【正文】 害雜質，然后在1. 2～1. 3MPa、190℃左右條件下，可從焦爐氣中分離出帶有一定量CO和N2的氫氣。根據(jù)當前宏觀環(huán)境、能源情況,以及甲醇市場發(fā)展情況及市場結構。 thermal budget窗體底端目錄摘要 IAbstract II1項目的綜述 1 1 2 甲醇合成工藝技術方案的選擇 2 4 4 4 需求的增加和成本遞減原則 4 5 5 5 6 6 62 工藝流程設計 7 7 7 7 10 合成甲醇工藝的選擇 12 12 14 173 物料及熱量平衡計算書 26 264 車間設備布置設計 30III5主要污染及治理措施 33參考文獻 3811項目的綜述甲醇是一種應用廣泛的基礎化工原料和優(yōu)良的清潔燃料，在世界基礎有機化工原料中。焦爐煤氣是煤經過高溫干餾后副產的可燃性氣體，主要成分為 H2和 CH4，除此之外還有 CO、CON2和少量 O2以及少部分的 C2以上不飽和烴。設計的主要內容是進行工藝論證，物料衡算和熱量衡算等。我國煤炭資源豐富，隨著國內搗固煉焦工藝的不斷完善，推動了焦化工業(yè)的發(fā)展，由于搗固煉焦工藝使用的原料中氣、瘦、無煙煤比例增加，產生的焦爐煤氣比傳統(tǒng)的煉焦工藝產生的多，除鋼廠焦化廠生產的焦爐煤氣供鋼廠燒結、烤包等外，其它以生產商品焦炭為主的焦化廠副產的焦爐煤氣出路就為發(fā)展以焦爐煤氣為原料的甲醇裝置提供了絕好的機會。 表11焦爐氣的組成此外還含有苯、萘、焦油等雜質，其總量0. 10 % 表12轉爐氣成分 表13高爐氣組成根據(jù)焦爐氣中的主要成分:H2含量為58. 5%, CO含量6. 8%；%，CO2含量19. 8%的組成特點，CO2含量2. 7%。項目采取利用焦爐氣中的H2和轉爐氣中CO、CO2，將它們直接摻混，調制符合甲醇生產需要的合成氣生產甲醇。UGI常壓氣化技術成熟、工藝可靠，但必須使用無煙塊煤，而且存在設計能力有限、三廢排放量大等缺點，不能滿足大型化生產的需要。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很成熟。，分為化學吸收法和物理吸收法。但栲膠使用前需要熟化處理，栲膠質量及配制方法是否得當成為栲膠法使用效果的關鍵。該技術硫銨產量高，工藝流程簡單，操作方便，蒸汽消耗量少。( 3) 干法塔式脫硫工藝該脫硫方法多采用氧化鐵作為脫硫劑，工藝流程采用三塔串聯(lián)、并聯(lián)或者反串的方式，其活性鐵將硫化氫轉化Fe2S3根據(jù)內件的催化劑筐和換熱器的結構形式不同，甲醇內件分為若干類型。這樣就大大提高轉化率，降低循環(huán)量和能耗，然而使合成塔的結構更復雜。經過長時間的研究開發(fā)和工業(yè)實踐，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。75%負荷下的甲醇產量( t/h)接近裝置滿負荷設計甲醇量( t/h)。在一般雙塔流程中，根據(jù)粗甲醇的質量不同，精甲醇中的乙醇含量約為1104~6104。塔5的操作壓力一般為0~。這時，冷凝液的絕大部分返回塔頂回流，而少量（%~%）經V2閥返回第一精餾塔5的中部，再去除輕組分雜質。 由流體力學計算得出，一般塔徑為1~2m（根據(jù)負荷）時，板間距約為300~500mm。 粗甲醇精餾過程的正常操作，就是通過調節(jié)的手段，掌握好三個平衡。如在塔壓穩(wěn)定的前提下，塔頂溫度升高，則說明塔頂重組分增加，使甲醇的蒸餾量和高錳酸鉀值都達不到要求。