【正文】 量槽 P8003A， B 回流泵 P8004A， B 進料泵 P8005A， B回流泵 氨吸收制冷流程 由凈化裝置（ NHD 脫硫脫碳工段）及醋酸裝置來的氣氨（ 15℃， ），進入本裝置，經(jīng)過冷器（ E2503）與出工段的液氨換熱，升到 ℃進入吸收器（ R2501AB、 R2502AB），被由溶液熱交換器（ E2502A， B）來的稀氨水（ 47℃）吸收為濃氨水（ 37℃）。 來自 NHD 脫硫工段的變換氣（ 182℃），進入本工段再沸器（ E2501A， B）后，再經(jīng)冷凝液分離器（ V2504A， B）后返回到變換甲烷工段，為精餾氨水提供熱源。 來自合成、凈化的循環(huán)水裝置的循環(huán)冷卻水，分別進入吸收器，冷凝器，塔頂回流冷卻器，分別移出氨的反應(yīng)熱和冷凝熱。由粗甲醇的組成通過計算可得下表： 29 表 2 粗甲醇組成 組分 百分比 產(chǎn)量 甲醇 % 二甲醚 % 高級醇（以異丁醇計） % 高級烷烴（以辛烷計） % 水 % 粗甲醇 100% 注；設(shè)計中的體積都為標準狀態(tài)下 計算方法 : 粗甲醇 =二甲醚 = %=， 高級醇（以異丁醇計） = %=， 高級烷烴（以辛烷計） = %=， 水 = %=， 合成工段 （ 1） 合成塔中發(fā)生的反應(yīng) : 主反應(yīng) CO+2H2=CH3OH （ 1） CO2+3H2=CH3OH+H2O （ 2） 副反應(yīng) 2CO+4H2=（ CH3O） 2+H2O （ 3） CO+3H2=CH4+H2O （ 4） 4CO+8H2=C4H9OH+3H2O （ 5） 8CO+17H2=C18H18+8H2O （ 6） CO2+H2=CO+H2O （ 7） （ 2） 粗甲醇的合成 工業(yè)生產(chǎn)中測得低壓時，每生產(chǎn)一噸粗甲醇就會產(chǎn)生 （標態(tài)）的甲烷，即設(shè)計中每小時甲烷產(chǎn)量為 ， 。 （ 3） 粗甲醇中的溶解氣體量 粗甲醇中氣體溶解量查表 5Mpa、 40℃時，每一噸粗甲醇中溶解其他組成如下表： 表 3 噸粗甲醇中合成氣溶解情況 氣體 H2 CO CO2 N2 Ar CH4 溶解量（ m3/t 粗甲醇） 則粗甲醇中的溶解氣體量為： H2= = m3/h 即 CO= =CO2= =N2= =Ar= =CH4= =（ 4） 粗甲醇中甲醇擴散損失 40℃時 ,液體甲醇中釋放的溶解氣中 ,每立方米含有 的甲醇 ,假設(shè)減壓后液相中除二甲醚外 ,其他氣體全部釋放出，則甲醇擴散損失 G=（ +++++） =即 ， （ 5） 合成反應(yīng)中各氣體的消耗和生成情況 表 4 弛放氣組成 氣體 CH3OH H2 CO CO2 N2 Ar CH4 組成 % % % % % % % 表 5 合成反應(yīng)中消耗原料情況 消耗項 單位 消耗原料氣組分 CO CO2 H2 N2 Ar 反應(yīng)（ 1） m3/h 31 反應(yīng)（ 3） m3/h 反應(yīng)（ 4） m3/h 反應(yīng)（ 5） m3/h 反應(yīng)（ 6） m3/h 反應(yīng)（ 7） m3/h （ ） 注：括號內(nèi)的為生成量；反應(yīng)（ 1）項不包括擴散甲醇和弛放氣中甲醇消耗的原料氣量 表 6 合成反應(yīng)中生成物情況 生成項 單位 生成物組分 CH4 CH3OH （ CH3O）2 C4H9OH C18H18 H2O 反應(yīng)（ 1） m3/h 反應(yīng)（ 3） m3/h 反應(yīng)（ 4） m3/h 反應(yīng)（ 5） m3/h 反應(yīng)（ 6） m3/h 反應(yīng)（ 7） m3/h 表 7 其他情況原料氣消耗 消耗項 單位 消耗原料氣組分 CO CO2 H2 N2 Ar CH4 粗甲醇中溶解 m3/h 擴散的甲醇 m3/h 弛放氣 m3/h % G %G % G % G % G % G 馳放氣中 m3/h % G % 32 甲醇 G 注： G為馳放氣的量， m3/h。由反應(yīng)（ 3）、（ 4）、（ 5）、（ 6）得出反應(yīng)（ 2）、（ 7）生成的 水分為； － － － 3－ 8=由于合成反應(yīng)中甲醇主要由一氧化碳合成，二氧化碳主要發(fā)生逆變反應(yīng)生成一氧化碳，且入塔氣中二氧化碳的含量一般不超過 5%，所以計算中忽略反應(yīng)（ 2）。 