【文章內(nèi)容簡介】 反應(yīng)熱的回收利用等因素 。 國外的 合成 甲醇反應(yīng)器主要有以下幾種形式 ： （ 1） ICI 多段冷激型甲醇合成反應(yīng)器 ICI 甲醇合成塔 （ 反應(yīng)器 ） 為多段冷激型，其主要優(yōu)點有： 單塔操作，生產(chǎn)能力大；控溫方便；冷激采用菱形分布器專利技術(shù)，催化劑層上下慣通，催化劑裝卸方便，因此得到普遍使用。 其主要缺點是： 反應(yīng)器因有部分氣體與未反應(yīng)氣體之間的返混，催化劑空時產(chǎn)率不高，用量較大；僅能回收低品位熱能。 （ 2） Lurgi 低壓 列管 甲醇合成反應(yīng)器 Lurgi 低壓甲醇合成工藝采用列管式反應(yīng)器， CuO/ZnO 基催化劑裝填在列管式固定床中，反應(yīng)熱由殼程中的飽和鍋爐水產(chǎn)生中壓蒸汽帶出，反應(yīng)溫度通過控制反應(yīng)器殼程中飽和水的壓力來調(diào)節(jié)，操作溫度和壓力分別為 250～ 260℃和 5～ 10MPa。 Lurgi 合成甲醇反應(yīng)器催化劑床層內(nèi)溫度較為均勻，大部分床層溫度在250255℃之間，溫度變化小，催化劑使用壽命長，并允許原料氣中含有較高的CO；能準確、靈敏地控制反應(yīng)溫度，催化劑床層的溫度可以通過調(diào)節(jié)蒸汽壓力控制；回收的反應(yīng)熱位能高，熱量利用合理；反應(yīng)器出口甲醇含量較高，催化劑利用率高；設(shè)備緊湊，開停車方便；合成反應(yīng)過程中副反應(yīng)少，故粗甲醇中雜質(zhì)含量少，質(zhì)量高。 其缺點是反應(yīng)器結(jié)構(gòu)較復雜。 （ 3） TEC 的新型甲醇合成反應(yīng)器 TEC 甲醇合成 反應(yīng)器由日本 TEC（ 東洋工程公司 ） 開發(fā)成功，由外筒、催化劑筐和許多垂直的沸水管組成，沸水管埋于催化床中。合成氣由中心管進入，徑向流過催化床，反應(yīng)后氣體匯集于催化劑筐與外筒之間的環(huán)形集流流道中，向上流動，由上部 引出。反應(yīng)熱傳給冷管內(nèi)沸水使其蒸發(fā)成蒸汽。 該反應(yīng)器床層壓降小，氣體循環(huán)所需動力大幅度減少，床層溫度分布均勻，甲醇生成的濃度和速度可大幅度提高，反應(yīng)溫度容易控制，催化劑用量減少，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)緊湊。 （ 5） TOPSφ e 徑向流甲醇合成反應(yīng)器 合成系統(tǒng)由三臺絕熱操作的徑向流反應(yīng)器組成，反應(yīng)器之間設(shè)置外部換熱器移走熱量，氣體在床層中向心流動，該反應(yīng)器特點是： 徑向流動，壓降較小，可增大空速，提高產(chǎn)量；可使用小粒徑催化劑，提高粒內(nèi)效率因子，提高宏觀反應(yīng)速度；可方便地增大生產(chǎn)規(guī)模，在直徑不變的情況下，增加反應(yīng)器高度，即可 增大生產(chǎn)規(guī)模，單系列能力可達 2021 噸 /天以上。 （ 6） Linde 等溫型甲醇合成反應(yīng)器 Linde 等溫型甲醇合成反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)與高效螺旋盤管換熱器相似，盤管內(nèi)為沸水，盤管外放置催化劑，反應(yīng)熱通過盤管內(nèi)沸水移走，其反應(yīng)器特點是：接近 等溫 條件 下操作，可防止催化劑過熱；控制蒸汽壓力調(diào)節(jié)床層溫度冷卻盤管與氣流間為錯流，傳熱系數(shù)較大。 華東理工大學開發(fā)并取得專利的低壓甲醇反應(yīng)器即“絕熱 — 恒溫管殼復合型”氣固相催化反應(yīng)器 ， 發(fā)揮了魯奇管殼式反應(yīng)器的優(yōu)點又克服了其缺點，節(jié)省了投資，設(shè)備簡單，轉(zhuǎn)化率高，造價低，操作容易簡單。 杭州林達化工技術(shù)工程公司開發(fā)的低壓均溫合成甲醇反應(yīng)器，在全部觸媒床層中采用可自由伸縮活動的冷管，用管內(nèi)冷氣吸收管外催化劑床層中的甲醇反應(yīng)熱，管內(nèi)冷氣與觸媒層中反應(yīng)氣先后進行并流換熱和逆流間接換熱，觸媒裝填系數(shù)從 30%提高到 70%，因而相同直徑反應(yīng)器產(chǎn)能高，軸向溫度差小，溫度均勻，延長了觸媒壽命，提高甲醇產(chǎn)量。 3 工藝技術(shù) 方案 總流程如下： 貧煤作用生產(chǎn)原料，經(jīng)過煤熱解處理，然后煤氣用于轉(zhuǎn)化生產(chǎn)甲醇，熱解無煙碳則用于電熔渣氣化爐生產(chǎn)電石，電石進一步加工利用生產(chǎn)乙炔，副產(chǎn)氣主要為一氧化碳氣體，分別作為丙烯酸和碳酸二甲酯生產(chǎn)。各裝置規(guī)模如下： 表 3—1 主要裝置生產(chǎn)規(guī)模 序號 裝置名稱 規(guī)模描述 備 注 1 煤熱解裝置 100萬噸 /年 以進料煤計 2 甲醇裝置 30萬噸 /年 轉(zhuǎn)化制氣， 甲醇 3 電熔渣氣化 20萬噸 /年 以電石計 4 丙烯酸 裝置 18萬噸 /年 以丙烯酸產(chǎn)品計 5 碳酸二甲酯裝置 36萬噸 /年 以碳酸二甲酯產(chǎn)品計 煤熱解 低溫熱解 —— 內(nèi)熱式 —— 氣體熱載體 —— 隔絕空氣的干餾工藝 。煤熱解工藝物料 流程如下： 原料煤要求及用煤量見下表： 表 —1 原料煤要求及用量條件表 煤 入爐煤粒度（ mm） 含水量 原煤小時用量（ t/h） 原煤每日用量（ t/d） 原煤每年用量（萬 t/a） 消耗 運輸 消耗 運輸 消耗 運輸 原料煤 20～ 120 ＜7% 107． 5 2556 2580 100 電石乙炔 國際電石生產(chǎn)技術(shù)全面領(lǐng)先應(yīng)屬德國。它主要是有密閉爐、陶瓷管干法凈化或泰森洗氣機濕法凈化，爐氣可做燃料、化工原料、也可去燒氣燒石灰窯。我國 自 86 年以來國家計委曾組織化工部，機械部 先后 引進 了 挪威的埃肯組合式把持器密閉爐 (含空心電極，計算機 )，埃肯的干法布袋凈化系統(tǒng) 等先進技術(shù)，并對引進的電石生產(chǎn)技術(shù)進行了改進，目前國內(nèi)電石生產(chǎn)技術(shù)主要以德國 肯公司技術(shù) 為主。本項目選用國產(chǎn)密閉型大爐節(jié)能型電石爐技術(shù)。 