在一般雙塔精餾系統(tǒng)中，為了提高精甲醇的高錳酸鉀值，應從以下兩方面著手。輕組分下移有時也可能影響精甲醇的穩(wěn)定性，即精甲醇采出口以上的塔板數(shù)已經不足以清除殘余的輕組分。 （1）焦爐氣中的殘液：在焦化過程產生的焦爐氣中，含有大量的雜質及水分，在送入甲醇界區(qū)時，如果不及時進行分離和排放，就會堵塞管道和設備，情況嚴重時，會影響系統(tǒng)的正常生產，冬季時還會凍裂管道。（1）合成馳放氣、精餾輕組分不凝氣 精餾輕組分不凝氣里主要成分為H2，CO，CH4等，將其先通過軟水吸收完甲醇后，再摻入馳放氣里一起利用。將各種大型壓縮機設備集中放置在獨立廠房中，房頂裝設混音室，使不同頻率的噪音在混音室內發(fā)生疊加干涉，最大程度地減弱噪聲振幅。應避免與還原劑接觸。 甲醇生產中的廢渣主要是從精脫硫、轉化和合成3個工段產生的?；灧治鋈藛T取樣時，用塑料桶接好物料，集中回收，比如現(xiàn)在甲醇車間化驗人員取甲醇樣，用桶接后，剩余大半桶倒在精餾地下槽，就可以再精餾精甲醇，為公司創(chuàng)造利潤，避免了原先直接倒掉的浪費。車間設備布置的設計，是在滿足生產工藝要求的基礎上，綜合考慮設備安裝與檢修﹑安全生產﹑操作及發(fā)展情況來進行的。短時間內對重組分不采出，似乎對精甲醇的穩(wěn)定性并不產生影響；但隨著重組分在塔內的積累，它會逐漸上移（特別是當塔溫波動時），在正常的塔溫下，也會降低精甲醇的穩(wěn)定性。這個溫度也正是采出重組分的適宜溫度，可由重組分（異丁基油）的采出量進行控制。精餾塔內的3個平衡是不可能絕對平衡的，每層板上的組成（溫度）在不斷的改變著，但塔的設計允許其在一定范圍內波動，一旦超出這個范圍，就必須使溫度（組成）返回到這個范圍內，這樣才能保證成品甲醇的質量。塔體由碳鋼制造。后者包括：板間距和塔徑；塔板各部分的性能和操作范圍；塔的降壓力。若塔釜水的濃度超過50%，則乙醇在塔底得不到濃縮，而在塔內上升，這樣出去塔釜采出一部分外，還須在塔下部側線適當?shù)奈恢茫ǜ呒壌碱悵饪s處）進行采出，以排除乙醇及高級醇類和其他有機雜質。塔頂蒸汽在冷凝器8中部分冷凝以后，再在冷凝器9進一步冷卻到常。乙醇不能再如前所述的預精餾塔的下部測線采出，因為乙醇在這些部位并不會高度濃縮。常用操作溫度200～290℃,～ MPa。典型塔型有Casale的四床臥式內換熱合成塔和中國成達公司的四床內換熱式合成塔。這樣可較大地提高傳熱系數(shù)，更好地移走反應熱，縮小傳熱面積，多裝催化劑，—，是大型化較理想的塔型。（2）反應器內部結構合理，能保證氣體均勻通過催化劑床層，阻力小，氣體處理量大，合成轉化率高，催化劑生產強度大。精脫硫工藝焦爐煤氣經化產工段濕法脫硫后，將煤氣中大部分硫化氫脫除，剩余少量的有機硫和無機硫需用干法脫硫脫除。該法脫硫脫氰效率高，所需催化劑苦味酸價廉易得，但其屬爆炸危險品，儲存困難。栲膠是由植物的果皮、葉和干的水淬液熬制而成，其主要成分就是丹寧，由于來源不同，其丹寧成分也不一樣。因此，對焦爐煤氣進行脫硫是綜合利用焦爐氣的必要工藝和關鍵步驟。本項目財務評價部分測算正常年份生產成本僅為1000元/噸?，F(xiàn)在，國內大量開建甲醇項目，但最終要以成本取勝。變壓吸附分離法提氫純度高(98%以上)，有害雜質能被分離，操作平穩(wěn)。在甲醇合成中以天然氣為原料氣制備合成氣合成甲醇的產量己占世界甲醇生產總能力的80%以上。