrawmateriahichiswidelyusedinindustrialapplications.Thedemandforthedomesticmethanolincreasedyearbyinviewofthecurrentsituationofourcountrylessoilandlessgasinthetomethanoloftheadvantageofabundantcoalresourcesinourcountry,inrecentyearsindomestichasbeenwidelyused.Bymeansofdataandanalysis,thedesignusesLurgilow-pressuresynthesisproducemethanol,takinlongflamecoalasrawmaterialdesigninpreliminaryprocessofthecoaltomethanolwiththeannualoutputof600000tons,Includingselectionofcoal,rawmaterialgaspreparationprocessdesign,rawgasandpurificationprocessdesign,synthesisprocessdesignandcrudemethanolprocessdesign,anddrawingtheprocessflowchart.Atthesametime,itfinishedmaterialbalancecalculation,theheatvaluecalculationofthegasificationtheSynthetitower.ompletedthedesignofthemethanolsynthesireactoanddistillationdistillationtower,finallydrawedthecorrespondingdiagramofequipmeKeyword：Texacogasifier,Lurgilowpressure,methanol,design..目錄緒論 1甲醇簡介 1物化性質(zhì) 1包裝及儲運 1毒性和防護 2質(zhì)量要求 2甲醇的用途 4甲醇合成工藝技術(shù) 5DAVY甲醇技術(shù)特點 5Lurgi甲醇技術(shù) 5TOPSOE的甲醇技術(shù)特點 5TEC甲醇技術(shù)特點 5三菱重工業(yè)公司甲醇技術(shù)特點 6林德公司甲醇技術(shù)的特點 6甲醇的生產(chǎn)工藝 6生產(chǎn)工藝的發(fā)展歷史 6天然氣制甲醇 7油制甲醇 9聯(lián)醇生產(chǎn) 9煤制甲醇 10甲醇生產(chǎn)的發(fā)展趨勢 12本次設(shè)計的目的和意義 14設(shè)計要求及設(shè)計依據(jù) 15設(shè)計題目 15設(shè)計原則 15設(shè)計要求 15設(shè)計依據(jù) 15..初步工藝設(shè)計 16煤氣化工段 16煤的選用 16煤氣化過程 17氣化工藝原理 17氣化工藝流程 19煤氣變換工段 21煤氣變換原理 21變換工藝流程 22煤氣凈化工段 23煤氣凈化方法 23工藝流程概述 25甲醇合成工段 28合成原理 28合成工藝流程 30甲醇精制工段 32精制工藝 32精制要求 32三塔精餾工藝流程 33工藝計算 35物料衡算 35精餾工段物料衡算 35合成工段物料衡算 36變換工段物料衡算 42氣化工段物料衡算 42綜合計算 47熱量衡算 48氣化工段熱量衡算 48合成塔熱量衡算 53..重要設(shè)備設(shè)計 57甲醇合成反應(yīng)器的設(shè)計 57催化劑的使用量 57換熱面積的確定 57換熱管數(shù)的確定 57合成塔直徑 58合成塔的壁厚設(shè)計 58殼體設(shè)計液壓強度校核 58合成塔封頭設(shè)計 59折流板和管板的選擇及設(shè)計 595.1.9支座 59甲醇精餾工段預(yù)精餾塔的設(shè)計 59進料組成 60加堿量的計算 60清晰分割法取出二甲醚 60預(yù)精餾塔塔釜溫度計算 62理論板數(shù)的計算 636總結(jié) 64參考文獻 65致謝 67..1緒論甲醇簡介物化性質(zhì)甲醇

OH）是結(jié)構(gòu)最為簡單的飽和一元醇，因在干3餾木材中首次發(fā)現(xiàn)，故又稱“木醇”或“木精”。純甲醇為無色透明略帶酒精氣味的易揮發(fā)液體，CAS 號有、甲醇分子式：CH

OH，3分子量32.064.-97.℃，和水相對密度0.79112.22℃，自燃點463.89℃。100mg/kg于制造甲醛和農(nóng)藥等，并用作有機物的萃取劑和酒精的變性劑等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(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(jié)晶化合物，稱為結(jié)晶醇，如CaClCH2

OH、3MgCl

6CH2

OH。和鹽的結(jié)晶水合物類似，甲醇遇熱、明火或氧化劑易著火,遇36%-36.5%（體積）。燃燒時無煙，火]甲醇能與水、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：CHOH O3 2

CO HO2 2具有飽和一元醇的通性，由于只有一個碳原子，因此有其特有的反應(yīng)。例1）CaCl2

OHOH3 3的分子化合物并溶解于甲醇中；類似的化合物有MgCl

6CH2

OH、3CuSO

2CH4

OH 、3

3

OH 、AlCl3 3

OH 、AlCl3 3

OH 、3AlCl3

OH 等；2）與其他醇不同，由于3

OH 基與氫結(jié)合，氧化時生成2

；3）甲醇與氯、溴不易發(fā)生反應(yīng)，但易與其水溶液作2

Cl)O，因水的作用轉(zhuǎn)變成HCHO 與HCl；4）與2 2

OH+NaOH →HCOONa+2H ；3 2COHO2包裝及儲運工業(yè)甲醇應(yīng)用干燥、清潔的鐵制槽車、船、鐵桶等包裝，并定期清洗和干燥。工業(yè)甲醇應(yīng)貯存在干燥、通風、低溫的危險品倉庫中，避免日光照射并隔30℃，6..GB190-2009標志等。工業(yè)甲醇的遠距離運輸，常采用裝有甲醇槽車的火車，槽車、船、鐵桶在裝運甲醇過程中應(yīng)在螺絲口加膠皮墊密封，防止甲醇漏損，嚴防明火,運輸工應(yīng)有接地設(shè)施。一般短途運輸通常用裝有臥式甲醇貯槽的汽車，目前汽車運輸槽車型號比較復(fù)雜，普遍大型槽車為43.5噸（按照安全充裝標準，充裝量應(yīng)為容積的85％，受季節(jié)因素影響，冬夏季不同）；鐵路運輸，鐵路運輸槽車為國家鐵道部指定的包頭一機，由哈爾濱重工和錦西機務(wù)等單位生產(chǎn)，設(shè)計規(guī)格統(tǒng)一為30m（折合 48噸，至少留有5％的空隙）；水路運輸，水陸運輸方擁有各類載重噸位運輸甲醇船舶（專業(yè)甲醇運輸船舶45000噸，綜合運輸船運輸甲醇能力各噸位不等）。內(nèi)河水運主要為1000－2000噸船舶。毒性和防護工業(yè)甲醇液體及氣體都是劇毒的，應(yīng)避免接觸皮膚和吸入蒸汽，如果濺到皮膚上和眼睛里應(yīng)迅速用大量清水沖洗，在工業(yè)甲醇作業(yè)處應(yīng)有防毒面具、橡皮手套、防護眼鏡等安全用具以備需用，包裝容器應(yīng)有“易燃”、“劇毒”等危險品標志。質(zhì)量要求一般工業(yè)上出于對甲醇產(chǎn)品的要求，規(guī)定了精甲醇中含雜質(zhì)量的指標。我國現(xiàn)行檢測精甲醇質(zhì)量的標準，系根據(jù)我國甲醇的工業(yè)生產(chǎn)與使用實際情況于2011年修訂，國家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的甲醇國家標準。該標適用于以煤、焦油、天然氣、輕油、重油等為原料合成的工業(yè)甲醇，主要用于化學(xué)工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、農(nóng)藥行業(yè)，也可作為燃料使用。該標準規(guī)定了工業(yè)用甲醇的要求、試驗方法、檢驗規(guī)則及標志、包裝、運輸、貯存和安全等。該標準將甲醇分為優(yōu)等品、一等品和合格品，質(zhì)量指標包括色度、密度、沸程、高錳酸鉀試驗、水混溶性試驗等11個。其技術(shù)要求如下：1）1-1。..表1-1 工業(yè)甲醇質(zhì)量技術(shù)指標指 標項目優(yōu)等品 一等品 合格品色度/Hzaen單位（鉑-鈷色號）≤密度（ρ20）/(g/cm）沸程（0℃、101kPa，64.0-65.50.1℃）/℃≤

