【導(dǎo)讀】甲醇是簡(jiǎn)單的飽和脂肪醇，分子式為CH3OH。它是重要的化工原料和清潔。燃料，用途廣泛，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。近些年，隨著甲醇下游產(chǎn)。品的開(kāi)發(fā)及甲醇作為燃料的推廣，甲醇的需求量大幅增長(zhǎng)。因此，經(jīng)過(guò)分析比較。膠脫硫、干法脫硫、甲烷轉(zhuǎn)化、催化合成、三塔精餾”工藝路線生產(chǎn)甲醇。主要設(shè)備合成塔選用Lurgi塔，常壓精餾塔選用浮閥塔。充分考慮環(huán)境保護(hù)和勞動(dòng)安全的同時(shí)，以減少“三廢”排放，加強(qiáng)“三廢”治理，確保安全生產(chǎn)，消除并盡可能減少工廠生產(chǎn)對(duì)職工的傷害。發(fā)、可燃的有毒液體，有類似于乙醇的性質(zhì)。甲醇可與水、丙酮、醇類、酯類及。鹵代烷類等很多有機(jī)溶劑互溶，但不能與脂肪烴類化合物互溶。酯化反應(yīng)、羥基化反應(yīng)、鹵化反應(yīng)、脫水反應(yīng)、裂解反應(yīng)等。有利于國(guó)家能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，保持國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。良影響和對(duì)工廠職工以及周邊地區(qū)居民健康的危害。原料來(lái)自于廣東省雷州市某煉焦廠焦?fàn)t氣，

　　

【正文】 塔流程和三塔流程。這兩種流程在甲醇精餾中都是比較成熟的。 粗甲醇雙塔精餾流程如圖 22，第一塔為預(yù)精餾塔，第二塔為主精餾塔，二塔再沸器的熱源均為低壓蒸汽。預(yù)精餾塔用以分離輕組分（二甲醚等）和溶解的氣體（氫氣、一氧化碳、二氧化碳等），塔頂取出的氣體包括不凝性氣體、輕組分、水蒸汽 以及甲醇，經(jīng)過(guò)冷凝，大部分水分和甲醇回流入塔。主精餾塔主要除去 的 組分包括乙醇、水以及高級(jí)醇 。含水和高沸點(diǎn)組分的 粗 甲醇從該塔中部進(jìn)入，高級(jí) 醇從加料板以下 側(cè) 線引出，含微量甲醇的水從塔底排除，產(chǎn)品甲醇 則 從 塔頂處采出。 該工藝具有流程簡(jiǎn)單， 運(yùn)行穩(wěn)定，操作方便，一次投資少的特點(diǎn) ， 適合于原料粗甲醇中二甲醚等輕組分、還原性雜質(zhì)量較低的粗甲醇加工。 水甲醇預(yù)精餾塔主精餾塔 圖 22 甲醇雙塔工藝流程圖 粗甲醇三塔精餾流程如圖 23 所示，其中 第一塔為預(yù)精餾塔，第二塔為加壓塔，第三塔 為常壓精餾塔。粗甲醇在閃蒸槽中解壓，釋放出部分溶解在其中的氣體 后 利用余壓將粗甲醇送入 粗 甲醇預(yù) 熱器 。在預(yù)熱器中，粗甲醇 被來(lái)自再沸器的冷凝蒸汽 加熱 ， 然后 送入預(yù)精餾塔 ，在預(yù)塔中， 入料粗甲醇再次減壓，部分氣化 。氣體從塔頂引出， 冷凝下 來(lái) 后 經(jīng)回 流泵加壓返送回預(yù)精餾塔頂 ； 脫除了輕組分的塔釜液 ，由預(yù)精餾塔塔釜送出，經(jīng)加壓泵送往加壓精餾塔 。 在加壓塔塔頂形成高純度甲醇蒸汽， 這些蒸汽 被利用作為常壓塔塔底 再沸器 熱源，高壓甲醇蒸汽被冷凝后進(jìn)入加壓精餾塔回流槽，這些甲醇一部分送往加 壓塔塔頂做回流液，一部分送往粗甲醇預(yù)熱器冷卻后作為產(chǎn)品送入儲(chǔ)槽 ； 加壓精餾塔塔釜未氣化的粗甲醇 則靠壓力直接送往常壓精餾塔 。 常壓精餾塔塔頂生成低壓高純度甲醇?xì)怏w ， 甲醇?xì)怏w進(jìn)入常壓精餾塔冷凝器降溫后，一部分 做回流，一部分作為產(chǎn)品 冷卻后 送往儲(chǔ)槽 ； 常壓塔塔底殘液排 出 處理。 