精餾工段 通過三塔高效精餾工藝，精甲醇的純度可達到 %，三塔精餾工藝中甲醇的收率達 97%。 稀氨水由塔底出來進入溶液熱交換器。 濃氨水由氨水泵（ P2501A、 B）加壓，經(jīng)溶液熱換熱器，與來自精 餾塔塔釜稀氨水（ 140℃）換熱，升到 114℃，進入精餾塔（ T2501A、 B）中部進行精餾。 當甲醇外運時，啟動精甲醇泵（ P9101A,B），將甲醇輸送到甲醇裝卸棧臺，通過火車鶴管進入火車槽車，通過汽車鶴管進入汽車槽車。 甲醇精餾系統(tǒng)各塔排出的不凝氣去燃料氣系統(tǒng)。常壓塔再沸器（ E8007A， B）以加壓精餾塔（ T8002）塔頂出來的甲醇氣作為熱源。 汽包（ V7001）排污，經(jīng)排污膨脹槽（ V7006）膨脹減壓后就地排放。甲醇分離器（ V7002）分離出的混合氣與新鮮氣按一定比例混合后升壓送至甲醇合成塔（ R7001）繼續(xù)進行合成反應(yīng)。 反應(yīng)放出大量的熱，通過列管管壁傳給鍋爐水，產(chǎn)生大量中壓蒸汽（ 飽和蒸汽），減壓后送至蒸汽管網(wǎng)。 低壓閃蒸槽（ V4005）底部出來的富液自流進入氣提塔（ T4002）塔內(nèi)有五層QH1 型扁環(huán)散堆 填料，溶液與氣提氮氣在填料層內(nèi)逆流接觸，此時溶液中溶解的 CO2 被氣提出來，排至大氣。進脫碳塔下塔上部的 NHD 貧液溫度為 5℃，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 富液溫度達到℃、壓力 (A)。 來自脫硫工段的脫硫氣（溫度 ℃、壓力 (A)、 CO 34%含 COS＋ H2S 80ppm）進入脫碳塔（ T4001）下塔，氣體自下而上與從下塔頂部而來的NHD 溶劑逆流接觸，下塔塔內(nèi)有三層 QH1 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。 從脫硫高壓閃蒸槽底出來的富含 H2S、 CO2的閃蒸液進入再生塔（ T3003），再生塔底部由變換氣煮沸器（ E3007）加熱，使 NHD 富液中的氣體全部解吸出來，得到約 147℃的 NHD 貧液。 從變換工段過來的變換氣（ 36℃， (A)，含 %）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 ℃進入變換氣脫硫塔（ T3001）底部，與塔內(nèi)自上而下的 0℃ NHD 溶液逆流接觸吸收絕大部分 H2S 氣體及部分 CO COS、 H2 等氣體，出脫硫塔的脫硫氣溫度為℃，含 H2S+COS80ppm，含 %，經(jīng)脫硫氣分離器（ V3002）分離掉夾帶的 NHD 溶液后，去 NHD 脫碳。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(A)去鍋爐給水加 熱器Ⅱ（ E2020），升溫至 153℃后，一部分去變換氣第二廢熱鍋爐（ E2020）產(chǎn)生 (A)低壓蒸汽 ，另一部分去發(fā)電氣廢熱鍋爐（ E2020）產(chǎn)生 (A)低壓蒸汽 ； 經(jīng)高壓鍋爐給水泵升壓到 (A)去甲醇合成系統(tǒng)；經(jīng)低壓鍋爐給水泵升壓到 (A)進鍋爐給水加熱器（ E2020），溫度升至 135℃，分成兩部分，一部分去硫回收系統(tǒng)，另一部分去變換氣第一廢熱鍋爐（ E2020）產(chǎn)生的 (A)蒸汽。 由第一水分離器（ V2020）、第四水分離器（ V2020）分離出的高溫冷凝液和來自氨吸收制冷、脫硫系統(tǒng)的冷凝液進入冷凝液閃蒸槽（ V2020），閃蒸出的閃蒸氣進入冷凝液汽提塔（ T2020），冷凝液由閃蒸槽底部排出直接送至氣化工段。自氨吸收制冷系統(tǒng)返回的變換氣，溫度 145℃，進入鍋爐給水加熱器（ E2020）后溫度降至 142℃，再進入第二水分離器（ V2020），分離出的冷凝液去冷凝液汽提塔（ T2020），分離后的變換氣進入脫鹽水加熱器Ⅰ（ E2020），加熱來自脫鹽水站的脫鹽水， 溫度降至 35℃，進入第三水分離器（ V2020），分離出的冷凝液去冷凝液汽提塔（ T2020），分離后的變換氣去脫硫系統(tǒng)。