5 100.791-0.792 0.791-0.7930.8 1 1.5高錳酸鉀實驗/min 水混溶性實驗1

50通過實驗

30 20（1+3）（1+9）0.1.（1+3）（1+9）0.1.0.15—0.00150.0030.0050.00020.00080.00150.0020.0050.010.0010.0030.00550—水的質(zhì)量分數(shù)/% ≤酸的質(zhì)量分數(shù)（以HCOOH計）/% ≤堿的質(zhì)量分數(shù)（以計）/%NH3羰基化合物的質(zhì)量分數(shù)（HCHO計）/% ≤蒸發(fā)殘渣的質(zhì)量分數(shù)/%≤硫酸洗滌試驗/Hazen（-鈷色號） ≤乙醇的質(zhì)量分數(shù)/% ≤ 供需雙方協(xié)商 —1按GB/T6324.11+3（品），1+9（一等品）。..甲醇的用途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(yīng)用，其衍生物產(chǎn)品發(fā)展前景廣闊。甲醇在有機合成工業(yè)中，是僅次于烯烴和芳烴的重要基礎(chǔ)有機原料。近年來，世界甲醇的生產(chǎn)能力發(fā)展速度較快。甲醇化工已成為工業(yè)中一個重要的領(lǐng)域，其潛在的耗用量遠遠超過其他化工用途，滲透到國民經(jīng)濟的各個部門。特別是隨著能源結(jié)構(gòu)的改變，甲醇有未來主要燃料的候補燃料之稱，需用量十分巨大。目前甲醇的深加工產(chǎn)品已達120多種，我國以甲醇為原料的一次加工產(chǎn)品已有近30種。在化工生產(chǎn)中甲醇可用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺、甲基叔丁基醚（燃料添加劑mtbe）、聚乙烯醇（pva）、硫酸二甲酯、對苯二甲酸二甲酯（ dmt）、二甲醚、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲醇等。甲醇常用作：基本有機原料之一。主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等多種有機產(chǎn)品。也是農(nóng)藥（殺蟲劑、殺螨劑）、醫(yī)藥（磺胺類、合霉素等）的原料，合成對苯二甲酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸甲酯的原料之一。還是重要的溶劑，亦可摻入汽油作替代燃料使用。20世紀80甲醇用于生產(chǎn)汽油辛烷值添加劑甲基叔丁基醚、甲醇汽油、甲醇燃料，以及甲醇蛋白等產(chǎn)品，促進了甲醇生產(chǎn)的發(fā)展和市場需要。塑料、合成纖維及有機化工產(chǎn)品如甲醛、甲胺、氯甲烷、硫酸二甲酯等的原料。其他用作汽車防凍液、金屬表面清洗劑和酒精變性劑等。甲醇用作清洗去油劑，MOS 級主要用于分立器件，中、大規(guī)模集成路，BV-Ⅲ級主要用于超大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)。成。用于電子工業(yè)，常用作清洗去油劑。通常甲醇是一種比乙醇更好的溶劑，可以溶解許多無機鹽。主要用于制甲醛、香精、染料、醫(yī)藥、火藥、防凍劑、溶劑等。近年來，隨著技術(shù)的發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，甲醇又開辟了許多新用途[7]：1.甲醇是較好的人工合成蛋白的原料，蛋白轉(zhuǎn)化率較高，發(fā)酵速度快，無毒性，價格便宜。目前，世界上已有年產(chǎn) 30萬噸甲醇制蛋白的工業(yè)裝置在轉(zhuǎn)。燃料的途徑。特別是近年來碳化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，甲醇制乙醇、乙烯、乙二烯、甲苯、二甲開發(fā)和工業(yè)化。甲醇化工已成為化學(xué)工業(yè)中一個重要的領(lǐng)域。..甲醇合成工藝技術(shù)DAVY(原TOPSOE、UhdeLurgi醇技術(shù)的消耗及能耗差異不大，其主要的差異在于所采用的主要設(shè)備甲醇合成塔的類型不同。DAVY 甲醇技術(shù)特點DAVY 低壓甲醇合成技術(shù)的優(yōu)勢在于其性能優(yōu)良的低壓甲醇合成催化劑，合成壓力：5.0～10MPa,大規(guī)模甲醇生產(chǎn)裝置的合成壓力為8～10MPa。合成型式有：第一種,激冷式合塔，單塔生產(chǎn)能力大出口甲醇濃度約為 4～6%。第二種，內(nèi)換熱冷管式甲醇合成塔。最近又開發(fā)了水管式合成塔。精餾多數(shù)采用二塔，有時也用三塔精餾與蒸汽系統(tǒng)設(shè)置統(tǒng)一考慮。蒸汽系統(tǒng)：分為高壓10.5MPa、中壓2.8MPa、低壓0.45MPa三級。轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的廢熱與轉(zhuǎn)化爐煙氣廢熱,用于產(chǎn)生10.5MPa、510℃高壓過熱蒸汽。高壓過熱蒸汽用于驅(qū)動合成壓縮機蒸汽透平，抽出中壓蒸汽用作裝置內(nèi)使用。甲醇技術(shù)LurgiLurgi4.0MPa2000MTPD的合成塔直徑太大，Lurgi工藝的精餾采用三塔精餾或三塔精餾后再串一個回收塔，有時也采用兩塔精餾。三塔精餾流程的預(yù)精餾塔和加壓精餾塔的再沸器熱源來自轉(zhuǎn)化氣的余熱。因此，精餾消耗的低壓蒸汽很少。TOPSOE 的甲醇技術(shù)特點TOPSOE 公司為合成氨、甲醇工業(yè)主要的專利技術(shù)商及催化劑制造商，其甲醇合成的技術(shù)特點主要表現(xiàn)在：甲醇合成塔采用BWR 合成塔列管副產(chǎn)汽)，或采用CMD 多床絕熱式合成塔。其流程特點為：采用軸向絕熱床層，塔間設(shè)換熱器，廢熱用于預(yù)熱鍋爐給水或飽和系統(tǒng)循環(huán)熱水。進塔溫度為220℃。單程轉(zhuǎn)化率高、催化劑體積少、合成塔結(jié)構(gòu)簡單、單系列生產(chǎn)能力大。合成壓力5.0～10.0MPa，根據(jù)裝置能力優(yōu)化。日產(chǎn)2000噸甲醇裝置，合壓力約為8MPa。采用三塔或四塔包括回收塔工藝技術(shù)。TEC合成工藝采用ICILurgiTEC的MRF-Z8%vol。合成塔阻力降小，為0.1MPa3.5-4.0MPa驅(qū)動蒸汽。..三菱重工業(yè)公司甲醇技術(shù)特點I.C.I成塔。合成壓力與甲醇裝置能力有關(guān)。日產(chǎn)2000噸甲醇裝置，合成壓力約為8.0MPa14%3.5～4.0MPa8～10%23林德公司甲醇技術(shù)的特點I.C.I3.5～4.0MPaICI低壓甲醇類似。甲醇的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)工藝的發(fā)展歷史甲醇最早由木材和木質(zhì)素干炮制得，故俗稱木酵，這是最簡單的飽和脂肪6080l醇，產(chǎn)量甚低。20世紀30年代，幾乎全部由木材蒸餾制造甲醇，世界的甲醇450001923年，德國苯胺蘇打制造廠，在實現(xiàn)了氨合成工業(yè)化十年之后，首次用CO+H

在鋅Zn-Cr催化劑上，在高壓高溫下實現(xiàn)了甲醇合成的工業(yè)化。甲醇合2成與氨合成的過程有許多相似之處，氨合成中所獲的高壓操作的經(jīng)驗無疑對甲醇催化過程的發(fā)展是有幫助的,這一人工合成方法得到很快的發(fā)展。1927年美國Cu-Zn-Al68%32%

合成甲醇生產(chǎn)裝置，壓力31.6MPa，產(chǎn)物220世紀50年代以前，合成甲醇以固體原料（煤、焦）為原料，在常壓或加壓下氣化，用水蒸氣、空氣為氣化劑，通過生產(chǎn)水煤氣，再經(jīng)變換，脫碳獲得甲醇合成氣。50年代末，天然氣與石腦油的大量開采和應(yīng)用，特別是天然氣的蒸汽轉(zhuǎn)化技術(shù)的開發(fā)，使甲醇原料氣的生產(chǎn)成本大為降低，而成為主要原料路線。目前天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化的甲醇產(chǎn)能占世界甲醇總產(chǎn)能的80%。石腦油蒸汽轉(zhuǎn)化技術(shù)與重油部分氧化技術(shù)的發(fā)展也成為甲醇的原料路線之一。焦、乙炔尾氣等均可作為生產(chǎn)甲醇的原料]我國能源結(jié)構(gòu)為缺油、少氣、富煤，將煤作為甲醇的原料路線。從長遠來看，世界煤資源遠遠超過天然氣和石油儲量，隨著科技的進步、煤制氣中的凈化手段日益提高以及甲醇需求量的大幅度增長，煤將再次成為甲醇生產(chǎn)的主要原料。甲醇生產(chǎn)中所使用的多種催化劑，如天然氣和石腦油蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑、甲醇合成催化劑都易受硫化物毒害而失去活性，必須將硫化物除凈。氣體脫硫方..法可分為兩類，一類是干法脫硫，一類是濕法脫硫。干法脫硫設(shè)備簡單，但反應(yīng)速率較慢，設(shè)備比較龐大。濕法脫硫可分為物理吸收法，化學(xué)吸收法和直接氧化法三類。甲醇的合成是在高溫、高壓、催化劑存在下進行的，是典型的復(fù)合氣-固相催化反應(yīng)過程。隨著甲醇合成催化劑技術(shù)的不斷發(fā)展，目前總的趨勢是由高到低、中壓發(fā)展。粗甲醇中存在水分，高級醇、醚、酮等雜質(zhì)，需要精制。精制過程包括精餾與化學(xué)處理?；瘜W(xué)處理主要用堿破壞在精餾過程中難以分離的雜質(zhì)，并調(diào)節(jié)pH（如二甲醚）以及難以揮發(fā)的組分（高級醇、水）等。天然氣制甲醇3是蒸氣催化轉(zhuǎn)化,其中包括傳統(tǒng)蒸氣催化轉(zhuǎn)化、聯(lián)合蒸氣催化轉(zhuǎn)化和預(yù)轉(zhuǎn)化工ICI。蒸氣催化轉(zhuǎn)化工藝1)傳統(tǒng)蒸氣催化轉(zhuǎn)化工藝80各種燃料供給。在高溫和鎳催化劑作用下,甲烷與蒸氣反應(yīng)生成 H2

、CO 和CO 。轉(zhuǎn)化用催化劑的活性元素是金屬鎳,均勻分布在CAl和CaAl或2Mg—Al載體上。甲烷與蒸氣轉(zhuǎn)化的基本反應(yīng)為：CH +H4 2

O CO+3H2CO+H

O CO +H2 2 2但是傳統(tǒng)蒸氣轉(zhuǎn)化工藝存在如下問題：①高水/碳比將使反應(yīng)過程消耗更多的能量，一方面是消耗過多的工藝中壓蒸氣，這樣增加了原料氣加熱器和轉(zhuǎn)化爐上端的熱負荷及燃料的消耗；另一方面在熱量回收和冷卻段也會增加換熱器的換熱負荷以及冷卻水的消耗。②高溫操作雖然有利于轉(zhuǎn)化反應(yīng),但高溫會帶來熱量傳遞問題,增大了轉(zhuǎn)化爐管的熱通量，這將使轉(zhuǎn)化爐管的使用壽命縮短，對轉(zhuǎn)化爐管材質(zhì)提出更高要求。③雖然低壓操作對反應(yīng)有利,但卻提高了整個裝置的投資費用，同時增加了合成氣壓縮功耗。傳統(tǒng)蒸氣轉(zhuǎn)化的改進型是向系統(tǒng)中補碳,若能將CO

加入轉(zhuǎn)化爐前或爐后,則可以有效改善轉(zhuǎn)化氣的氣2質(zhì),提高甲醇產(chǎn)量，降低產(chǎn)品的能耗。經(jīng)過專家研究表明,無論是將二氧化碳加在轉(zhuǎn)化爐前或轉(zhuǎn)化爐后，對整個裝置的能量消耗而言，其差別甚微。2)聯(lián)合轉(zhuǎn)化工藝聯(lián)合轉(zhuǎn)化工藝的提出源于上世紀70年代的能源危機和劇烈的市場競爭，是一種可降低甲醇產(chǎn)品能耗的工藝。該工藝是將傳統(tǒng)的蒸氣轉(zhuǎn)化和自熱式轉(zhuǎn)化工藝結(jié)合起來即稱之為聯(lián)合轉(zhuǎn)化80公司開發(fā)的聯(lián)合轉(zhuǎn)化工藝，在第一段常規(guī)蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)器后串聯(lián)一個二段加氧..

