【文章內(nèi)容簡介】 管中心的冷氣管傳給進(jìn)塔的冷氣。這樣就大大提高轉(zhuǎn)化率，降低循環(huán)量和能耗，然而使合成塔的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。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 2020t 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，也是裝卸催化劑較吉林化工學(xué)院化工綜合設(shè)計(jì) 11 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 225℃，管外的沸騰水卻是 248℃ ，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，因而是造價(jià)非常高的一種。 （ 5）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(duì)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（日產(chǎn)量為 650 噸左右），塔的塔徑和管板的厚度不會(huì)很大，費(fèi)用也不會(huì)很高，所以本設(shè)計(jì)采用了固定管板列管合成塔。 國產(chǎn)催化劑的銅含量已提 50%以上。制備工藝合理，使該催化劑的活性、選擇性、使用壽命和機(jī)械強(qiáng)度均達(dá)到國外同類催化劑的先進(jìn)水平，并且價(jià)格較低。 圖 1 煤制甲醇的簡單工藝流程 甲醇合成 合成氣凈化 煤制合成氣 甲醇精餾 吉林化工學(xué)院化工綜合設(shè)計(jì) 12 粗甲醇甲醇甲醇釜液 圖 2 三塔工藝流程 1 預(yù)精餾塔 2加壓精餾塔 3 常壓精餾塔 精餾塔市粗 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(duì)環(huán)境的影響。所以要根據(jù)企業(yè)的實(shí)際條件選擇合適的高效精餾塔。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： （ 1）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。 （ 2）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(shì)。 （ 3）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(duì)投資較小，是目前使用較多的塔型之一。 （ 4）新型垂直篩板 新型垂直篩板的傳質(zhì)單元，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)。 吉林化工學(xué)院化工綜合設(shè)計(jì) 13 綜合比較上面四種塔，可以知道填料塔和新型垂直篩板性質(zhì)更加優(yōu)越，同時(shí)考慮到新型垂直篩板是一種新型塔，目前使用很少，技術(shù)難得，而填料塔使用較普遍，技術(shù)非常成熟，所以設(shè)計(jì)選用了填料塔。 原料預(yù)處理 儲(chǔ)罐根據(jù)形狀劃分有方形貯罐、圓筒形貯罐、球形貯罐和特殊形貯罐，由于本工藝不高，并且腐蝕性較小，選用普通碳鋼的圓筒形貯罐。 攪拌釜選用普通碳鋼的攪拌釜。 產(chǎn) 品 甲 醇閃 蒸 氣低 沸 物飽 和 蒸 汽塔底殘液粗 甲 醇低 沸 物 回 流預(yù)精餾塔主精餾塔 圖 3 精餾工段工藝流程圖 產(chǎn)品后處理 將甲醇的下游產(chǎn)品做成化肥 吉林化工學(xué)院化工綜合設(shè)計(jì) 14 圖 4 甲醇下游產(chǎn)品的處理 廢物回收或處理 以有機(jī)物為主要污染物的廢水，只要毒性沒達(dá)到嚴(yán)重抑制作用，一般都可以用生物法處理，一般認(rèn)為生物方法是去除廢水中有機(jī)物最經(jīng)濟(jì)最有效的方法，特別對(duì)于 BOD濃度高的有機(jī)廢水更適宜。本設(shè)計(jì)選用 A/O 生物處理法，即厭氧與好氧聯(lián)合生物處理法，此法是近年來開發(fā)成功的、以深度處理高濃度有機(jī)污水的生化水處理工藝，其典型的工藝流程如下圖所示： 吉林化工學(xué)院化工綜合設(shè)計(jì) 15 圖 5 A/O生化法處理甲醇工藝 A/O 法處理甲醇廢水的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在：該法既發(fā)揮了厭氧生化能處理高濃度有機(jī)污水的優(yōu)點(diǎn)，又避免了生物接觸氧化法抗負(fù)荷沖擊力弱的缺點(diǎn)，能夠較為徹底地消解廢水中的主要污染物甲醇，基本上不需要更深程度的處理措施。 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 .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 ㎜ 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 (1 400 一 1 600℃ )、高壓（ 4. 0 MPa)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。氣化原料中的礦物部分形成熔渣。熱粗煤氣和熔渣一起通過反應(yīng)室底部的排渣口進(jìn)入下部的激冷室。 冷卻后的粗煤氣進(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（ 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(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。 甲醇污水 上升式厭氧污泥過濾反應(yīng)器 混凝沉淀池 生物接觸氧化塔 二次沉淀池 外排或回用 吉林化工學(xué)院化工綜合設(shè)計(jì) 16 水冷卻水硫回收系統(tǒng)去凈化原煤蒸汽氧蒸汽污水處理圖 6 GSP 氣化工藝流程 2. 凈化裝置工藝流程 （ 1） .變換 由氣化工段送來的 (A)， 216℃左右，汽氣比為 的水煤氣經(jīng)煤氣水分離器（ V2020）和中溫?fù)Q熱器（ E2020）溫度升高至 240℃進(jìn)入預(yù)變換爐（ R2020）后分成兩部分：一部分進(jìn)入變換爐（ R2020），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 %（干），溫度為 393℃左右進(jìn)入中溫?fù)Q熱器（ E2020），溫度降為 332℃，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（ E2020），生產(chǎn) (A)飽和蒸汽，使變換氣溫度降至為 208℃進(jìn)入變換氣第二廢熱鍋爐（ E2020），產(chǎn)生 (A)低壓蒸汽，出口變換氣溫度約為 197℃左右，進(jìn)入第一水分離器（ V2020），分離出的冷凝液去冷凝液閃蒸槽（ V2020），變換氣去脫硫再沸器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 145℃，進(jìn)入鍋爐給水加熱器（ E2020）后溫度降至 142℃，再進(jìn)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(jìn)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(jìn)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)。 另一部分水煤氣進(jìn)入有機(jī)硫水解槽（ R2020）脫硫，出來的 240℃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。吉林化工學(xué)院化工綜合設(shè)計(jì) 17 另一部分去發(fā)電氣加熱器（ E2020），溫度降至 213℃，進(jìn)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(jìn)入第四水分離器（ V2020），分離出冷凝液后進(jìn)入鍋爐給水加熱器Ⅱ（ E2020）加熱鍋爐給水，溫度降至 153℃，再進(jìn)入第五水分離器（ V2020），分離出冷凝液后進(jìn)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(jìn)入第六水分離器（ V2020），分離出冷凝液后進(jìn)入脫鹽水加熱器Ⅱ（ E2020），溫度降至 35℃，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 80℃，壓力 ，進(jìn)入發(fā)電氣加熱器（ E2020），溫度升至 230℃，然后去發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電用。 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(jìn)入冷凝液閃蒸槽（ V2020），閃蒸出的閃蒸氣進(jìn)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。 由第三水分離器（ V2020）、第七水分離器（ V2020）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（ V2020）、第五水分離器（ V2020）、第六水分離器（ V2020）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（ 156℃， ）進(jìn)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 ～ (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Ⅰ（ E2020）與變換氣換熱溫度升至 98℃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Ⅱ（ E2020）與水煤氣（發(fā)電氣）換熱溫度升至 98℃，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 (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)