冷卻的粗煤氣進入分離器（ V1002），從分離器出來的氣體分為兩部分：一部分進入變換爐（ R1002），氣體出來后進入換熱器（ E1003），出來的氣體和另外一部分氣體混合后進入水解器，氣體出來后入分離器（ V1004），從 V1004 出來后去凈化工段；而從分離器（ V1002）下分離出的液體進入分離器（ 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。 20 固體氣化原料被碾磨為不大于 ㎜的粒度后，經(jīng)過干燥，通過濃相氣流輸入系統(tǒng)送至燒嘴。 綜上所述，填料塔使用較普遍，技術(shù)非常成熟，所以設(shè)計選用了填料塔。塔總高一般為浮閥塔的一半。該類型塔板效率高，操作彈性大，操作適應(yīng)性強，單位面積生產(chǎn)能力大，造價較低。其各自結(jié) 構(gòu)及特點如下： 泡罩塔 泡罩塔十多層板式塔，每層塔板上裝有一個活多個炮罩 。 操作方面 由于雙塔精餾具有流程簡單 ,運行穩(wěn)定的特點 ,所以在操作上較三塔精餾要方便簡單。這樣，在同等的 生產(chǎn)條件下，降低了主精餾塔的負荷，并沒常壓塔利用加壓塔塔頂?shù)恼羝淠裏嶙鳛榧訜嵩矗匀s既節(jié)約蒸汽，又節(jié)省冷卻水。生產(chǎn)中加壓塔和常壓 塔同時采出精甲醇，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。在該溫度下，幾乎所有的低沸點餾分都為氣相，不造成冷凝回流。隨著生產(chǎn)的強化，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。甲醇的精餾分 2 個階段：先在預(yù)塔中脫除輕餾分，主要是二甲醚；后進入主精餾塔，進一步把高沸點的重餾分雜質(zhì)脫除，主要是水、異丁基油等。 （ 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)。若將氣相混合蒸汽再部分冷凝下來，將冷凝液再 加熱到一定溫度，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組分又高于原氣相冷凝液。所以粗甲醇必須提純。 粗甲醇的精餾 在甲醇合成時，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，還伴隨著一系列的副反應(yīng)。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。操作的適宜溫度為 220～ 270℃， 壓力為 5～ 15MPa(一般壽命為 2～ 3 年 )。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，技術(shù)也較容易得到；外加考慮到設(shè)計的是年 16 產(chǎn) 1 萬噸的甲醇合成塔，塔的塔徑和管板的厚度不會很大，費用也不會很高，所以本設(shè)計采用了固定管板列管合成塔。這種塔型結(jié)構(gòu)簡單，造價低，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。 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。隨著合成壓力增高，塔徑加大，管板的厚度也增加。 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) ～ 的中壓蒸汽。這種塔型碳轉(zhuǎn)化率較高但僅能在出塔氣中副產(chǎn) 的低壓蒸汽。但碳的轉(zhuǎn)化率低，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。 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。 物理性質(zhì) (25℃ )： 密度 蒸汽壓 表面張力 粘度 比熱 2100J/(kg/K) 導(dǎo)熱系數(shù) (m/K) 冰點 22℃ ～ 29℃ 閃點 151℃ 燃點 157℃ 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 CO2 COS H2S CH3SH4 CS2 H2O 相對溶解度