/C為0.35～0.45。該工藝最大優(yōu)點是降低了一段蒸2MPa50

/CO2

的過剩，達到了節(jié)能目的。23)預(yù)轉(zhuǎn)化蒸氣轉(zhuǎn)化工藝預(yù)轉(zhuǎn)化蒸氣轉(zhuǎn)化工藝最先由英國氣體加工協(xié)會提出，并用于富油田氣和相500化催化劑床，在此C2以上的烴類被轉(zhuǎn)化成CH2

、CO 和H2

的混和物；最后，該混和物再進入位于轉(zhuǎn)化爐對流段的第二級預(yù)熱器，被再加熱到 620℃,進入裝有轉(zhuǎn)化催化劑的爐管內(nèi)進行深度轉(zhuǎn)化。本工藝的優(yōu)點是環(huán)保效益好,因取消了空氣預(yù)熱器,降低了燒嘴燃燒空氣NOxNOx排出量33C2碳比。缺點是轉(zhuǎn)化工藝造成了產(chǎn)品的能耗的增加。以部分氧化為核心的轉(zhuǎn)化工藝自熱式催化部分氧化轉(zhuǎn)化工藝Topsoe應(yīng)結(jié)合在一個反應(yīng)器內(nèi)完成，降低了工藝的投資費用。與聯(lián)合轉(zhuǎn)化工藝相比，其特點是部分氧化再現(xiàn)。傳統(tǒng)的蒸氣轉(zhuǎn)化制合成氣的生產(chǎn)工藝,合成氣中2.05值接近2.05，可以采用兩種方法,即一段爐加CO2

轉(zhuǎn)化法和二段加純氧轉(zhuǎn)化35～45t10～15t2.092.050.5～1回路的操作。8020選擇二段純氧轉(zhuǎn)化需配套建設(shè)空分裝置以提供99.920世紀8000。非催化部分氧化轉(zhuǎn)化工藝非催化部分氧化工藝中,反應(yīng)溫度在1350～1450CH +O4 2

CO +2H2 2CH +1/2O4

CO+2H2

CO 1.8CO變2/

脫除才可用于甲醇合成。2..本工藝和前文所述自熱式催化部分氧化工藝相似，反應(yīng)溫度高,反應(yīng)器要1.93MPa3.79MPa氣的壓縮功耗。熱交換型轉(zhuǎn)化工藝通過前人研究發(fā)現(xiàn),在甲醇裝置中兩段轉(zhuǎn)化的一段爐所需熱量與離開二段爐工藝氣所攜帶熱量相差不多，利用來自二段自熱式轉(zhuǎn)化爐的熱量替代向管式蒸氣轉(zhuǎn)化爐供熱的直接燃燒方式，既可較好地利用熱能，又能節(jié)省投資。換熱型轉(zhuǎn)化工藝以ICI和凱洛格公司的兩種流程最具代表性。轉(zhuǎn)化交換器系統(tǒng)該系統(tǒng)構(gòu)想是基于凱洛格開式管式轉(zhuǎn)化交換器，在單元設(shè)備的冷端設(shè)一管板，物料進入單元設(shè)備的頂部，向下軸向通過填有催化劑的管內(nèi),從管內(nèi)出來從自熱式轉(zhuǎn)化爐來的氣體混合，混合后的物流作為殼層的加熱介質(zhì)向上通過單元設(shè)備的殼層。本工藝最大的優(yōu)點是操作彈性大，容易調(diào)節(jié)合成氣的氣質(zhì)，減少了占地面積以及NOx 的排放量和對環(huán)境的破壞，從而大大減輕了操作強度和維修強度。換熱型LCA 流程在ICI的換熱型LCA 流程中，天然氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)所需熱量由二段高溫轉(zhuǎn)氣提供。此流程的關(guān)鍵設(shè)備是一個熱交換器，在管內(nèi)裝有轉(zhuǎn)化催化劑，管外為二段爐來的高溫工藝氣。工藝特點是投資省，熱利用率高，一段轉(zhuǎn)化爐的溫度較低，占地面積小。因降低了直接用于加熱用的燃料氣，其節(jié)能效果十分明顯。油制甲醇工業(yè)上用油來制取甲醇的油品主要有兩類：一類是石腦油，一類是重油。220℃生產(chǎn)合成氣的方法有加壓蒸汽轉(zhuǎn)化法，催化部分氧化法、加壓非催化劑部分氧化法、間接催化轉(zhuǎn)化法等。目前用石腦油生產(chǎn)甲醇原料氣的主要方法是加壓蒸汽轉(zhuǎn)化法。石腦油的加壓蒸汽轉(zhuǎn)化需在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的轉(zhuǎn)化爐中進行。轉(zhuǎn)化爐設(shè)置有輻射室與對流室，在高溫、催化劑存在下進行烴類蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)。石腦油經(jīng)蒸汽轉(zhuǎn)化后，其組成恰可滿足合成甲醇之需要。既無虛在轉(zhuǎn)化前后補加二氧化碳或設(shè)二段轉(zhuǎn)化，也無需經(jīng)變換、脫碳調(diào)整其組成。重油是石油煉制過程中的一種產(chǎn)品，根據(jù)煉制方法不同，可分為常壓重分氧化法與高溫裂解法兩種途徑。裂解法需在1400℃以上的高溫下，在蓄熱爐中將重油裂解，雖然可以不用氧氣，但設(shè)備復(fù)雜，操作麻煩，生成的炭黑量多。重油部分氧化是指重質(zhì)烴類和氧氣進行燃燒反應(yīng)，反應(yīng)放熱，使部分碳氫化合物發(fā)生熱裂解，裂解產(chǎn)物進一步發(fā)生氧化、重整反應(yīng)，最終得到以 H、2CO為主，及少量CO

、CH2

的合成氣供甲醇合成使用。重油部分氧化法所生產(chǎn)4的合成氣，由于原料重油中碳氫比高，合成氣中CO與CO

含量過高，需將部2分合成氣經(jīng)過變換，使一氧化碳和水蒸氣作用生成氫氣和二氧化碳，然后脫出二氧化碳，以達到合成甲醇所需的組成。合成后的粗甲醇需經(jīng)過精制，出去雜質(zhì)與水，得到精甲醇。聯(lián)醇生產(chǎn)..醇時，只需調(diào)整部分工藝指標，更換合成反應(yīng)器及反應(yīng)催化劑即可實現(xiàn)。合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇時，也只需增加甲醇合成系統(tǒng)，即可實現(xiàn)同一裝置得到兩種產(chǎn)品。合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇是利用合成氨生產(chǎn)中有害氣體(CO、CO

)和H2

，采用銅2基催化劑,在5.0-15.0MPa壓力下生產(chǎn)甲醇。甲醇合成系統(tǒng)串聯(lián)在合成氨工藝的銅洗塔前，醇后氣部分循環(huán)，其余經(jīng)銅洗壓縮進人氨合成系統(tǒng)。聯(lián)醇生產(chǎn)降低了合成氨變換轉(zhuǎn)化CO 和銅洗脫除微量CO 的負荷；此外，由于甲醇合成體積縮小反應(yīng)，增加壓力對甲醇合成也有利，因此利用合成氨現(xiàn)有設(shè)備，在銅洗壓力下聯(lián)產(chǎn)甲醇具有投資省、能耗低的優(yōu)點[12]。針對我國中小合成氨裝置的特點，尤其是遍布全國以煤為原料的合成氨廠有利條件，利用合成氨工業(yè)來發(fā)展合成甲醉，即可發(fā)揮氮肥廠以肥為主、多種經(jīng)營的積極性，又為企業(yè)從甲醇出發(fā)，發(fā)展一系列高附加值下游產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。聯(lián)醇生產(chǎn)是我國化肥企業(yè)開展多種經(jīng)營，提高經(jīng)濟效益的重要途徑之一。煤制甲醇以煤為原料生產(chǎn)甲醇的工藝過程包括空氣分離、煤氣化、一氧化碳變換、合成氣凈化、甲醇合成、甲醇精餾等工藝單元[13]。甲醇合成法的化學(xué)過程煤的氣化CO

等可燃性氣體的過程，稱為2煤的氣化。氣化劑主要是水蒸氣、空氣或它們的混合氣。從煤的氣化得到甲醇合成的工業(yè)原料——CO 和H2

的混合物（合成氣），通常將水蒸氣直接通人熾熱的煤層，其轉(zhuǎn)化為合成氣的化學(xué)反應(yīng)如下：C HO CO H2 2

△H=118.8KJ/molC 2H

O CO 2H2 2

△H=75.2KJ/molCO C 2CO △H=162.4KJ/mol2以上反應(yīng)均是吸熱反應(yīng)，因連續(xù)通入水蒸氣將使煤層溫度下降，為保持煤層溫度，須交替向爐內(nèi)通入水蒸氣和空氣，通人空氣時，主要是煤的燃燒反應(yīng)，其放出熱量，加熱煤層

48.4％、CO38.5％、2N2

2

2

4

/CO 2氣中H2

與CO的摩爾比可以在350-400℃、FeO34

作催化劑條件下調(diào)節(jié)，使其比值達到要求，即：

CO H2

Fe3

350400℃4

CO H2 2生成的CO 用高壓水吸收法去除。2甲醇合成CO與H合成甲醇是種可逆反應(yīng)：2CO 2H2

CHOH(氣) △H=-908J/mol3..為減少合成甲醇過程中的副反應(yīng)，提高甲醇產(chǎn)率，須選擇適當?shù)臏囟?、壓力和催化劑，一般溫?00—400℃，壓力20MPa 左右。合成甲醇的反應(yīng)溫低，所需壓力低，能耗也低，但溫度低，反應(yīng)速度變慢，所以催化劑是關(guān)鍵因素。合成甲醇原料氣H