對(duì)于三塔精餾，兩個(gè)主精 餾塔塔板數(shù)增加了一倍，自然分離效率大大提高，然而其能量的消耗反而降低了。但是加壓塔對(duì)于向塔內(nèi)提供熱源的蒸汽要求較高，對(duì)受壓容器的材質(zhì)、壁厚，制造也有相應(yīng)的要求，投資較大 。但是 對(duì)于精餾規(guī)模較大的裝置，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，效益 還 是明顯的。 粗甲醇甲醇甲醇釜液預(yù)精餾塔加壓精餾塔常壓精餾塔 圖 23 三塔工藝流程圖 下面是雙塔與三塔精餾技術(shù)比較： 表 29 雙塔精餾與三塔精餾技術(shù)比較表 項(xiàng)目 雙塔精餾 三塔精餾 設(shè)備投資 兩塔，同等規(guī)模要比三塔精餾的設(shè)備投資低 20%～ 30% 三塔，尤其是加壓塔制造 要求高，投資較大 運(yùn)行操作 流程簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定 流程相對(duì)復(fù)雜，操作溫度控制較為嚴(yán)格，另外第一精餾塔塔壓、回流比控制，及第二精餾塔負(fù)荷的平衡要求較高 產(chǎn)品質(zhì)量 精甲醇中乙醇含量 100～ 600mg/kg，雖然有時(shí)可以達(dá)到＜ 100 mg/kg 的 低雜質(zhì) 甲醇，但能耗和收率均要受影響 精甲醇的純度可以提至 %，同時(shí)甲醇中含有的其它雜質(zhì)也較少。 能耗 精餾過(guò)程能耗大，且熱能利用率低 降低主精餾塔的負(fù)荷，合理地利用了熱量，較雙塔流程節(jié)約熱能 30%～ 40% 蒸汽消耗 二塔再沸器的熱源均為低壓蒸汽 ,汽消耗量相對(duì) 較大 常壓塔利用加壓塔塔頂?shù)恼羝淠裏嶙鳛榧訜嵩垂?jié)省了加熱蒸汽 綜上所述， 二塔流程和三塔流程在甲醇精餾中都是比較成熟可靠的， 鑒于 三塔流程工藝 投資低， 能耗低（節(jié)能省蒸汽），操作穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量高 等優(yōu)點(diǎn)，因此本設(shè)計(jì)采用三塔精餾。 精餾設(shè)備 介紹及 選型 甲醇精餾工序的主要設(shè)備有精餾塔、冷凝器、冷卻器、再沸器、泵、貯槽等 。 （ 1） 精餾塔的選擇 對(duì)精餾過(guò)程來(lái)說(shuō)，精餾塔是使過(guò)程得以進(jìn)行的重要條件，性能良好的精餾設(shè)備，為精餾過(guò)程創(chuàng)造了良好的條件。它直接影響到生產(chǎn)裝置的產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)能力、產(chǎn)品的回收率、消費(fèi)定額、三廢處 理及環(huán)保等方面。 板式塔通常 有一個(gè)成圓柱形的殼體及沿塔高按一定的間距水平設(shè)置的若干層塔板所組成，在操作時(shí)，液體靠重力的作用從頂部逐板向塔底排出，并在各層塔板面上形成流動(dòng)的液層；氣體則在壓力差的推動(dòng)下，由塔底向上經(jīng)過(guò)均勻分布的塔板上的開(kāi)孔依次穿過(guò)各層塔板由塔頂排出。 工業(yè)生產(chǎn)中常用的板式塔，常根據(jù)塔板間有無(wú)降液管溝通而分為有降液管和無(wú)降液管兩大類， 其中 用的最多的是有降液管的板式塔，它主要由塔體、溢流裝置和塔板構(gòu)件構(gòu)成。 板式塔的構(gòu)型有泡罩塔、浮閥塔和篩板塔三種。 。它是隨著工業(yè)蒸餾建立起來(lái)的，泡罩塔 塔板上的主要元件為泡罩，泡罩的尺寸為 80mm、 100mm、 150mm 三種，可根據(jù)塔徑的大小來(lái)選擇，泡罩塔的底部開(kāi)有齒縫，泡罩安裝在生氣管上，從下一塊上升的氣體經(jīng)升氣管從齒縫吹出，升氣管的頂部高于泡罩齒縫上沿，以防止液體從中漏下，由于有了升氣管，泡罩塔即使在很低的氣速下操作，也不至于產(chǎn)生漏液現(xiàn)象。 