【正文】 ，但是由于這種塔在國內外使用較多，具有豐富的管理和維修經(jīng)驗，技術也較容易得到；外加考慮到設計的是年 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，所以本設計采用了固定管板列管合成塔。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。所以粗甲醇必須提純。 （ 1） 雙塔精餾工藝 國內中、小甲醇廠大部分都選用雙塔精餾工藝傳統(tǒng)的主、預精餾塔幾乎都選用板式結構。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。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。 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。該類型塔板效率高，操作彈性大，操作適應性強，單位面積生產(chǎn)能力大，造價較低。 綜上所述，填料塔使用較普遍，技術非常成熟，所以設計選用了填料塔。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。 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。 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。 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。 低壓閃蒸槽（ V4005）底部出來的富液自流進入氣提塔（ T4002）塔內有五層QH1 型扁環(huán)散堆 填料，溶液與氣提氮氣在填料層內逆流接觸，此時溶液中溶解的 CO2 被氣提出來，排至大氣。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。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。 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。 稀氨水由塔底出來進入溶液熱交換器。由反應（ 3）、（ 4）、（ 5）、（ 6）得出反應（ 2）、（ 7）生成的 水分為； － － － 3－ 8=由于合成反應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（ 2）。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 : 主反應 CO+2H2=CH3OH （ 1） CO2+3H2=CH3OH+H2O （ 2） 副反應 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，即設計中每小時甲烷產(chǎn)量為 ， 。 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。 由甲醇精餾來的精甲醇貯存到精甲醇貯槽（ V9101A， B）中。預精餾塔（ T8001）底部粗甲醇液經(jīng)加壓塔進料泵（ P8004A， B）進入加壓精餾塔（ T8002），加壓塔再沸器（ E8005）以 低壓蒸汽作為熱源，加壓塔塔頂餾出甲醇氣體（ ， 122℃）經(jīng)常壓塔再沸器（ E8007A， B）后，甲醇氣被冷凝， 27 精甲醇回到加壓塔回流槽（ V8004），一部分精甲醇經(jīng)加壓塔回流泵（ P8005A， B），回 到加壓精餾塔（ T8002）作為回流液，另一部分經(jīng)加壓塔甲醇冷卻器（ E8006）冷卻后進入精甲醇計量槽（ V8007A， B）中。 甲醇合成塔（ R7001）出來的合成氣（ 255℃， ），經(jīng)入塔氣預熱器（ E7001），甲醇水冷器（ E7002A， B），進入甲醇分離器（ V7002），粗甲醇在此被 26 分離。高壓閃蒸氣和來 自脫硫工段的脫硫高壓閃蒸氣混合后進入閃蒸氣壓縮機（ C4001A，B），閃蒸氣升壓至 (A)、經(jīng)閃蒸氣水冷器冷卻到 40℃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。出 貧富液換熱器 I的 NHD 貧液已降溫到 ℃，再被脫碳工段的氨冷器 I冷卻至 0℃，然后將出氨冷器 I的貧液分為兩部分，一部分貧液直接進入燃氣脫硫塔（ T3004）；另一部分則進入 NHD 脫碳工段的脫碳塔上塔，在塔內吸收脫碳塔下塔過來的凈化氣中微量的 H2S 和 CO2，出塔后經(jīng)脫硫貧液泵 I 增壓到 (G)進入變換氣脫硫塔（ T3001）。 脫鹽水脫硫脫碳系統(tǒng)脫硫系統(tǒng)蒸汽網(wǎng)火炬水煤氣鍋爐補給水脫鹽水圖 5 變換工藝流程 R2020 預變換爐 R2020 變換爐 R2020 水解槽 E2020 換熱器 E2020 廢熱鍋爐 E2020 廢熱鍋爐 E2020 加熱器 E2020 加熱器 E2020 加熱器 E2020 廢熱鍋爐 E2020 加熱器 E2020 加熱器 E2020 加熱器 V2020 分離器 V2020 分離器 V2020 分離器 V2020 分離器 V2020 閃蒸槽 V2020 分離器 V2020 分離器 V2020分離器 V2020分離器 E2020換熱器 E2020廢熱鍋爐 E2020廢熱鍋爐 E2020 加熱器 E2020 加熱器 E2020 加熱器 E2020 廢熱鍋爐 E2020 加熱器 E2020 加熱器 E2020 加熱器 NHD 脫硫脫碳 來自變換及燃氣熱回收系統(tǒng)的煤氣（ 36℃， (A)，含 %）與燃 23 氣脫硫塔（ T3004）頂部出口的燃氣脫硫氣換熱至 ℃進入燃氣脫硫塔（ T3004）下部，在塔內 NHD 吸收了煤氣中大部分的 H2S 氣體，同時也帶走部分 CO COS、H2 等氣體。