【正文】 化劑逆流接觸，爐內(nèi)溫度分布曲線出現(xiàn)最高點(diǎn)，反應(yīng)殘?jiān)鼜臓t底排出，生成氣中含有可觀量的揮發(fā)氣。移動(dòng)床氣化，是目前世界上用于生產(chǎn)合成氣的主要方法之一。 流化床氣化采用一定粒度分布的細(xì)粒煤（＜10mm）為原料，吹入爐內(nèi)的氣化劑使煤粒呈連續(xù)隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的流化狀態(tài)，床層中的混合和傳熱都很快。生成的煤氣基本不含焦油，但飛灰量很大。它的缺點(diǎn)是：（1）在常壓或接近于常壓下生產(chǎn)，生產(chǎn)強(qiáng)度低、能耗高、碳轉(zhuǎn)化率只有88%～90%。（3）缺少大型使用經(jīng)驗(yàn)；要在大型甲醇裝置中推廣，受一定限制。典型代表為GSP,Shell,Texaco氣流床氣化工藝。氣流床氣化具有以下特點(diǎn)：（1）采用。（3）～，可大大節(jié)省合成氣的壓縮功。（5）氣化強(qiáng)度大。從技術(shù)先進(jìn)性、能耗、環(huán)保等方面考慮，對(duì)于大型甲醇煤氣化應(yīng)選用氣流床氣化為宜。前者在煤氣離開氣化爐后用激冷水直接冷卻，它適合于制造氨氣或氫氣。后者熱煤氣是經(jīng)輻射鍋爐，再送往對(duì)流鍋爐，產(chǎn)生高壓蒸汽可用于發(fā)電或作熱源。干粉氣流床：該技術(shù)的特點(diǎn)是碳的轉(zhuǎn)化率高，氣化反應(yīng)中，所產(chǎn)煤氣中CO含量高，H2含量較低，這種煤氣的熱值較高。水煤漿氣流床：水煤漿氣化技術(shù)的特點(diǎn)是煤漿帶35%~40%水入爐，因此氧耗比干粉煤氣化約高20%；爐襯是耐火磚，沖刷嚴(yán)重，每年要更換一次。通過比較可知道大型甲醇的煤氣化的應(yīng)該優(yōu)先考慮干粉煤氣化。代表著未來氣流床加壓氣化技術(shù)的發(fā)展方向。與其他同類氣化技術(shù)相比，該技術(shù)因采用了氣化爐頂干粉加料與反應(yīng)室周圍水冷壁結(jié)構(gòu)，因而在氣化爐結(jié)構(gòu)以及工藝流程上有其先進(jìn)之處。由于氣化溫度高，故對(duì)煤種的適應(yīng)性更為廣泛，從較差的褐煤、次煙煤、煙煤到石油焦均可使用，也可以兩種煤摻混使用。（2）氣化溫度高，一般在1450～1600℃，%，(CO+H2)體積分?jǐn)?shù)高達(dá)90%以上。（4）氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)，無耐火材料襯里。正常使用時(shí)維護(hù)量很少，運(yùn)行周期長。（6）碳轉(zhuǎn)化率高達(dá)99%以上，冷煤氣效率高達(dá)80%以上。（8）投資省，粗煤氣成本較低。 變換工序變換工藝主要有：魯奇低壓甲醇生產(chǎn)中的變換工藝，Tops￠e法甲醇生產(chǎn)中的變換工藝，以及國內(nèi)的以重油為原料的全氣量部分變換工藝。該工藝的簡單流程為：氣化工段來的水煤氣首先進(jìn)入預(yù)變換爐，出爐后分為兩部分：一部分進(jìn)入另一變換爐，變換后經(jīng)過多次換熱和氣液分離后去了脫硫系統(tǒng)；另一部分先進(jìn)入有機(jī)硫水解槽脫硫，出來后氣體又分為兩部分，部分去調(diào)節(jié)變換爐出口CO含量，部分去發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電。預(yù)變換爐溫度控制在240℃左右。壓力對(duì)反應(yīng)的化學(xué)平衡沒有影響，但對(duì)反應(yīng)速率影響顯著，～，故加壓操作可提高設(shè)備生產(chǎn)能力。最終變換率 最終變換率由合成甲醇的原料氣中氫碳比及一氧化碳和二氧化碳的比例決定的。催化劑粒度 為了提高催化劑的粒內(nèi)有效因子，可以減少催化劑粒度，但相應(yīng)地氣體通過催化劑床的阻力就將增加，變換催化劑的適宜直徑為6～10mm，工業(yè)上一般壓制成圓柱狀，粒度￠55或￠99mm。 NHD脫硫脫碳(1) NHD溶劑的物理性質(zhì)和應(yīng)用性能NHD溶劑主要組分是聚乙二醇二甲醚的同系物，分子式為CH3O(C2H4O)nCH3,式中n=2～8，平均分子量為250～280。