/CO 的化學(xué)計量比是2：1。CO 含量過高對溫度控制2有害，且能引起羰基鐵在催化劑上的積聚，使催化劑失掉活性，故采用 H 過2量，H

/CO 。2工業(yè)化生產(chǎn)工藝及設(shè)備甲醇合成工藝的簡單流程為：煤炭→加壓氣化→合成氣凈化→合成反應(yīng)→甲醇→甲醇精制[16]。相應(yīng)的煤制甲醇生產(chǎn)工藝主要包括造氣、凈化、合成和精制四個工藝流程。造氣工藝煤炭氣化工藝為甲醇生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié)，對煤炭產(chǎn)氣效率及后續(xù)工藝產(chǎn)生影響，并最終影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。煤炭氣化工藝及氣化爐設(shè)備可按壓力、氣化劑、供熱方式等分類，通常按爐內(nèi)煤料與氣化劑接觸方式區(qū)分，主要有固定床、流化床與氣流床3種主要形式。固定床氣化是氣化過程中，氣化劑與煤逆流接觸,氣化過程比較完全，灰渣殘?zhí)忌?，出口煤氣同時部原料煤進行干燥和干餾，煤氣出口溫度低，現(xiàn)有加壓固定床氣化最成熟的爐型是流化床氣是將氣化劑自爐底部鼓入爐內(nèi)，氣化劑吹起爐內(nèi)煤的細小顆粒，使其呈流態(tài)化狀態(tài)，發(fā)生燃燒和氣化反應(yīng)生成煤氣，加壓流化床氣化爐主要有Winkler/HTW、KRW 等；氣流床氣化是氣化過程中，氣化劑將煤粉帶入氣化爐，兩者均勻混合，再通過噴嘴進入反應(yīng)室，瞬間著火，發(fā)生火焰反應(yīng)，溫度達1600℃以上，煤中碳在高溫下幾乎全部轉(zhuǎn)化，所有干餾產(chǎn)物迅速分解、轉(zhuǎn)變?yōu)樗簹獾慕M分，加壓氣流床氣化爐主要有德士古、GSP 等。Shel、TexacoLurg。Shell化率、有效氣體成分、單爐產(chǎn)能、運行周期和變負荷能力等方面具有明顯優(yōu)點，有環(huán)保和資源綜合利用方面優(yōu)勢，具有技術(shù)發(fā)展前景，但設(shè)備投資較大，目前國內(nèi)還沒有比較成熟的技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗；Texaco、LurgiLurgiTexaco激流程特別適用于合成氨、甲醇生產(chǎn)，是目前合成氨、甲醇生產(chǎn)優(yōu)選工藝。凈化工藝氣化裝置產(chǎn)生的粗煤氣中除含H

、CO2

外，還有少量COS、HS、2 2CH 及微量的、4

等。硫化物、氯和重金屬鎳等會引起甲醇合成催化劑中3

S、COS、CO2

等酸性氣體。煤氣凈化工藝主要有低溫甲醇洗技術(shù))聚乙二醇二甲醚法極大的特性，分段選擇性地吸收原料氣中的H

S、CO2

及各種有機硫等雜質(zhì)，2低溫甲醇洗工藝有林德和魯奇兩種，二者基本原理沒有根本區(qū)別，且技術(shù)都很成熟，只是在工藝流程設(shè)計、設(shè)備設(shè)計和工程實施上各有特點。 NHD 法是化集團研究院和天辰化學(xué)工程公司等單位聯(lián)合開發(fā)成功的新技術(shù)，屬于物理吸

S、CO2

等均有較強的吸收能力。2低溫甲醇洗工藝技術(shù)成熟可靠、氣體凈化度高，能耗較低，可將合成氣中的CO 體積分數(shù)脫至1.010-5以下，HS體積分數(shù)小于1.010-，且溶劑吸收2 2..能力大、循環(huán)量小、能耗省、價格便宜，操作費用低也是此法的優(yōu)點，缺點是要在低溫下操作，設(shè)備對低溫材料要求較高，整個工藝投資較高。NHD 技術(shù)

、HS2 2

體積分數(shù)脫至0.1%2以下，H

S體積分數(shù)小于1.010-，但對COS 吸收能力差，需增加水解裝置，2且脫硫和脫碳必須分開，使流程變得復(fù)雜，同時其溶劑昂貴，吸收能力比甲醇低，因此溶劑循環(huán)量大，操作費用較高，其優(yōu)點在于對設(shè)備無腐蝕，可采用碳鋼設(shè)備，整個工藝投資較少。甲醇合成工藝國內(nèi)外使用的甲醇合成塔主要有冷激式、冷管式、水管式、固定管板列管式和多床內(nèi)換熱式合成塔。冷激式合成塔碳轉(zhuǎn)化率和出塔甲醇濃度低，循環(huán)量大，能耗高，不能副產(chǎn)蒸汽，已基本淘汰；冷管式合成塔碳轉(zhuǎn)化率較高但僅能在出塔氣中副產(chǎn)0.4MPa的低壓蒸汽，大型裝置中很少采用；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，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，能多裝催化劑，同時可副產(chǎn)2.5MPa～4.0MPa中壓蒸汽，是大型化較理想的塔型，在國外60萬t以上大型裝置廣為采用；固定管板列管合成塔是一臺列管換熱器，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)3.0MPa～4.0MPa的中壓蒸汽，代表塔型有Lurgi公的合成塔和三菱公司套管超級合成塔，由于列管需用特種不銹鋼，因而造價最高；多床內(nèi)換熱式合成塔由大型氨合成塔發(fā)展而來，目前氨合成塔均采用三床四床內(nèi)換熱式合成塔。大型裝置不宜選用冷激式和冷管式塔；目前列管式合成塔國內(nèi)用得最多，但價格昂貴；大規(guī)模生產(chǎn)宜采用水管式合成塔、多床內(nèi)換熱式合成塔和固定管板的列管式合成塔，串塔流程或雙級流程中也可采用兩種塔型組合。精制工藝將粗甲醇氣體送入精制塔精制，一般采用2～3個精餾塔，從后一個塔上取出純甲醇，含量為99.85%。甲醇精餾工藝，有兩塔流程和三塔流程之分。者主要區(qū)別在于三塔流程多設(shè)置有一個加壓操作（壓力 ）的主精餾塔，加壓塔塔頂甲醇蒸汽冷凝熱用作常壓精餾塔塔底再沸器熱源，減少蒸汽和冷卻水消耗，目前在三塔精餾的基礎(chǔ)上又增加了回收塔，進一步回收常壓精餾塔塔底排出的含少量甲醇的廢水，提高產(chǎn)品收率并減少廢水污染物產(chǎn)生量。二塔工藝流程簡單、裝置投資省，但能耗高；三塔流程相對較長，但操作能耗較雙塔工藝低，從能耗和投資綜合考慮，大、中型規(guī)模生產(chǎn)三塔流程工藝具有優(yōu)越性，同時三塔精餾工藝環(huán)保效益優(yōu)于二塔。甲醇生產(chǎn)的發(fā)展趨勢20程控制與優(yōu)化，產(chǎn)品市場及與其他化工產(chǎn)品聯(lián)合生產(chǎn)等各方面都有新的突破與進展。主要趨向為:1）原料路線多元化甲醇生產(chǎn)的原料大致有煤、石油、天然氣和含氫氣、一氧化碳或二氧化碳的工業(yè)廢氣等。20世界從50年代開始，天然氣逐步成為制造甲醇的更主要原料，因為它簡化了流程，便于輸送，降低了成本，目前世界甲醛總產(chǎn)量中約有70%左右是以天然氣為原料的。隨著我國經(jīng)濟社會持續(xù)快速發(fā)展，必須調(diào)整煤氣油使用結(jié)構(gòu)，以緩解能源緊張。但2007年8月31日經(jīng)國務(wù)院同意，發(fā)改委..頒發(fā)了發(fā)改能源【2007】2155號《天然氣利用政策》，明確規(guī)定禁止新建或擴建以天然氣為原料生產(chǎn)甲醇。所以今后的一段時期，我國仍將以煤作為生產(chǎn)甲醇的主要原料。如何有效地開發(fā)煤炭資源，這是個從未中斷過的研究課題，煤UGIK-T干煤粉、Texaco漿、灰融聚煤氣化技術(shù)的開發(fā)均取得進展，并都在工業(yè)上得到使用。從長遠的戰(zhàn)略觀點來看，世界上煤的儲藏量遠遠超過天然氣和石油，我國情況更是如此，將來以煤制取甲醇的原料路線終將占主導(dǎo)地位。2）生產(chǎn)規(guī)模大型化甲醇生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢之一是單系列、大型化。由于高壓設(shè)備尺寸的限制205060di1000-1500td多段冷激型甲醇合成塔單塔生產(chǎn)能力可達2500t/。隨著油汽輪機驅(qū)動和燃氣輪機驅(qū)動的大型離心壓縮機研制成功，為合成氣壓縮機、循環(huán)機的大型化提供了條件。國內(nèi)的甲醇裝置的規(guī)模偏小，今后必須不斷創(chuàng)造條件，增大單系列甲醇裝置的生產(chǎn)規(guī)模。規(guī)模擴大后,可降低單位產(chǎn)品的投資和成本。節(jié)能降耗系統(tǒng)化甲醇成本中能源費用占較大比重，目前，甲醇生產(chǎn)的技術(shù)改進重點放在采用低能耗工藝、充分回收與合理利用能量等方面。主要方向是研制性能更好的轉(zhuǎn)化與合成催化劑，降低甲醇合成壓力，開發(fā)新的凈化方法，降低燃料消耗，采用節(jié)能型精餾工藝與設(shè)備，高、中、低位熱能的合理配置與低位熱能的合理使用等措施。充分回收系統(tǒng)的熱量,以驅(qū)動壓縮機及鍋爐給水泵、循環(huán)水泵的透平,實現(xiàn)熱能的綜合利用。還可以采用新型副產(chǎn)中壓蒸汽的甲醇合成塔,降低能耗。采用節(jié)能技術(shù),如氫回收技術(shù)、預(yù)轉(zhuǎn)化、工藝冷凝液飽和技術(shù)、燃燒空氣預(yù)熱技術(shù)等,降低甲醇消耗。過程控制智能化展。化工過程優(yōu)化控制在甲醇生產(chǎn)中得到推廣與應(yīng)用。進一步提高自控水平，對發(fā)展我國甲醇工業(yè)很有意義。生產(chǎn)工藝聯(lián)產(chǎn)化產(chǎn)甲醇，目前已投產(chǎn)的有乙炔尾氣制甲醇、乙炔裂解廢氣制甲醇等]國內(nèi)甲醇生產(chǎn)分析國內(nèi)甲醇生產(chǎn)始于1957年，以小甲醇起家。2004年全國生產(chǎn)能力已超過置。9100221998～2005..年均增長率為1998-20022003、20042005甲醇需求旺盛、價格高，開工率上升到近年來的高峰，達到62％、73％和77％。國內(nèi)甲醇裝置開工率低的主要原因是我國聯(lián)醇裝置產(chǎn)能約占總產(chǎn)能的50％左右，多數(shù)聯(lián)醇裝置規(guī)模小、產(chǎn)品成本高、缺乏競爭力，造成開工嚴重不足。近年來因甲醇利潤高，投資者對大型甲醇項目十分關(guān)注，特別是煤產(chǎn)地和天然氣產(chǎn)地，在積極研究建設(shè)大型甲醇項目的可能，有的已經(jīng)開工建設(shè)。據(jù)不4000kt2008競爭能力的小型甲醇裝置將逐步淘汰的發(fā)展趨勢，2008年，國內(nèi)實際甲醇生產(chǎn)。1.5本次設(shè)計的目的和意義甲醇作為主要的化工原料，發(fā)展甲醇工業(yè)對我國經(jīng)濟發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義