。它的出現(xiàn)略遲于泡罩塔，與泡罩塔的區(qū)別在于取消了泡罩與升氣管，直接在板上開(kāi)很多小直徑的篩孔。操作時(shí)，氣體高速通過(guò)小孔上升，板上的液體不能從小空中落下，只能通過(guò)降液管流到下層板，上升蒸汽使板上液層成為強(qiáng)烈攪 動(dòng)的泡沫層。 。 它 的特點(diǎn)是在篩板上的每個(gè)篩板處安裝一個(gè)可以上下浮動(dòng)的閥體，當(dāng)篩孔氣速高時(shí)，閥片被頂起，氣速低時(shí)，閥片因自重而 下降 ， 閥體可隨上升氣量的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)開(kāi)度 ，另外 氣體從閥體下 吹出加強(qiáng)了氣液接觸。 通過(guò)比較，浮閥塔具有塔板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于安裝；氣液接觸狀態(tài)良好，塔板效率高；可以在低負(fù)荷下操作，操作彈性大；由于閥片可以自由升降以適應(yīng)氣量的變化，故其維持正常操作所容許的負(fù)荷波動(dòng)范圍較泡罩塔板及篩孔板都寬；允許的蒸汽速度大，生產(chǎn)能力大等優(yōu)點(diǎn)。因而粗甲醇三精餾塔均選用浮閥塔。 （ 2） 其他設(shè)備的介紹 精餾裝置的附屬設(shè)備主要是各種形式的換熱器，包括塔底溶液再沸器、塔頂蒸汽冷凝器、料液預(yù)熱器、產(chǎn)品冷卻器等。其中再沸器和冷凝器是保證精餾過(guò)程連續(xù)穩(wěn)定操作所必不可少的兩個(gè)換熱器設(shè)備。 再沸器的作用是將塔內(nèi)最下面的一塊塔板 下的液體進(jìn)行加熱，使其中一部分液體發(fā)生汽化變成蒸汽重 新匯入塔，以提供塔內(nèi)上升的氣流，從而保證塔板上氣、液兩相的傳質(zhì) 。 冷凝器的作用是將塔頂上升的蒸汽進(jìn)行冷凝，使之成為液體，之后將一部分冷凝液從塔頂回流入塔，以提供塔內(nèi)下降的液流，使之與上升氣流進(jìn)行逆流傳質(zhì)接觸。 甲醇精餾的 操作條件 甲醇 精餾 的 主要操作是維持系統(tǒng)的物料平衡、熱量平衡和 氣液平衡 。 影響甲醇 精餾 的因素有 ：給料量 、溫度、 回流比、 壓力等。 （ 1）給料量 控制入料量是穩(wěn)定精餾操作的基礎(chǔ) ，在 加減給料量的同時(shí)要向塔釜加減蒸汽量，同時(shí)堿液也要隨之調(diào)整，保證塔底的 PH＝ 7～ 9。 （ 2）溫度 溫度對(duì)系統(tǒng)、對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量影響較大 ，一般 預(yù)精餾塔塔頂溫度控制在 62～65℃ ，塔底溫度控制在 76～ 82℃ ；加壓塔塔頂溫度控制在 112～ 115℃ ，塔釜溫度控制在 125～ 130℃ ；常壓塔塔頂溫度控制在保持在 63～ 65℃ ，塔釜溫度為112～ 115℃ 。 （ 3）回流 量 當(dāng)回流 量 不足 時(shí) ，塔溫上升，重組分上移，影響到甲醇的產(chǎn)品質(zhì)量，這時(shí)就因該減少采出，增加回流 比 。尤其是在產(chǎn)品質(zhì)量不合格時(shí)應(yīng)增大回流量。一般情況下，預(yù)精餾塔回流比為 25～ 30；加壓塔的回流比控制在 左右；常壓塔的回流比控制在 左右。 （ 4）壓力 壓力對(duì)系統(tǒng)的影響非常大。