目前，我國很多甲醇下游產品的需求已經超過產品甲醇的生產增長速度。內件事由催化劑筐和換熱器兩部分組成。根據(jù)內件的催化劑筐和換熱器的結構形式不同，甲醇內件分為若干類型。甲醇還是一種重要的有機溶劑，可以摻入汽油或者直接作為燃料，近年來隨著甲醇汽車、二甲醚汽車的推廣，甲醇已從單一的化工原料拓展為液體燃料，需求量成倍增長。所以天然氣成為國際上制取甲醇合成氣的主要原料。但迄今其單臺裝置規(guī)模還不大，生產能力大時需采取多臺裝置并聯(lián)，故占地面積較大。焦爐氣制甲醇變廢為寶，具有工藝先進、技術可靠、設備可立足于國內制造、投資較小、成本較低的優(yōu)勢。在國內甲醇生產領域遙遙領先，完全可以與國外大規(guī)模天然氣等生產方式相競爭。目前已經投入工業(yè)化使用的脫硫技術主要分為干法脫硫和濕法脫硫，對于從焦化爐出來的焦爐氣，由于其含有大量的有機硫和無機硫，不管是用于城市燃氣或是對其進行深加工，都需對其進行脫硫操作，將硫含量為 4～8 g/Nm3的硫化物降低到幾百 ppm 級，這個階段一般采用濕法脫硫，由于其硫容高、處理量大和操作簡單等優(yōu)點，故用于大部分企業(yè)的粗脫硫工段。但都是具有多羥基芳香烴化合物組成，具有酚式或醌式結構。國內采用該法進行脫硫的有貴陽煤氣廠和寶鋼三期脫硫裝置及通鋼焦化廠。目前主要被用于焦爐氣干法脫硫的脫硫工藝有鈷鉬加氫串氧化鋅脫硫工藝、活性炭干法脫硫工藝、干法塔式脫硫工藝等。（3）結構緊湊，盡可能多填裝催化劑，提高高壓空間利用率；高壓容器及內件間無滲漏；催化劑裝御方便；制造安裝及維修容易。（4）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，管間（殼程)是沸騰水，～。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。催化劑主要物化性質：催化劑：銅、鋅和鋁等含氧化合物組成外觀：有色金屬光澤的圓柱體堆積密度：～外型尺寸：5(～5)mm徑向抗壓強度：≥200N/cm催化劑活性和壽命：在該催化劑質量檢驗規(guī)定的活性檢測條件下，其活性為：230℃時：催化劑的時空收率≥ kg/()250℃時：催化劑的時空收率≥ kg/()在正常情況下，使用壽命為2年以上。萃取蒸餾時也分不出多少乙醇。二甲醚和其他不凝氣同少量的甲醇由冷凝器9出口處排放掉。進塔13的物料中輕組分如果可以忽略不計，%，溫度為55~80℃，在冷凝15中全部冷凝。 由于粗甲醇中所含雜質很復雜，直到目前還難以進行全面的定量分析，而且這些量也常隨著合成塔的操作條件而改變，這就給計算帶來困難，根據(jù)工業(yè)生產條件的實際經驗，為達到預精餾的主要目的，以確保粗甲醇的質量，該塔至少需要50塊塔板。 主精餾塔的入料口有4個，在塔的中下部（一般為26層板以下），可根據(jù)物料的狀況調節(jié)入料高度。 甲醇主精餾塔內溫度與甲醇濃度沿塔高的分布曲線，塔溫和甲醇濃度沿塔高二分之一以上變化不大；二分之一以下部分變化顯著。 粗甲醇的精餾過程中，對成品質量的監(jiān)控，除去要求兩個關鍵組分甲醇和水分離干凈，更要求降低精甲醇中有機雜志的含量，而且后者是精餾操作中控制甲醇質量的關鍵問題。重組分的采出量根據(jù)分析結果進行調節(jié)。采用流程式布置，甲醇膨脹槽和壓縮機放在最底層，把甲醇分離器放在第二層，甲醇水冷器安裝在第三層，入塔換熱器安裝在最高層。 