我國的資源現(xiàn)狀是：富煤貧油少氣，而且煤制甲醇的合成技術(shù)很成熟。隨著石油和天然氣價格的迅速上漲，煤制甲醇更加具有優(yōu)勢。煤制甲醇的方法在我國注定將來占主導(dǎo)地位。本設(shè)計遵循“工藝先進、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)計一座年產(chǎn)60萬噸煤制甲醇的生產(chǎn)車間。通過完成設(shè)計，以知道甲醇的用途，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 ..2設(shè)計要求及設(shè)計依據(jù)設(shè)計題目0年煤制甲醇初步工藝設(shè)計”。設(shè)計原則本課題遵循以下設(shè)計原則和指導(dǎo)思想：定最佳方案；耗和生產(chǎn)成本，提高項目經(jīng)濟效益和社會效益；主體工程與環(huán)境保護、勞動安全和工業(yè)衛(wèi)生同時考慮，以減少“三環(huán)境的不良影響和對職工及周邊居民健康的危害。設(shè)計要求查閱有關(guān)甲醇生產(chǎn)技術(shù)、煤制備甲醇等方面的文獻，寫出文獻綜述；60/年煤制甲醇初步生產(chǎn)工藝流程；工藝計算及主要設(shè)備設(shè)計計算；2撰寫本科畢業(yè)論文。設(shè)計依據(jù)甲醇生產(chǎn)技術(shù)手冊；西安建筑科技大學(xué)化工教研室下發(fā)的“本科畢業(yè)設(shè)計（論文）書”；中華人民共和國煤、甲醇行業(yè)標準；中華人民共和國化工行業(yè)標準；GB150-1998；錢頌文.熱換熱器設(shè)計手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002；常用化工單元設(shè)備設(shè)計.華南理工大學(xué)出版社，2006；社，2004...3初步工藝設(shè)計工業(yè)上煤制甲醇的成熟生產(chǎn)方法是：煤要先氣化生成原料氣，接下來經(jīng)過變換保證氫碳比，再凈化除去雜質(zhì)，然后合成甲醇，最后按要求純度進行精60工段、煤氣變換工段、煤氣凈化工段、甲醇合成工段和甲醇精制工段等五個工段進行設(shè)計。煤氣化工段煤氣化主要是指煤在特定設(shè)備內(nèi)，在一定溫度及壓力下使沒中有機質(zhì)與氣化劑（如蒸汽、氫氣或氧氣）發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，將固體煤轉(zhuǎn)化為含有一氧化碳（CO）、氫氣(H2

）等可燃氣體以及二氧化碳（CO4

）、氮氣2（N）等非可燃氣體的過程。煤氣化主要通過煤氣發(fā)生爐進行轉(zhuǎn)換而實現(xiàn)。這2其中，煤氣化的主要任務(wù)是制得原料氣。煤的選用煤是由古代植物轉(zhuǎn)變而來的大分子有機化合物。煤中除了含有碳、氫、擇標準要考慮以下幾個方面：水分。煤中的水分是指煤所含有的游離水（上的水）、吸附水（凝膠水、表面吸附水、毛細孔吸附水和礦物質(zhì)結(jié)晶水）體產(chǎn)率降低。氣化過程中水蒸氣帶出的熱量增加，煤消耗定額增加。如下：原料消耗定額和甲醇的合成能力；氣化劑均勻分布，爐況會逐步惡化，嚴重時滅爐打靶。且易沉積在管道、設(shè)備填料和羅茨機轉(zhuǎn)子和機內(nèi)殼上，更嚴重時，會沉積在一段壓縮機入口管邊和活門上，影響輸氣量，給生產(chǎn)帶來極大不利。在。在氣化的過程中硫變成硫化氫和有機硫存在于煤氣中，對設(shè)備會產(chǎn)生腐蝕，并使催化劑中毒。故原料其中硫含量越低越好。5.化學(xué)活性。煤的化學(xué)活性是指其與氣化劑如氧、水蒸氣、二氧化碳反應(yīng)的能力?；瘜W(xué)活性高，有利于氣化能力和氣體質(zhì)量的提高[19]。此次設(shè)計采用煤氣化的技術(shù)，綜合考慮各方面因素，采用的原料煤為長焰..煤[20]，長焰煤屬于低灰低硫的低變質(zhì)煤種，常被用作化工用煤，組分見下表：表3-1入爐長焰煤的元素分析（%）項目碳(C)氫項目碳(C)氫(H)氧(O)氮(N)硫(S)灰(A)水分(M)合計空氣干燥78.723.425.170.831.357.762.75 100煤氣化過程從節(jié)能及效率方面考慮，一般煤氣化技術(shù)多采用自熱法，即氣化過程所需的熱量由燃燒部分煤炭過程產(chǎn)生的熱量所提供。氣化爐中的氣化反應(yīng)所包含的類別較多。煤的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其中含有CHO的主要元素C氧化反應(yīng)

=CO2

(1) 2

=2CO(2) 2

=2CO2

(3)2上述反應(yīng)均為放熱反應(yīng)。還原反應(yīng)

=2CO (4) 2

O=CO+H2

(5)2C+2H

O=CO2

+2H2

(6)其中，式（4）稱為

還原反應(yīng)，該反應(yīng)屬于較強吸熱反應(yīng)，需在高溫2條件下才能進行；式（5）、（6）是制造水煤氣的主要反應(yīng)，也稱為水蒸氣分解反應(yīng)。反應(yīng)生成的CO可進一步和水蒸氣發(fā)生如下反應(yīng)：CO+H

O=CO +H2 2

(7)該反應(yīng)稱為CO 變換反應(yīng)，也稱為均相水煤氣反應(yīng)或水煤氣平衡反應(yīng)，為放熱反應(yīng)。在有關(guān)工藝過程中，為了把CO 全部或部分轉(zhuǎn)化為H2這個反應(yīng)來加以實現(xiàn)。3．甲烷生成反應(yīng)

，往往利用煤氣中的甲烷，一部分由煤中揮發(fā)物經(jīng)熱分解而得到，另一部分是氣化爐內(nèi)的碳與煤氣中的氫氣反應(yīng)以及其他產(chǎn)物之間的反應(yīng)的結(jié)果。C+2H

=CH2 4CO+3H

=CH2

+HO4 22CO+2H

=CH2

+CO4 2CO2

=CH2

+2HO4 2上述甲烷生成反應(yīng)，均屬于放熱反應(yīng)類型。本設(shè)計采用GE水煤漿加壓氣化技術(shù)[21]，即德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)。德士古加壓水煤漿氣化技術(shù)是一種以水煤漿為進料、氧氣為氣化劑的加壓氣流床并流氣化工藝，屬于氣流床濕法加料、液態(tài)排渣的加壓氣化技術(shù)。具有生產(chǎn)能力大；碳轉(zhuǎn)化率高，達96~98%，排水中不含焦油、酚等污染物，煤氣質(zhì)量好，有效氣（CO+H

）高達80%左右，甲烷含量低，適宜做合成氣等優(yōu)點，是2較成熟的煤氣化技術(shù)，缺點是專利費用高，噴嘴的使用壽命較短，前期投資大等。氣化工藝原理制漿原理煤制備高濃度水煤漿工藝是針對原料煤的礦物特性和水煤漿產(chǎn)品質(zhì)量要求，采用“分級研磨”的方法，能夠使煤漿獲得較寬的粒度分布，從而..預(yù)處理工段來的碎煤加入料斗中，料斗中的煤經(jīng)過煤稱重給料機送入粗磨煤機。稀釋攪拌桶。所用沖洗水直接來自生產(chǎn)水總管，這里我們不考慮其儲存和運輸。添加劑從添加劑槽中通過添加劑泵送到粗磨煤機中。在磨煤機上裝有控制水煤漿pH值和調(diào)節(jié)水煤漿黏度的添加劑管線。經(jīng)過細漿制備系統(tǒng)后的細漿通過泵計量輸送到磨煤機。破碎后的煤、細漿、添加劑和水一同按照設(shè)定的量加入到粗磨煤機入口入一定比例的水進行稀釋攪拌，配制成濃度約為40%的煤漿，然后又泵送至磨礦，細磨煤機磨制后的煤漿自流入旋振篩，除去大顆粒后的細漿用泵送入磨煤機。制漿單元的水煤漿制備工藝是以長焰煤為原料，采用分級研磨方法通過粗、細磨煤機上制備出氣化水煤漿。2.氣化工藝原理以及碳的氣化等一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)過程。最后，生產(chǎn)以一氧化碳、氫飽和蒸汽進入煤氣冷卻凈化系統(tǒng)。氣化爐內(nèi)的氣化過程包括：干燥（水煤漿中的水氣化）、熱解以及由熱解1）裂解區(qū)和揮發(fā)分燃燒區(qū)