對(duì) 于 預(yù)精餾塔 ， 壓力增大 ，影響不凝汽的排放，壓力升高對(duì)安全不利； 而且 使不凝氣不能順利排放，帶入下面幾個(gè)塔，影響精甲醇的酸度和水溶性實(shí)驗(yàn) ，故 預(yù)精餾塔的壓力 控制在 150KPa 左右。 對(duì) 于 加壓塔 ，壓力不足，塔頂甲醇蒸汽量下降，影響常壓塔再沸器溫度下降，廢水 甲醇含量超標(biāo) ， 故加壓塔塔頂壓力一般控制在 550KPa，塔釜壓力控制在 820KPa。 對(duì) 于 常壓塔，壓力不足有可能引起負(fù)壓，使設(shè)備受到損害；壓力過(guò)高，使甲醇在塔底的分壓增高，造成塔底廢水含量超標(biāo)。常壓塔塔頂壓力為常壓，塔釜壓力為 170KPa。 （ 5）液位 塔釜液位給定太低， 會(huì) 造成釜液蒸發(fā)過(guò)大，塔釜溫度升高，釜液停留時(shí)間較短，影響換熱效果；塔釜液位給定太高，液 位高至再沸器回流口，液相阻力增大，不僅會(huì)影響甲醇?xì)庖旱臒嵫h(huán)， 還 容易造成液泛，導(dǎo)致傳質(zhì)、傳熱效果差。 各塔液位應(yīng)保持在 60%～ 90%。三 ． 生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述 1． 焦?fàn)t煤氣 貯送流程 從焦化廠送來(lái)的焦?fàn)t煤氣（ H2： ％； CO： ％； CO2： ％； N2：％； Ar： ％； CH4： ％； 含硫量 1200mg/m3） 送 入焦?fàn)t煤氣氣柜（ V0101）儲(chǔ)存，緩沖增壓后送入焦油吸附塔（ T0101A， B） 。吸附 塔內(nèi)裝有 CNA110+CNA228組成 的復(fù)合吸附床，焦?fàn)t氣在此除去 其 中的大部分萘、焦油及粉塵 （兩塔的 切換周期為 60 天，復(fù)合床吸附劑使用壽命為兩年 ） 。 吸附處理后的焦?fàn)t氣中萘含量降至 4mg/m3以下，焦油和塵降至 mg/m3以下 ，然后 由 羅茨 鼓風(fēng)機(jī)（ C0101 A,B,C）送往脫硫塔（ T0201） 。 2．脫硫工藝流程 來(lái)自羅茨鼓風(fēng)機(jī)（ C0101A,B,C）的焦?fàn)t氣（溫度約為 35℃ ， 79701Nm3/h） ，進(jìn)入脫硫塔（ T0201）與塔頂噴淋下來(lái)的栲膠脫硫液逆流接觸脫除煤氣中的硫化氫、氰化氰（同時(shí)吸收焦?fàn)t煤氣中的氨氣和 HCl）氣體。而經(jīng)過(guò)脫硫后的煤氣含硫化氫量由 1200mg/ Nm3 降至 50mg/Nm3， 送入氣液分離器（ V0201）；吸收了H2S、 HCN 的栲膠脫硫液從塔底流出，進(jìn)入富液槽（ V0202）。 富液槽槽底液體由富液泵（ P0202A,B）送 入再生塔（ V0203），同時(shí) 在 再生塔底部通入壓縮空氣，使得溶液在塔內(nèi)得以氧化再生。 再生后的溶液從塔頂經(jīng)液位調(diào)節(jié)器（ X0201）自流入貧液槽（ V0203）。貧液槽采用 低壓蒸汽給貧液加熱，加熱后的貧液再通過(guò)貧液泵（ P0203A,B）送至脫硫塔（ T0201）循環(huán)使用。 浮于再生塔頂部擴(kuò)大部分的硫磺泡沫（ ），利用位差自流入硫泡沫槽（ V0204）。硫泡沫在槽中澄清分層后，槽底清液送返地下槽（ V0205）；硫泡沫則通過(guò)硫泡沫泵（ P0204A,B）送入熔硫釜（ F0201）。 在 熔硫釜中 硫泡沫 經(jīng)數(shù)次加熱、脫水，再進(jìn)一步加熱熔融 ，最后， 釜底排出熔融硫磺 80kg/h，硫磺在冷卻盤(pán)（ V0206）中冷卻后裝袋外銷(xiāo)；釜頂?shù)奈矚馑头?貧液槽，系統(tǒng)中的不凝氣體洗滌后放空。 從脫硫塔（ T0201）塔頂出來(lái)的焦?fàn)t煤氣在氣液分離器（ V0201）中分離出栲膠殘液 ， 這些液體含硫量相對(duì)較低，從容器底部排出送往地下槽（ V0205） 。