電石乙炔原料要求如下： 表 —1 焦炭工業(yè)分析數(shù)據(jù) （ 干基 ） 項目 固定炭 灰 份 硫 份 揮發(fā)份 含量（ %） ≥84 15 — 表 —2 石灰的質(zhì)量指標 CaO（ 全 ） CaO（ 有效 ） MgO SiO2 Al2O3 S P 粒度 ≥92 ≥85 ＜ 1 ＜ 1 ＜ 2 ＜ ＜ 5－ 35mm 石灰塊料粒度為 1050mm， 蘭炭 塊料粒度為 525mm 經(jīng)過配料送入電石爐 。36 萬噸 /年石灰石生產(chǎn) 20 萬噸 /年生石灰。 項目 半焦生產(chǎn)焦爐煤氣 108Nm3/a 作為 甲醇合成生產(chǎn)原料氣， 焦爐煤氣熱值約為 4200～ 4800kcal/Nm3。 對于石灰窯生產(chǎn)能耗 950～ 1150 kcal/kg， 氣 燒石灰窯所用煤氣 熱值按 1800kcal/Nm3計 ，需要低熱值煤氣量約為 112021Nm3/h。 電石 生產(chǎn)主要流程如下： 工藝流程： ? 原料 制備 及儲運 （ 1）石灰石： 合格 石灰石采用汽車運至廠區(qū)由提升輸送機送入石灰石貯倉備用。 （ 2）焦炭：合格焦炭由貯倉通過提升機送入焦炭烘干受料斗。 （ 3）焦炭烘干：為保證電爐對入爐焦炭水份 1％的要求，必須對焦炭進行烘干。焦炭由受料斗通過振動給料機進入上料皮帶機進入斗提機，提升至分料膠帶機送入回轉(zhuǎn)干燥機。同時來自電石爐的高溫（ 400℃ ）爐氣進入干燥機，對焦炭進行烘干，經(jīng)烘干合格的焦炭由出料口通過板式輸送帶送入振動篩，經(jīng)篩分后 5－ 25mm 的焦炭粒料通過斗提機提升送入焦炭貯倉備用。 5mm 的焦炭粉由提升機送入焦粉貯倉?；剞D(zhuǎn)干燥機尾氣通過引風機進入脈沖袋式除塵器經(jīng)除塵后由高 40m 排放筒排放。 （ 4）石灰破碎篩分：出爐的石灰由鏈板式輸送機送入破碎機進行破碎，經(jīng)破碎后的石灰進入振動篩進行篩分， 6－ 50mm 的石灰由斗提機送入石灰貯倉備用， 6mm 的石灰粉另由斗提機送入石灰粉倉 。對石灰破碎篩分等工序產(chǎn)生的粉塵設(shè)集塵罩、袋式收塵器、引風機除塵后引排。 ? 石灰生產(chǎn) 經(jīng)制備合格的石灰石由受料斗放入振動給料機，經(jīng)計量稱稱量后由石灰窯上料膠帶機送入無軌小車，通過卷揚機提升至窯頂，再通過布料器均勻送入石灰窯內(nèi)。同時鼓風機將空氣送入窯內(nèi)， 與 低熱值約 1900kcal/Nm3的燃料氣 在 800℃－ 1200℃ 條件下 的高溫煅燒，生成的石灰由窯底卸至鏈式輸送機，送至石灰破碎篩分工序。窯內(nèi)的尾氣通過排氣管袋式除塵器和引風機送入高 40m煙囪排放。 ? 電石生產(chǎn) （ 1）配料系統(tǒng)：該系統(tǒng)設(shè)有“自動”“手動”兩種工作方式，可通過選擇開關(guān)進行選擇操作。自動方式：按啟動按鈕 PLC 便向各物料倉下的加料閥發(fā)出開啟命令，分別向各料斗加入物料。當物料達到預先設(shè)定的重量時， PLC 發(fā)出關(guān)閉信號。兩種物料達到設(shè)定重量后，料斗下方的放料閥開啟，稱料斗向皮帶機放料，并通過時序控制使物料混合均勻，稱量斗物料放空使， PLC 發(fā)出關(guān)閉信號，放料閥關(guān)閉，即完成一次配料，進入下一次配料循環(huán)。