制漿的反應(yīng)。2這一區(qū)域的氧濃度高，所以揮發(fā)物實現(xiàn)的是完全燃燒過程，同時產(chǎn)生大量熱量。燃燒-氣化區(qū)這一區(qū)域內(nèi)，脫去揮發(fā)物的煤焦，一方面可與殘余的氧反應(yīng)（產(chǎn)物是 CO

的混合物），另一方面煤焦與水蒸氣和二氧化碳反應(yīng)可生成CO和H，2 2CO

又可以在氣相中與殘余的氧反應(yīng)，產(chǎn)生更多的熱量。2氣化區(qū)燃燒物進入氣化區(qū)后，發(fā)生下列反應(yīng)：煤焦和CO

反應(yīng)，煤焦和水蒸氣的2反應(yīng)，甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)和水煤漿轉(zhuǎn)化反應(yīng)，較大的綜合反應(yīng)如下：CH nn m 2

nCO m/2H2CH nOn m

nCO m2..CH4C2HCH4C2H2CH 4m2nCO2m/2H2C CO22COCHHO4 2CO3H2COHO2CO2H2

（一般在74%以上）和少量的水蒸氣及2CO2

S等，以上這些反應(yīng)會因煤漿濃度不同氣體成分也會有所不同；在相2同的反應(yīng)條件下，煤漿濃度越高，一氧化碳加氫的濃度會越高。其主要原因在于水煤漿中的水在氣化反應(yīng)過程要消耗大量的熱，這部分熱量要看煤完全燃燒

的量為66%。2氣化爐為一直立圓筒形鋼制耐壓容器，爐膛內(nèi)壁襯以高質(zhì)量的耐火材料，以防熱渣和煤氣的侵蝕。氣化爐近似絕熱容器，故熱損失很少。氣化爐內(nèi)部無結(jié)構(gòu)件，維修簡單，運行可靠性高。氣化工藝流程氣化工藝流程包括煤漿制漿和輸送系統(tǒng)、氣化和廢熱回收系統(tǒng)、粗煤氣洗滌系統(tǒng)、鎖斗系統(tǒng)[22]，具體工藝流程圖見圖3-1。煤漿制漿和輸送系統(tǒng)由煤儲運系統(tǒng)來的小于6mm 的碎煤進入煤倉后，經(jīng)帶式稱重給料器稱重入磨煤機，添加劑則由泵送至磨煤機中。工藝水由磨煤機給水泵加壓經(jīng)磨機給水閥來控制并送至磨煤機，煤、工藝水和添加劑一同送入磨煤機中研磨成一定粒度分布的濃度約為 53.4%的合格水煤漿。水煤漿經(jīng)滾筒篩濾去3mm 以上的大顆粒后，溢流到磨煤機出料槽中，磨煤機出料槽泵送至煤漿槽。磨煤機出料槽和煤漿槽均設(shè)有攪拌器，使煤漿始終處于均勻懸浮狀況。氣化和廢熱回收系統(tǒng)來自煤漿槽的水煤漿，由高壓煤漿泵加壓經(jīng)煤漿切斷閥送至噴嘴的環(huán)隙。在氣化爐結(jié)構(gòu)中，噴嘴是關(guān)鍵設(shè)備。噴嘴結(jié)構(gòu)直接影響到霧化性能，并進一步影響氣化效率，還會影響耐火材料的使用壽命，噴嘴的良好設(shè)計可把能量從霧化介質(zhì)中轉(zhuǎn)移到煤漿中去，為氧氣和煤漿的良好混合提供有利條件。要求噴嘴能以較少的霧化劑和較少的能量實現(xiàn)霧化，并具有結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，使用壽命長等性能。本設(shè)計采用的噴嘴是三套管式，中心管導(dǎo)入15%氧氣，內(nèi)環(huán)隙導(dǎo)入煤漿，外環(huán)隙導(dǎo)入85%氧氣，以促使氧、碳的反應(yīng)完全。空分裝置送來的純度為99.6%備投料前打開氧氣手動閥，由放空閥送至氧氣消音器放空。投料后，由氧氣調(diào)節(jié)閥控制氧氣流量并分別進入主燒嘴的中心管、外環(huán)隙。水煤漿和氧氣在工藝燒嘴中充分混合霧化后進入氣化爐的燃燒室中，在約4.0MPa1200℃CO

為有效成分的粗煤氣。2粗煤氣和熔融態(tài)灰渣在氣化爐中一起向下移動，經(jīng)過均勻分布激冷水的激冷..環(huán)。粗煤氣的冷卻方法本設(shè)計采用間接冷卻法，及采用廢熱鍋爐的間接冷卻法，在氣化爐底下部直接安裝輻射式冷卻器（廢熱鍋爐），粗煤氣將熱傳給水冷壁管而被冷卻至700經(jīng)閉鎖渣斗排出。輻射式冷卻器的水冷壁管內(nèi)產(chǎn)生高壓蒸汽，做動力和加熱用。離開輻射冷卻器的煤氣導(dǎo)入對流冷卻器進一步冷卻至 300℃左右，同時收顯熱和生產(chǎn)蒸汽。原煤氧氣輸送 煤氣裝置軟水煤倉水+添加劑

對流 氣體式廢 洗滌熱鍋 器 水爐輻射式廢熱鍋爐煤漿槽

沉淀器煤漿泵渣鎖灰渣泵渣圖3-1 德士古氣化工藝流程圖粗煤氣洗滌系統(tǒng)從對流冷卻器出來的粗煤氣與水蒸氣混合進入氣體洗滌塔，沿下降管進入塔底的水域中，合成氣向上穿過水層，大部分固體顆粒沉降到塔底部并與粗煤氣分離。上升的粗煤氣沿下降管和導(dǎo)氣管的環(huán)隙，向上穿過四塊沖擊式踏板，與變換送來的冷凝液逆向接觸，洗滌掉剩余的固體顆粒，粗煤氣在洗滌塔頂部經(jīng)過絲網(wǎng)除沫器，除去夾帶氣體中的霧沫，然后離開洗滌塔進入變換工序。粗煤氣水氣比應(yīng)控制在1.4~1.6之間，含塵量小于1mg/m3（標準狀態(tài)）。在洗滌塔出口管線上設(shè)有在線分析儀，分析合成氣中CH等組分含量。

、O、CO、CO、H4 2 2 2洗滌塔底部的黑水經(jīng)黑水排放閥排入高壓閃蒸罐處理。灰水槽中的灰水由高壓灰水泵加壓，經(jīng)換熱器預(yù)熱后進入洗滌塔，又洗滌塔的液位控制閥將洗滌塔的液位控制在60%。從洗滌塔中下部抽取的灰水，由激冷水泵加壓作為激冷水進入洗滌塔的洗滌水。鎖斗系統(tǒng)..廢熱鍋爐底部的渣和水，在收渣階段經(jīng)鎖斗收渣閥、鎖斗安全閥后，進入鎖斗。鎖斗安全閥處于常開狀態(tài)。鎖斗循環(huán)泵從鎖斗頂部抽取相對潔凈的水送回激冷室底部，幫助將渣沖入鎖斗。鎖斗循環(huán)分為泄壓、清洗、排渣、充壓、收渣五個階段。循環(huán)時間一般為30min，可以根據(jù)具體情況調(diào)整。鎖斗循環(huán)過程為：鎖斗泄壓閥打開，開始泄壓，鎖斗內(nèi)壓力泄至渣池。泄壓后，泄壓管線清洗閥打開清洗泄壓管線，清洗時間到后，清洗閥關(guān)閉。鎖斗沖洗水閥和鎖斗排渣閥及泄壓管線清洗閥打開，開始排渣。當沖洗水罐液位低時，鎖斗排渣閥、泄壓管線清洗閥和沖洗水閥關(guān)閉。鎖斗充壓閥打開，用高壓灰水泵送來的灰水開始為鎖斗進行充壓。當氣化爐與鎖斗之間壓差（<180KPa）低時，鎖斗收渣閥打開，鎖斗充壓閥關(guān)閉，鎖斗循環(huán)泵進口閥打開，鎖斗循環(huán)泵循環(huán)閥關(guān)閉，鎖斗開始收渣。鎖斗積滿渣后，鎖斗開始下一次循環(huán)，鎖斗循環(huán)泵循環(huán)閥打開，鎖斗循環(huán)泵進口閥打開，鎖斗重新進入泄壓步驟。如此循環(huán)進行。從灰水槽來的灰水，由低壓灰水泵加壓，經(jīng)冷卻器冷卻后，送入鎖斗沖洗水罐以作為鎖斗排渣時的沖洗水。鎖斗排出的渣水則排入渣池。煤氣變換工段煤氣變換的主要作用是調(diào)整氫碳比例和有機硫轉(zhuǎn)化為無機硫，第一部分是為了獲得合適的比例供合成段合成，第二部分是為了下一步脫硫，目的是回收有價元素，保護環(huán)境。煤氣變換原理煤氣變換主要將部分原料氣與水蒸氣在一定條件下經(jīng)變換催化劑作用以獲得氫氣，其化學(xué)反應(yīng)式如下CO H

O CO H2 2

H 反應(yīng)平衡無影響，若降低溫度或提高氣水比則有利于反應(yīng)平衡向右移動。本設(shè)計由于CO 含量較高，故選用新型多段中溫變換工藝，中變爐內(nèi)裝三段催化劑床層,其中上面兩段裝中變催化劑，下段裝耐硫低變催化劑。中變催化劑采用的是鐵鉻系催化劑，主要組分為三氧化二鐵和助催化劑三氧化二鉻。三氧化二鐵含量約70%~90%，三氧化二鉻含量約7%~14%，另外還含有少量化鉀，氧化鎂和氧化鈣等物質(zhì)。三氧化二鐵還原成四氧化三鐵后，能加速變換反應(yīng)；三氧化二鉻能抑制四氧化三鐵再結(jié)晶，阻止催化劑形成更多的微孔結(jié)構(gòu)，提高催化劑的耐熱性能和機械強度，延長催化劑的使用壽命；氧化鎂能增強催化劑的耐熱和抗硫性能；氧化鉀與氧化鈣均能提高催化劑的活性。新型耐硫低變催化劑是將活性組分C-MO