地下槽中液體 補(bǔ)充固堿、脫鹽水和新鮮栲膠液后，通過(guò)地下泵（ P0205）將其送往貧液槽循環(huán)使用。分離器頂部送出的氣體（約 ），進(jìn)入焦?fàn)t氣緩沖罐（ V0207A,B,C）緩沖后，通往焦?fàn)t氣壓縮機(jī) （ C0201A,B,C）。焦?fàn)t氣 經(jīng)過(guò) 各壓縮機(jī)組 多級(jí)壓縮后，壓力升至 ， 然后 通入焦?fàn)t氣氣液分離器（ V0208） ， 分離器底部的液體送往地下槽；分離后的氣體送至精脫硫工序進(jìn)一步脫硫。 來(lái)自氣液分離器（ V0208）的焦?fàn)t煤氣 經(jīng) 焦油過(guò)濾器（ R0201） 將焦?fàn)t煤氣中夾帶的冷凝水、焦油吸附過(guò)濾除去，接著脫油焦?fàn)t煤氣進(jìn)入蒸汽加熱爐（ F0201），加熱至 350℃ 后 送 入鐵鉬預(yù)轉(zhuǎn)化器（ R0202A,B）使有機(jī)硫、烯烴與氫氣發(fā)生加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng) （同時(shí) 氣體中的氧氣 也 與氫氣反應(yīng)生成水 ） 。加氫轉(zhuǎn)化后的氣體進(jìn)入氧化鐵脫硫罐（ R0203A,B），除去焦?fàn)t氣中絕大部分的 H2S 后，再通入鐵鉬轉(zhuǎn)化器（ R0204A,B） 。在鐵鉬轉(zhuǎn)化器中 焦?fàn)t煤氣中殘余的有機(jī)硫和不飽和烴 ， 再次與氫氣發(fā)生加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)，生成 H2S 及飽和烴 。 鐵鉬轉(zhuǎn)化器出來(lái)的焦?fàn)t煤氣接著送入中溫氧化鋅脫硫罐（ R0205A,B）脫硫。 從氧化鋅脫硫槽出來(lái)的焦?fàn)t煤氣要達(dá)到總 S 含量 ≤ mg/m3，總 Cl 含量＜ mg/m3，送往轉(zhuǎn)化工段。 3．甲烷轉(zhuǎn)化的工藝流程 來(lái)自精脫硫工段的焦?fàn)t煤氣（ 77400Nm3/h， 總硫＜ ），經(jīng)蒸汽加熱爐（ F03012）加熱至 650℃ 左右 ，進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐（ F0302）；來(lái)自空分崗位的氧氣（ 20200Nm3/h，溫度 100℃ ，壓力約 ）進(jìn)入蒸汽加熱爐（ F0301B）加熱至 300℃ 后送入轉(zhuǎn)化爐上部（其中氧氣流量根據(jù)轉(zhuǎn)化爐（ F0302）溫度來(lái)調(diào)節(jié)）。在轉(zhuǎn)化爐 中 ，焦?fàn)t煤氣與純氧蒸汽 在上部 混合燃燒， 部分氧化后， 再經(jīng) 下部 催化劑床層進(jìn)行氣體轉(zhuǎn)化，控制出口氣體 CH4 含量 ≤%。 轉(zhuǎn)化爐出口轉(zhuǎn)化氣的溫度為 980℃ ，經(jīng)轉(zhuǎn)化氣 1廢熱鍋爐（ E0301）回收熱量，在中壓汽包中產(chǎn)生 的蒸汽，供轉(zhuǎn)化和外網(wǎng)用。換熱后轉(zhuǎn)化氣廢熱鍋爐出口氣體溫度降至 540℃ ，然后進(jìn)入轉(zhuǎn)化氣 2廢熱鍋爐（ E0302）再次回收熱量， 在低壓汽包中產(chǎn)生 的蒸汽， 并 入外網(wǎng) ， 換熱后管程氣體出口溫度降至 370℃ 左右 。 經(jīng)過(guò)廢熱鍋爐換熱后的 轉(zhuǎn)化氣 通入 中壓汽包給水預(yù)熱器（ E0303）與進(jìn)入中壓汽包的鍋爐水換熱 （氣體出口 溫度 約 降至 240℃ ）， 然后經(jīng)脫鹽水加熱器（ E0304）與脫鹽水站來(lái)