NHD脫硫脫碳的甲醇裝置的生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，經(jīng)NHD法凈化后，再設(shè)置精脫硫裝置，106，滿足甲醇生產(chǎn)的要求。且在國內(nèi)某些裝置上己成功應(yīng)用，有一定的生產(chǎn)和管理經(jīng)驗(yàn)，本著節(jié)約投資、采用國內(nèi)先進(jìn)成熟的凈化技術(shù)這一原則，設(shè)計(jì)采用了NHD脫硫脫碳凈化工藝。甲醇合成工藝中最重要的工序是甲醇的合成，其關(guān)鍵技術(shù)是合成甲醇催化劑的和反應(yīng)器，設(shè)計(jì)采用用的是低壓合成工藝。該塔結(jié)構(gòu)簡單，也適于大型化。冷管式合成塔：這種合成塔源于氨合成塔，在催化劑內(nèi)設(shè)置足夠換熱面積的冷氣管，用進(jìn)塔冷管來移走反應(yīng)熱。由于逆流式與合成反應(yīng)的放熱不相適應(yīng)，即床層出口處溫差最大，但這時(shí)反應(yīng)放熱最小，而在床層上部反應(yīng)最快、放熱最多，但溫差卻又最小，為克服這種不足，冷管改為并流或U形冷管。水管式合成塔：將床層內(nèi)的傳熱管由管內(nèi)走冷氣改為走沸騰水。固定管板列管合成塔：這種合成塔就是一臺(tái)列管換熱器，催化劑在管內(nèi)，管間（殼程)是沸騰水，～。在日產(chǎn)超過2000t時(shí)，往往需要并聯(lián)兩個(gè)。隨著合成壓力增高，塔徑加大，管板的厚度也增加。管板下面還有一段逆?zhèn)鳠岫危簿褪沁M(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。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。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。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。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。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，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。對(duì)毒物敏感性小，操作的適宜溫度為350～400℃，壓力為25～32MPa(壽命為2～3年)；銅基催化劑具有良好的低溫活性，較高的選擇性，通常用于低、中壓流程。操作的適宜溫度為220～270℃，壓力為5～15MPa(一般壽命為2～3年)。（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。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(diǎn)。催化劑活性和壽命：在該催化劑質(zhì)量檢驗(yàn)規(guī)定的活性檢測條件下，其活性為：230℃時(shí)：催化劑的時(shí)空收率≥ kg/()250℃時(shí)：催化劑的時(shí)空收率≥ kg/()在正常情況下，使用壽命為2年以上。 粗甲醇的精餾在甲醇合成時(shí)，因合成條件如壓力、溫度、合成氣組成及催化劑性能等因素的影響，在產(chǎn)生甲醇反應(yīng)的同時(shí)，還伴隨著一系列的副反應(yīng)。由于甲醇作為有機(jī)化工的基礎(chǔ)原料，用它加工的產(chǎn)品種類很多，因此對(duì)甲醇的純度均有一定的要求。所以粗甲醇必須提純。其分離的原理如下：對(duì)于由沸點(diǎn)不同的組分組成的混合液，加熱到一定溫度，使其部分氣化，并將氣相與液相分離。若將氣相混合蒸汽再部分冷凝下來，將冷凝液再加熱到一定溫度，使其部分氣化，并將氣相與液相分離，則所得氣相冷凝液中的低沸點(diǎn)組分又高于原氣相冷凝液。到最后制得接近純態(tài)的低沸點(diǎn)組分。（1） 雙塔精餾工藝國內(nèi)中、小甲醇廠大部分都選用雙塔精餾工藝傳統(tǒng)的主、預(yù)精餾塔幾乎都選用板式結(jié)構(gòu)。來自合成工段含醇90%的粗甲醇，經(jīng)減壓進(jìn)入粗甲醇貯槽。