另一部分去發(fā)電氣加熱器（ E2020），溫度降至 213℃，進入發(fā)電氣廢熱鍋爐（ E2020），產(chǎn)生 MPa(A)低壓蒸汽，出口水煤氣溫度降至 170℃，進入第四水分離器（ V2020），分離出冷凝液后進入鍋爐給水加熱器Ⅱ（ E2020）加熱鍋爐給水，溫度降至 153℃，再進入第五水分離器（ V2020），分離出冷凝液后進入鍋爐給水加熱器Ⅲ（ E2020）加熱來自熱電站的鍋爐給水，溫度降至 123℃，進入第六水分離器（ V2020），分離出冷凝液后進入脫鹽水加熱器Ⅱ（ E2020），溫度降至 35℃，進入第七水分離器，分離出冷凝液后的煤氣（發(fā)電氣）去送至 NHD脫硫脫碳工段。氣化原料中的礦物形成熔渣。 新型垂直篩板 新型垂直篩板的傳質單元，是由塔板開有升氣孔及罩于其上的帽罩組成。該塔已經(jīng)逐漸被其他塔代替。 產(chǎn)品質量 三塔精餾與雙塔精餾在產(chǎn)品質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 50 106,而雙塔精餾制取的精甲醇中乙醇含量為 400 106～ 500 106，三塔精餾制取的精甲醇純度可達 %，含有的有機雜質相對較少。作為一般要求的精甲醇經(jīng)加壓精餾塔后就可以達到合格的質量。經(jīng)精餾甲醇冷卻器冷卻至常溫后，就可得到純度在 %以上的符合國家指標的精甲醇產(chǎn)品。到最后制得接近純態(tài)的低沸點組分。由于甲醇作為有機化工的基礎原料，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。 （ 2） XNC98 甲醇合成催化劑簡介： XNC98 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。 合成塔的選用原則一般為：反應能 在接近最佳溫度曲線條件下進行，床層阻力小，需要消耗的動力低，合成反應的反應熱利用率高，操作控制方便，技術易得，裝置投資要底等。管板下面還有一段逆?zhèn)鳠岫?，也就是進塔氣 225℃，管外的沸騰水卻是 248℃ ，不是將反應 熱移走而是水給反應氣加熱。 水管式合成塔：將床層內的傳熱管由管內走冷氣改為走沸騰水。 甲醇合成塔的選擇 15 目前，國內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，是用進塔冷氣冷激來帶走反應熱。設計中采用催 化劑粒度為 ￠ 14 9 9mm。 (1)工藝條件的確定： 溫度 設計中的變換爐（ R2020）內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℃左右。 （ 5）只有一個聯(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行提供了可靠保障。 GSP 氣化技術的主要特點如下： （ 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，煤粉可用氮氣或一氧化碳輸送，故操作十分安全。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。 （ 6）但投資相對較高，尤其是 Shell粉煤氣化。 氣流床氣化 氣流床采用粉煤為原料，反應溫度高，灰分是熔融狀態(tài)。在大型煤制甲醇的裝置中，固定床的優(yōu)點是投資低，可是它有很多不足：（ 1）對原料煤的黏結性有一定要求：（ 2）氣化強度低：（ 3）環(huán)境污染負荷大，治較麻理煩。 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。目前，我國甲醇消費主要集中在甲醛、醋酸、醇醚等 領域。在 CO2 濃度 4%以 前， CO2 對時空產(chǎn)率的影響成正效應，促進 CO 合成甲醇，自身也會合成甲醇；但如果 CO2 含量過高，就會因其強吸附性而占據(jù)催化劑的活性中心，因此阻礙反應的進行，會使時空產(chǎn)率下降，同時也降低了 CO 和 H2 的濃度，從而降低反應速度，影響反應平衡，而且由于存在大量的 CO2，使粗甲醇中的水含量增加，在精餾過程中增加能耗。但由生產(chǎn)實踐證明，當 CO 含量高時，溫度不易控制，且會導致羰基鐵聚集在催化劑上，引起催化劑失活，同時由于CO 在催化劑的活性中心的吸附速率比 H2 要快得多，所以要求反應氣體中的氫含量要大于理論量，以提高反應速度。 合成系統(tǒng)中惰性氣體含量，取決于進入合成系統(tǒng)中新鮮氣中惰性氣體的多少和從合成系統(tǒng)排放的氣量的多少。由于醇凈值降低的程度比空速增大的倍數(shù)要小，從而合成塔的生產(chǎn)強度在增加空速的情況下有所提高，因此可以增大空速以增加產(chǎn)量。 所以工廠對壓力的選擇要在技術、經(jīng)濟等方面綜合考慮。另外為了延長催化劑壽命，反應初期宜采用較低溫度，使用一段時間后再升溫至適宜溫度。 甲醇生產(chǎn)工藝條件的確定 甲醇合成反應為放熱、體積縮小的可逆反應，溫度、壓力及氣體組成對反應進行的程度及速度有一定的影響。此外，由于壓力低，動力消耗降低很多，工藝設備制造容易。作為一種良好的萃取劑，