,N-MO i

等負載在載體上組成的,載體選用Al2

，并加人堿金屬助催化劑以改善低溫活性。耐硫低變催化劑的3優(yōu)點為:有很好的低溫活性，使用溫度低，且活性溫度范圍寬 一NH、HCN、CH等對它的活性均無影響。3)3 66..后強度更增加50%以上，使用壽命長。4)可再硫化，以CS2降低后可通過硫化來恢復(fù)。

作硫化劑，當活性經(jīng)變換工段，凈化工段后，氫碳比應(yīng)控制在2.05~2.15之間。由于來自氣化爐的原料氣成分較為復(fù)雜，因此，反應(yīng)過程中不可避免地會包含其他副反應(yīng)過程。甲烷化反應(yīng)原料氣與氫氣在此反應(yīng)工段中發(fā)生的甲烷化副反應(yīng)主要包括：CO+H

=C+H O2 2CO+3H

=CH2

+HO4 2CO2

=CH2

+2HO4 2這些反應(yīng)會與在煤氣化反應(yīng)工段中出現(xiàn)的相關(guān)反應(yīng)有所類似。從以上反應(yīng)式可以看出，降低溫度和提高壓力會有利于甲烷組分的生成。但是，在實際生產(chǎn)過程中，由于所使用的催化劑可對反應(yīng)式CO+H

O=CO2

+H 具有很高的選擇2 2性，因此，只要選擇合適的工藝條件，這一副反應(yīng)是不會發(fā)生的。一般來說，控制反應(yīng)深度有兩種措施：1）（一般>400℃），可能會引起甲烷化副反應(yīng)，因此，水氣比的選取要以保護床層熱點溫度不高于400℃為宜（水氣比在400℃）；2）控制催化劑的裝填量。CO的分解CO 式如下：2CO C CO2反應(yīng)過程中生成的游離碳極易附著在催化劑表面，將活性組分覆蓋，導(dǎo)致催化劑活性降低甚至失活，同時也白白消耗一部分 CO，因此這一副反應(yīng)必須盡量避免。該反應(yīng)過程屬于放熱反應(yīng)，且反應(yīng)前后氣體體積變小。采用增加壓力或降低溫度的措施，將有利該反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行；另外，變換催化劑的組成與反應(yīng)時氣體中的水蒸氣含量會對CO 的分解有較大影響作用。有相關(guān)驗結(jié)果顯示，200~500℃條件下，CO 的分解反應(yīng)速度很慢，而在較高的蒸汽情況下，也不會發(fā)生析碳反應(yīng)；但在低蒸汽比及高溫條件下，則有利于析碳反應(yīng)進行。變換工藝流程水煤氣先進入飽和熱水塔，與130-140℃的熱水逆流接觸，煤氣被加熱、IIIII170℃左右。II溫3-2：..

81 2 3 4 5 6 7CS2變換氣飽和熱水塔 2-增濕器 3-第一熱交換器 4-第二熱交換器5-變換爐 6-增濕器 7-蒸汽過熱器 8-電加熱器圖3-2水煤氣變換流程圖煤氣凈化工段離和回收；另一方面，雜質(zhì)氣體的存在，也提高了氣體輸送裝置的能耗。因關(guān)鍵步驟之一。煤氣凈化方法傳統(tǒng)的脫硫方法水煤氣中硫化物主要包括兩類：一是無機硫化物，主要為

S，占總硫含2量的90%以上，二是有機硫化物，約占總硫含量的 10%，主要包括硫氧化碳（COS）、少量二硫化碳

），極少量硫醇、硫醚和噻吩等。2煤氣經(jīng)過脫硫，總硫含量要求低于0.1ug/。要達到如此嚴格的要求，脫硫需要分多段、分步驟進行，因為某種單一的脫硫方法無法達到這樣的要求。按照脫硫劑的狀態(tài)可以將脫硫方法分為干法和濕法兩大類干法脫硫干法脫硫是指脫硫劑為固體，通過選擇性吸附或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，來脫除煤氣中的硫化物，主要包括活性炭法、氧化鋅法、氧化鐵法、氧化錳法、分子篩法、加氫轉(zhuǎn)化法、水解轉(zhuǎn)化法、離子交換樹脂法等。干法脫硫的主要優(yōu)勢是工藝簡單而技術(shù)成熟，脫硫效率高、操作簡便、設(shè)備簡單、易于維修，絕大部分干法脫硫劑可同時去除H

S和有機硫。而其缺點2主要是脫硫劑的硫容量較低、脫硫劑再生和硫磺回收空難、反應(yīng)速度慢而設(shè)備龐大、無法進行連續(xù)操作。因此無法直接進行大量脫硫，通常不單獨使用，而是與濕法脫硫相結(jié)合，作為二級脫硫使用。..濕法脫硫濕法脫硫是采用溶液吸收劑，選擇性吸收硫化物的方法。其主要優(yōu)勢在較低的硫含量，可在濕法脫硫的流程后串聯(lián)干法，使整個流程經(jīng)濟合理。濕法脫硫的脫硫劑應(yīng)盡可能滿足如下條件：硫化氫在脫硫劑中溶解度大，硫化氫在脫硫劑上平衡分壓降低；有效地選擇性吸收硫化氫；副反應(yīng)少；易于再生和回收；對設(shè)備腐蝕較??；來源易得且成本較低；流程操作簡單。濕法脫硫根據(jù)溶液的吸收和再生性質(zhì)不同，可分為三類，分別是化學(xué)吸收法、物理吸收法和物理-化學(xué)吸收法。傳統(tǒng)的脫碳方法煤氣化制得的甲醇合成原料氣中，二氧化碳作為一種副產(chǎn)物，本身含量是過剩的，在變換工段，部分一氧化碳又轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸?，從而使合成氣碳氫比降低，這對后續(xù)甲醇合成過程是不利的，脫碳的方法也可分為干法脫碳和濕法脫碳。干法脫碳干法脫碳是在低溫、高壓條件下，利用空隙率大的固體吸附劑選擇性的吸收二氧化碳，而在高溫、低壓下二氧化碳脫附，吸收劑再生常用的吸附劑包括活性炭、活性氧化鋁、硅膠、分子篩等。具體方法包括變溫吸附和變壓吸附。干法脫碳的優(yōu)勢在于，固體吸附劑使用壽命長，無需消耗溶劑，運行成本低。濕法脫碳濕法脫碳通常是指在溶液中對二氧化碳進行吸收。同濕法脫硫類似，分為化學(xué)吸收法、物理吸收法和物理-化學(xué)吸收法。新型脫硫脫碳方法2050]采用低溫甲醇為吸收溶劑，在低溫下對多種酸性氣體均有良好的溶解性，不僅應(yīng)用于煤制甲醇過程中，也在合成氨、羰基合成、城市煤氣、天然氣脫硫、工業(yè)制氫氣等過程中進行二氧化碳和硫化氫的脫除。低溫甲醇洗法的主要優(yōu)點是，可綜合脫除合成原料氣中多種雜質(zhì)，在30~70℃下，對硫化氫、二氧化碳、有機硫、氨、氰化氫、一氧化氮、芳香烴、石蠟、部分飽和烷烴等均可進行吸收，高濃度的二氧化碳和硫化氫可分別進行回收；氣體凈化度較高，硫含量可降低至0.1mg/m以下，二氧化碳含量可降至10mg/m以下；二氧化碳和硫化氫在甲醇中溶解度高，溶劑循環(huán)量較??；甲醇熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性均較好，對管道和設(shè)備無腐蝕，操作費用低。其不足之處是工藝流程較長，甲醇具有一定毒性，整個過程生產(chǎn)設(shè)備安裝及運行都需嚴防泄露發(fā)生，以及廢水需要進行處理；在低溫下操作對鋼材也有一定要求需使用低溫鋼材。此外，為提高換熱效率，某些換熱器需采用價格較高的繞管式換熱器。在低溫下，甲醇對酸性氣體二氧化碳、硫化氫、硫氧化碳等均有較大的溶解度，而對一氧化碳、氫氣、氮氣等則溶解度很小。由于硫化氫和甲醇均有極性且極性接近，因此硫化氫在甲醇中溶解度較大，而其他有機硫在甲醇中溶解度也較大，使得低溫甲醇洗可同時脫除合成原料氣中的各種硫化物。..當原料氣中同時含有硫化氫和二氧化碳時，因硫化氫在甲醇中的溶解度高于二氧化碳，且其吸收率也遠大于二氧化碳，相同條件下吸收速率約是二氧化1010%~15%。硫化氫和二氧化碳在甲醇中溶解是一個放熱過程，由于兩者在甲醇中溶解度較大，在氣體吸收過程中，甲醇的溫度會有所升高，因此為維持吸收效果，需要不斷將熱量轉(zhuǎn)移出去。甲醇的純度對吸收效果有較大影響，其中主要影響因素是水含量。水的存在將降低甲醇的吸收能力。因此，一般甲醇貧液要求水含量在1%以下。甲醇對雜質(zhì)氣體的吸收進行到一定程度后，需要對甲醇富液進行再生，方法主要是減壓、汽提和熱再生。洗滌塔的甲醇富液，在減壓至 2.0MPa左后，由于各種氣體在甲醇中的溶解度不同，一氧化碳和氫氣首先閃蒸出來并回收，然后甲醇再進入閃蒸塔，進一步閃蒸出二氧化碳，進行回收利用。氣提則是在氣相中通氮氣，使二氧化碳分壓降低，有利于二氧化碳的解析，氮氣量越大，二氧化碳解吸效果越好。熱再生主要是通過加熱，使硫化氫和殘留的二氧化碳全部解吸，再生度很高。實際生產(chǎn)中，采用分級減壓膨脹的再生方法，首先減壓使一氧化碳和氫氣解吸并回收，然后繼續(xù)減壓使大量二氧化碳解吸，得到純度較高的二氧化碳氣體，再進一步通過減壓、氣提和熱再生使硫化氫解吸出來，然后送入脫硫工序，氧化為硫磺并回收。結(jié)合傳統(tǒng)的脫硫脫碳方法和低溫甲醇法洗脫硫脫碳各自的優(yōu)缺點相比較：傳統(tǒng)的方法分兩步進行脫硫脫碳，工藝繁瑣；低溫甲醇洗法可以一次性脫硫脫碳，且甲醇為本工藝的最終產(chǎn)品，來源方便。綜合考慮，本設(shè)計選擇用的脫硫脫碳法為低溫甲醇洗滌法。工藝流程概述低溫甲醇洗滌法的工藝流程主要包括煤氣冷卻和凈化、甲醇洗滌循環(huán)、甲醇再生以及甲醇儲槽系統(tǒng)，工藝流程見圖3-3。下面逐個介紹工藝流程：煤氣冷卻和凈化粗煤氣（2.81MPa37℃）進入低溫甲醇洗工段首先在1號分離器進行一0℃8℃，冷崗位送來的