甲醇的精餾分2個(gè)階段：先在預(yù)塔中脫除輕餾分，主要是二甲醚；后進(jìn)入主精餾塔，進(jìn)一步把高沸點(diǎn)的重餾分雜質(zhì)脫除，主要是水、異丁基油等。經(jīng)精餾甲醇冷卻器冷卻至常溫后，%以上的符合國家指標(biāo)的精甲醇產(chǎn)品。隨著生產(chǎn)的強(qiáng)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(biāo)。甲醇三塔精餾工藝技術(shù)是為了減少甲醇在精餾過程中的損耗，提高甲醇的收率和產(chǎn)品質(zhì)量而設(shè)計(jì)的。在該溫度下，幾乎所有的低沸點(diǎn)餾分都為氣相，不造成冷凝回流。作為一般要求的精甲醇經(jīng)加壓精餾塔后就可以達(dá)到合格的質(zhì)量。生產(chǎn)中加壓塔和常壓塔同時(shí)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。節(jié)能效果顯著，特別適合較大規(guī)模的精甲醇生產(chǎn)。這樣，在同等的生產(chǎn)條件下，降低了主精餾塔的負(fù)荷，并沒常壓塔利用加壓塔塔頂?shù)恼羝淠裏嶙鳛榧訜嵩?，所以三塔精餾既節(jié)約蒸汽，又節(jié)省冷卻水。產(chǎn)品質(zhì)量 三塔精餾與雙塔精餾在產(chǎn)品質(zhì)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50106,而雙塔精餾制取的精甲醇中乙醇含量為400106～500106，%，含有的有機(jī)雜質(zhì)相對(duì)較少。操作方面 由于雙塔精餾具有流程簡單,運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn),所以在操作上較三塔精餾要方便簡單。（4） 精餾塔的選擇精餾塔是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。其各自結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)如下：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。該塔已經(jīng)逐漸被其他塔代替。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。目前該塔仍被廣泛使用，但有使用逐漸減少的趨勢。塔總高一般為浮閥塔的一半。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。綜上所述，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。3 工藝流程 GSP氣化工藝流程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。㎜的粒度后，經(jīng)過干燥，通過濃相氣流輸入系統(tǒng)送至燒嘴。氣化原料中的礦物形成熔渣。冷卻的粗煤氣進(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。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。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（E2005）后溫度降至142℃，再進(jìn)入第二水分離器（V2005），分離出的冷凝液去冷凝液汽提塔（T2001），分離后的變換氣進(jìn)入脫鹽水加熱器Ⅰ（E2006），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（V2006），分離出的冷凝液去冷凝液汽提塔（T2001），分離后的變換氣去脫硫系統(tǒng)。另一部分去發(fā)電氣加熱器（E2007），溫度降至213℃，進(jìn)入發(fā)電氣廢熱鍋爐（E2008）， 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（V2011），分離出冷凝液后進(jìn)入鍋爐給水加熱器Ⅱ（E2009）加熱鍋爐給水，溫度降至153℃，再進(jìn)入第五水分離器（V2012），分離出冷凝液后進(jìn)入鍋爐給水加熱器Ⅲ（E2010）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（V2013），分離出冷凝液后進(jìn)入脫鹽水加熱器Ⅱ（E2011），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。