轉化工段滿負荷條件下，氣液分離器和精密過濾器按大約15 t/h分離掉水分，原先設計的是把這些水排入循環(huán)水池，但是其中的氨氮質量濃度達278mg/L(有關標準延25 mg/L) , COD達到210 mg/L(有關標準是延150 mg/L) , pH值8. 5(有關標準是6，呈弱酸)，排到循環(huán)水池以后，由于氨氮容易產生細菌，造成循環(huán)水質惡化，影響系統(tǒng)各換熱設備的換熱效果。精脫硫工段排放的廢渣主要是吸油劑、預脫硫槽活性炭、鐵鉬加氫催化劑、鈷鉬加氫催化劑、中溫鐵錳脫硫劑和氧化鋅脫硫劑，均由專業(yè)廠家回收。需配備相應品種和數(shù)量的消防器材及泄漏應急處理設備。首先，在設備選型時，選用低噪聲設備，降低聲源噪音。（3）針對間排、連排污水，將其經過排污膨脹罐減壓降溫后，排入污水池中，再打入園區(qū)污水站進行處理，也作為熄焦水或煤場噴灑水。 圖41工廠布局圖 圖42甲醇精餾工段設備布置圖 圖43甲醇精餾工段車間布置圖5主要污染及治理措施 甲醇裝置的廢水主要包括:過濾掉的焦爐氣中的殘液和工藝冷凝液等。但在雙塔流程中，乙醇的采出和甲醇的回收，達到即降低精甲醇中乙醇含量又達到甲醇收率的目的。因為高錳酸鉀值較高（實驗時間長），不僅說明精甲醇中還原性雜質含量很低，而且其他絕大部分有機雜質含量也必然很低。 塔頂溫度是決定甲醇質量的重要條件，常壓精餾塔一般控制頂溫66~67攝氏度。重組分采出口在塔下部第6~12層塔板處，也有四個采出口，可以選擇重組分濃集的地方進行采出，乙醇的采出口一般在接近入料口上方的塔板上。這個塔的總高度約為20~30m。另一種情況，如果進塔13物料中含有比較多的輕組分雜質，那么在塔頂?shù)膸讐K板必須在全回流條件下操作，以組成輕組分的濃縮區(qū)。這樣脫除了粗甲醇中大部分的低沸物和一部分高沸物。因此，成品甲醇中的乙醇含量與粗甲醇中的相當。(2)低溫活性好，日產量高。這種塔內甲醇合成反應接近最佳溫度操作線，反應熱利用率高，雖然設備復雜、投資高，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驗，技術也較容易得到；外加考慮到設計的是年產20萬噸的甲醇合成塔（日產量為650噸左右），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。進一步強化傳熱，即反應熱通過列管傳給殼程沸騰水，而同時又通過列管中心的冷氣管傳給進塔的冷氣。內件事由催化劑筐和換熱器兩部分組成。( 2)活性炭干法脫硫工藝活性炭干法脫硫工藝是采用活性炭對原料氣中的硫化物進行吸附以達到脫除硫化物的目的，但是對于低硫含量的原料氣且原料氣中僅含 H2S 和 COS 的情況下，活性炭脫硫工藝能滿足要求，但是對于含有硫醇、硫醚、噻吩等有機硫的原料氣，因活性炭不能脫除有機硫，且硫容較低等特點，故其使用受到限制。脫硫脫氰是采用氨為堿源，1，4－萘醌－2－磺酸鈉為催化劑，該法脫硫脫氰效率高，煤氣中的 HCN 先經脫硫轉化為 NH4SCN，然后氧化生成( NH4)2SO4送往硫銨裝置。該法具有硫容高，原料價廉易得，基本上無硫堵，栲膠脫硫液腐蝕性小。由于干法脫硫具有脫硫精度高，對有機硫和無機硫都有較高的凈化度，故被用于精脫硫工段。甲醇作為石油的補充已成為現(xiàn)實，發(fā)展甲醇工業(yè)對我國經濟發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。 以煤為原料制取合成氣的技術主要有4種:德士古(Deaco)水煤漿氣化、