S吸收塔給料泵輸送來的噴淋甲醇來降2低粗煤氣冰點。在粗煤氣分離器分離下的煤氣水、冷凝液進入煤氣水系統(tǒng)。（含有甲醇和煤氣冷凝液）

S吸收塔下段10塊塔盤進行2脫除煤氣中氣態(tài)輕油和高沸點碳氫化合物等雜質(zhì)。然后進入塔上段81塊塔盤脫

S和COS等有機硫。脫硫煤氣進入二氧化碳吸收塔，分三段進行2脫除二氧化碳，煤氣得到凈化，得到凈化氣產(chǎn)品。凈化氣中含 CO2

應(yīng)小于20ml/m，甲醇應(yīng)小于 150ml/m，2.49MPa、27℃的凈化氣送到甲烷分離工序進一步脫甲烷。..凈化氣硫化氫吸收塔粗煤氣

二氧 二化碳 化吸收 閃蒸塔 塔

二氧化硫產(chǎn)品2 硫化 熱氫濃 再縮塔 生塔

硫回收1 3 4排出 硫回收脫鹽水 二氧脫鹽水 二氧化碳預(yù)洗5共尾氣閃蒸沸洗滌塔塔塔6 7洗滌水泵 生化處理1-甲醇循環(huán)冷卻器 2-氮氣冷卻器 3-貧富液換熱器 4-硫化氫富氣復(fù)熱器 5-共沸塔進料加熱器 6，7-再沸器圖3-3低溫甲醇洗滌工藝流程圖甲醇洗滌循環(huán)在甲醇洗滌過程中，從熱再生塔塔底出來的精甲醇（水含量小于0.1%）經(jīng)2.65MPa

吸收塔2106

，CO2

2

甲醇約195.8t/h經(jīng)過2HS3.4MPaH2S2

S、COS等雜質(zhì)。2HS吸收塔下部第10塊塔板上的甲醇液約6t/h提供去塔下段預(yù)洗脫除煤氣中的2H

S吸收塔上塔的另外一股甲醇經(jīng)過超濾器濾除大顆粒雜質(zhì)2S濃縮塔I段進行再生。2CO 吸收塔中、下段洗滌甲醇來源分別是：中段洗滌甲醇（主洗甲醇）來2

IV2

甲醇（CO2

在甲醇含量為5.1%），-55℃甲23.25MPa

吸收塔中部第240塊塔板處洗滌大量CO

，該甲醇循環(huán)稱為主洗甲醇。下段洗滌甲醇來源于2CO 2

在甲醇含量為17.5%），經(jīng)甲醇循環(huán)泵加2壓至2.67MPa，經(jīng)過甲醇循環(huán)冷卻器被制冷崗位送來的-41℃級冷凍氨冷卻到-35℃，進一步送到第10塊塔板處洗滌一部分CO

，該洗滌甲醇稱為粗洗甲2醇。CO

吸收塔釜2

2

S吸收塔，2516.79t/

閃蒸塔進行甲醇再生。2在洗滌甲醇再生過程，經(jīng)H

S吸收塔下塔洗滌輕油、水、奈等雜質(zhì)的富硫2

S吸收塔底部通過閥門節(jié)進入預(yù)洗閃蒸塔II段、III段減壓閃蒸，2

2

S濃縮塔II段，進行2硫化氫富集。從預(yù)洗閃蒸塔II段出來的預(yù)洗甲醇通過復(fù)熱后進入III段，脫氣后甲醇進入萃取器I段進行脫油處理。..40℃

尾氣洗滌塔中，回收塔排放氣中的殘20.65MPaII醇水混合后參加萃取輕油。I

S氣體的甲醇2水溶液經(jīng)過一個可調(diào)漏斗留到萃取器II室，然后經(jīng)過泵送到共沸塔進行輕油、HS、NH2

等氣體的氣提。萃取器的閃蒸氣進入共沸塔。3共沸塔氣提輕油、H

S、NH2

等氣體，氣提氣是由再沸器低壓蒸汽間接加熱3產(chǎn)生。從共沸塔塔頂部出來的蒸汽含甲醇、水和輕油，在塔頂水冷器中冷凝為液體。冷凝液分為兩股，一股作為共沸塔回流液，另一股送到萃取器I室參加萃取進行回收輕油。共沸塔的不凝氣進入預(yù)洗閃蒸塔I段回收甲醇蒸汽后送入HS總管。而共沸塔底部甲醇水溶液由泵送至甲醇水塔精餾塔進行最終甲醇與2水分離的甲醇脫水階段。水含量0.2%）II10t/h136℃，5.04th0.147℃，再送至生化處理。甲醇再生富硫甲醇再生

S2

S、CO2

甲醇通過閥門減壓閃蒸至-35℃，然2后送到H

S濃縮塔兩段閃蒸膨脹再生。H2

S濃縮塔的I段、II段壓力分別為2MPa和0.14MPaIIN247℃。

氣提CO

等組分，同時甲醇降溫到-2HSI2II熱閃蒸氣

尾氣洗滌塔。H2

S濃縮塔II段底部2-47℃甲醇經(jīng)過泵加壓再經(jīng)過復(fù)熱到78℃，送至熱再生塔I段閃蒸溶解在其中的CO，而閃蒸氣以此回收攜帶的甲醇，冷卻后進H2

S濃縮塔II段實現(xiàn)HS提2 2濃，而甲醇進入熱再生塔II段加熱脫氣再生。熱再生塔的氣提氣一部分靠甲醇水塔頂部甲醇蒸汽，另一部分靠再沸器的低壓蒸汽間接加熱提供。熱再生塔頂部再生出來的氣體經(jīng)過水冷器冷卻后甲醇40℃，II貧富液換熱器冷卻到

吸收塔頂部作為精洗甲醇。2熱再生塔III段的排放氣中殘留的甲醇蒸氣，經(jīng)過H

S富氣加熱器冷卻至225℃，再在H

S富氣深冷器中被制冷崗位送來的 液氨進一步冷卻至-234

S氣通過HS2 2富氣復(fù)熱器回收冷量后，一股去硫化氫管網(wǎng)，另一股作為循環(huán)氣送入H

S濃縮2HCO

S富集。2甲醇再生2..CO 2

S2

甲醇，經(jīng)過甲醇冷卻器冷卻，再2經(jīng)過閥門減壓，甲醇貧液溫度降至

閃蒸塔進行四段閃蒸再生。2I

、CO2

4

被閃蒸處理。因此在2I12

閃蒸塔IV段來的閃蒸再生甲醇送到第I212

2

產(chǎn)品氣。2經(jīng)洗滌后的閃蒸氣經(jīng)回收冷量后送至燃料氣系統(tǒng)。CO III段、段再生甲醇方法是減壓閃蒸，其壓力分別是2MPa0.24MPa0.16MPaIV

S濃縮塔II段一致。2CO IV2

吸收塔中部作為2主洗甲醇來洗滌CO

氣體，一股經(jīng)過泵提壓送至CO2

閃蒸塔I段，作為吸收2

S濃縮塔，作為再吸收液。2CO 2

S濃縮塔II段的酸性氣混合進入換熱器回收2

2

尾氣洗滌塔回收甲2

送入醇醚車間。IV段閃2氣提氣

尾氣洗滌塔回收甲醇，最后排入大氣。240℃

閃蒸塔段閃蒸出來的CO 氣換2 2熱，溫度降至段作為氣提氣。4）

IV2

S濃縮塔2當裝置在檢修時，低溫甲醇洗裝置的甲醇要排到儲槽。儲槽系統(tǒng)包括下列儲槽新鮮甲醇儲槽和主洗甲醇儲槽。新鮮甲醇儲槽接受來自罐區(qū)的甲醇。通過該甲醇儲槽，新鮮甲醇進入系統(tǒng)中，以補充正常操作的甲醇損耗。在裝置停車期間，也可用于儲存自己熱再生塔的再生甲醇。主洗甲醇儲槽用于儲存來自吸收塔和閃蒸塔的冷的富甲醇液，這個儲槽可以儲存整個系統(tǒng)的全部甲醇。甲醇合成工段來自凈化工段的合成氣，在催化劑的作用下，在合成塔內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，生成甲醇。甲醇合成是煤制甲醇工藝最重要的環(huán)節(jié)。合成原理本工藝采用低壓法甲醇合成工藝。選用Lurgi低壓法合成甲醇。Lurgi低壓法合成甲醇的主要特點如下：好，催化劑床層溫度分布均勻，可以防止銅基催化劑過熱，對催化劑壽命有利，且副反應(yīng)大大減少，允許含CO高的新鮮氣進入合成系統(tǒng)，因而單程氣體7%尺寸小，動力消耗低。催化劑加熱升溫。合成塔可以副產(chǎn)中壓蒸汽，非常合理的利用了反應(yīng)熱。..總之，Lurgi是合成塔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，材質(zhì)要求高，裝填催化劑不方便。本設(shè)計選用的合成催化劑為