由第一水分離器（V2004）、第四水分離器（V2011）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（V2007），閃蒸出的閃蒸氣進(jìn)入冷凝液汽提塔（T2001），冷凝液由閃蒸槽底部排出直接送至氣化工段。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。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，(A)去鍋爐給水加熱器Ⅱ（E2009），升溫至153℃后，一部分去變換氣第二廢熱鍋爐（E2004）(A)低壓蒸汽，另一部分去發(fā)電氣廢熱鍋爐（E2008）(A)低壓蒸汽；(A)去甲醇合成系統(tǒng)；(A)進(jìn)鍋爐給水加熱器（E2005），溫度升至135℃，分成兩部分，一部分去硫回收系統(tǒng)，另一部分去變換氣第一廢熱鍋爐（E2003）(A)蒸汽。圖4 變換工藝流程 NHD脫硫脫碳來自變換及燃?xì)鉄峄厥障到y(tǒng)的煤氣（36℃，(A)，%）與燃?xì)饷摿蛩═3004）℃進(jìn)入燃?xì)饷摿蛩═3004）下部，在塔內(nèi)NHD吸收了煤氣中大部分的H2S氣體，同時(shí)也帶走部分COCOS、H2等氣體。從變換工段過來的變換氣（36℃，(A)，%）與脫硫脫碳閃蒸氣及濃縮塔頂氣提氣混合，℃進(jìn)入變換氣脫硫塔（T3001）底部，與塔內(nèi)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COCOS、H2等氣體，℃，含H2S+COS80ppm，%，經(jīng)脫硫氣分離器（V3002）分離掉夾帶的NHD溶液后，去NHD脫碳。采用甲醇馳放氣（40℃，(A)）作為氣提氣進(jìn)入濃縮塔下部，塔頂出來的氣提氣中主要是CO2 、H2及少量H2S、COS等氣體，(G)閃蒸氣合并經(jīng)閃蒸氣水冷器I（E3004）冷卻至40℃返回進(jìn)NHD脫硫入口以回收高壓閃蒸氣中的H2。從脫硫高壓閃蒸槽底出來的富含H2S、CO2的閃蒸液進(jìn)入再生塔（T3003），再生塔底部由變換氣煮沸器（E3007）加熱，使NHD富液中的氣體全部解吸出來，得到約147℃的NHD貧液?！妫俦幻撎脊ざ蔚陌崩淦鱅冷卻至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(jìn)入燃?xì)饷摿蛩═3004）；另一部分則進(jìn)入NHD脫碳工段的脫碳塔上塔，在塔內(nèi)吸收脫碳塔下塔過來的凈化氣中微量的H2S和CO2，(G)進(jìn)入變換氣脫硫塔（T3001）。來自脫硫工段的脫硫氣（℃、(A)、CO34%含COS＋H2S 80ppm）進(jìn)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(nèi)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。精脫硫時(shí)，凈化氣先進(jìn)入水解槽預(yù)熱器（E4004）被變換氣冷凝液加熱到80℃，經(jīng)水解槽（R3001）水解后，在水解氣冷卻器（E4005）中冷卻至40℃，進(jìn)到精脫硫槽（R3002A，B）精脫硫，得到符合甲醇合成所需的凈化氣體（CO2：2～3%，COS和H2S），送入合成甲醇工段。進(jìn)脫碳塔下塔上部的NHD貧液溫度為5℃，在塔內(nèi)吸收CO2的過程中，由于CO2的溶解熱使溶液溫度升高，℃、(A)。高壓閃蒸氣和來自脫硫工段的脫硫高壓閃蒸氣混合后進(jìn)入閃蒸氣壓縮機(jī)（C4001A，B），(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。低壓閃蒸槽（V4005）底部出來的富液自流進(jìn)入氣提塔（T4002）塔內(nèi)有五層QH1型扁環(huán)散堆填料，溶液與氣提氮?dú)庠谔盍蠈觾?nèi)逆流接觸，此時(shí)溶液中溶解的CO2被氣提