手動方式：通過控制柜上的按鈕，分別對加料閥、放料閥進行控制調(diào)整配料。此方式主要用于設(shè)備檢修調(diào)試時。配料系統(tǒng)設(shè)有收塵罩和袋式除塵器對產(chǎn)生的粉塵進行除塵。 （ 2）電極系統(tǒng)：電極裝置是傳導電能并將其轉(zhuǎn)化為熱能的裝置。由升降裝置、把 持器、碳素電極組成。裝在電極糊盛斗內(nèi)的合格電極糊由提升裝置提升至各電極筒頂部，倒入電極筒內(nèi)。由升降器將電極進行控制調(diào)節(jié)，并通過把持器將短網(wǎng)的電能送入電極端頭，并補充電極消耗長度。 （ 3）電石熔煉：由短網(wǎng)輸入的電能產(chǎn)生的高溫（ 2021－ 2200℃）對石灰和焦炭的熔煉還原作用下生成電石（ CaC2）。定時由爐口排出熔融狀態(tài)下的電石液態(tài)體。在電石熔煉過程中一方面由鼓風機向爐內(nèi)送入空氣，另一方面由冷卻循環(huán)系統(tǒng)向爐壁和需冷卻的部位輸送冷卻水，以維持電石爐的正常運行。 （ 4）電石出爐：電石在爐內(nèi)生成后，呈液態(tài)滯存于爐內(nèi)，需人工將電石泄放出來。當控制儀表顯示可以出爐時，通過懸掛于爐前的電極槍燒出電石流眼孔，液態(tài)電石流由爐嘴流出，流入放置于出爐小車上的電石鍋內(nèi)。出爐卷揚機將小車沿軌道牽引至電石冷卻廠房，當爐內(nèi)電石出完后，利用堵頭和泥球鏟將堵眼泥推入爐眼堵住爐眼通道，等待下一次出爐。 （ 5）冷卻破碎和包裝：電石的冷卻方式為自然靜置冷卻，利用橋式行車，冷抱鉗將電石鍋從小車上吊于冷卻房靜置，待電石完全凝固后再由熱抱鉗把電石塊從鍋內(nèi)鉗入冷卻房場地，冷卻至常溫。冷卻后的電石，大塊的先用人工 初破，然后由皮帶機送入鄂式破碎機進行破碎，經(jīng)破碎后的電石送入溜篩，篩去碎粉末即為成品。經(jīng)破碎篩分后的電石成品按規(guī)格進行包裝成為商品電石送入成品庫貯存。 ? 爐氣凈化 電石爐的熔煉過程中產(chǎn)生含有大量 CO 的爐氣。 電石爐氣 溫度高達 400－600℃，為使 氣體 在進入靜電除塵器之前溫度降至 150－ 250℃，設(shè)置 夾套換熱和 噴淋增濕塔進行降溫處理，再引入靜電除塵器進行除塵，設(shè)計除塵效率 98%。除塵后的煙氣由引風機引入 一氧化碳分離裝置 。 消耗定額： 電石車間 公用工程消耗 序 號 名 稱 規(guī) 格 使用 情況 單位 消耗 定額 小時消耗量 備 注 正常 最大 1 循環(huán)水 32℃ ， MPaG 連續(xù) t 2125 2 電 380V 連續(xù) kWh 1375 35kV 連續(xù) kWh 78750 3 低壓蒸汽 ， 飽和 連續(xù) t 4 過熱蒸汽 ， 450℃ 連續(xù) t 0 5 脫鹽水 連續(xù) t 15 6 氮氣 連續(xù) Nm3 1850 7 儀表空氣 連續(xù) Nm3 350 本項目一氧化碳、乙炔是重要生產(chǎn)原料，從電石生產(chǎn)來得電石，在 乙炔發(fā)生 、清凈裝置生產(chǎn)乙炔氣。 工藝流程： 皮帶運輸機在連續(xù)通氮的情況下，通過小加料斗和第一進料閥到上加料斗，置換合格后，再經(jīng)過第二進料閥到下加料斗 ， 下加料斗內(nèi)電石經(jīng)電磁振蕩器連