【正文】 主要分為三種：雙塔精餾工藝技術(shù)、帶有高錳酸鉀反應(yīng)的精餾工藝技術(shù)和三塔精餾工藝技術(shù)。雙塔精餾工藝流程見下圖。經(jīng)粗甲醇預(yù)熱器加熱到 45℃后進(jìn)入 預(yù)精餾塔。從塔頂或側(cè)線采出。 水甲醇 1 預(yù)精餾塔 2 主精餾塔 圖 2 甲醇雙塔工藝流程 （ 2） 三塔精餾工藝 近年來，許多企業(yè)原有甲醇雙塔精餾裝置己不能滿足企業(yè)的需要。 18 對(duì)企業(yè)的達(dá)標(biāo)排放構(gòu)成了較大的威脅。預(yù)精餾塔后的冷凝器采用一級(jí)冷凝，用以脫除二甲醚等低沸點(diǎn)的雜質(zhì)，控制冷凝器氣體出口溫度在一定范圍內(nèi)。脫除低沸點(diǎn)組分后，采用加壓精餾的方法，提高甲醇?xì)怏w分壓與沸點(diǎn)，減少甲醇的氣相揮發(fā)，從而提高了甲醇的收率。如作為特殊需要，則再經(jīng)過常壓精餾塔的進(jìn)一步提純。粗甲醇預(yù)熱器的熱量由精甲醇提供，也不需要外供熱量。 粗甲醇甲醇甲醇釜液 1 預(yù)精餾塔 2 加壓精餾塔 3 常壓精餾塔 圖 3 三塔工藝流程 （ 3） 雙塔與三塔精餾技術(shù)比較 工藝流程 三塔精餾與雙塔精餾在流程上的區(qū)別在于三塔精餾采用了 2 臺(tái)主精餾塔 (其中 1臺(tái)是加壓塔 )和 1 臺(tái)常壓塔，較雙塔流程多 1臺(tái)加壓塔。 蒸汽消耗 在消耗方面 ,由于常壓塔加壓塔的蒸汽冷凝熱作為加熱源，所以三塔精餾的蒸汽消耗相比雙塔精餾要低。 19 設(shè)備投資 三塔精餾的流程較雙塔精 餾流程要復(fù)雜，所以在投資方面，同等規(guī)模三塔精的設(shè)備投資要比雙塔精餾高出 20%～ 30%。 通過上述比較可知，雖然三塔精餾技術(shù)的一次性投入要比雙塔精餾高但是從能源消耗、精甲醇質(zhì)量上都要優(yōu)于雙塔精餾，所以設(shè)計(jì)采用三塔精餾工藝。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。 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。 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。但浮閥易損壞，維修費(fèi)用高，安裝要求高。 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。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。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)。 （ 5） 生產(chǎn)工藝參數(shù) 預(yù)塔：入塔溫度 65℃，塔頂放空溫度 40℃， 預(yù)精餾后甲醇比重維持在 ，預(yù) 精餾后甲醇 pH 值宜控制在 8；加壓塔：塔底釜液壓強(qiáng) ，溫度 125℃，塔頂氣體壓強(qiáng) ，溫度 122℃，常壓塔：塔頂氣體壓強(qiáng) ，溫度 67℃。即備煤、氣化、除渣三部分組成。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 (1400 一 1600℃ )、高壓（ )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。熱粗煤氣和熔渣通過反應(yīng)室底部的排渣口進(jìn)入下部激冷室。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。 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 4 GSP 氣化工藝流程 R1001 氣化爐 R1002 變換爐 V1002 分離器 V1003 分離器 V1004 分離器 E1002 冷卻器 E1003 換熱器 M1001激冷室 凈化裝置工藝流程 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℃ 21 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。 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。 來自脫硫系統(tǒng)的發(fā)電煤氣，溫度 80℃，壓力 （ A），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)。 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 22 至 98℃，進(jìn)入除氧器除氧。 (A)蒸汽除一小部分本工段利用外絕大部分與 (A)蒸汽一 起送出本工段。除去 H2S 的煤氣稱之為燃?xì)饷摿驓?，與進(jìn)塔的煤氣在氣體換熱器E3001A， B 換熱，溫度由 ℃升至 30℃，為滿足燃?xì)獍l(fā)電對(duì)硫含量的要求，燃?xì)饷摿驓馐紫冗M(jìn)入預(yù)脫硫槽 R3001 脫除 H2S氣體，然后在精脫硫槽預(yù)熱器 E3008中被變換氣加熱到 80℃，進(jìn)入精脫硫槽 R3002A， B，精脫硫槽上部裝水解催化劑，下部裝精脫硫劑，精脫硫后的氣體（ H2S+COS20ppm）返回到燃?xì)鉄峄厥障到y(tǒng)。 變換氣脫硫塔（ T3001）底排出的約 ℃的 NHD 富液和燃?xì)饷摿蛩?T3004）底出來的 ℃左右的 NHD 富液一起由富液泵（ P3003A,B）提壓到 (G)經(jīng) 貧富液換熱器 I（ E3002）換熱至 50℃；貧富液換熱器 II（ E3003）加熱到 130℃，進(jìn)入濃縮塔（ T3002）。從濃縮塔底出來底 NHD富液由脫硫水力透平（ HT3001）回收能量后進(jìn)入脫硫高壓閃蒸槽（ V3004），閃蒸壓力為 (A)，出口閃蒸氣去脫碳閃壓機(jī)。貧液經(jīng)貧富液換熱器 II（ E3003）冷卻到 57℃，然后由貧液泵 II（ P3002A,B）加壓到 (G)送入貧富液換熱器 I（ E3002）；而在貧液進(jìn)入貧富液換熱器 I前面有一旁路，把部分貧液減壓到 (G)進(jìn)入溶液過濾器（ M3001A,B），過濾后的貧液再返回貧液泵 II 的入口。 出再生塔（ T3003）填料段的再生氣經(jīng)塔上部的旋流板，用塔頂回流的 40℃ 24 的冷凝液洗滌冷卻到 106℃左右進(jìn)入酸性氣水冷器（ E3006）冷卻到 40℃，經(jīng)酸性氣分離器（ V3005）分 離掉酸性氣中夾帶水分，使酸性氣中含 H2S25%，進(jìn)入硫回收工段。從下塔頂出來的凈化氣（ CO24%(V)、溫度℃）直接進(jìn)入脫碳塔上塔底部與從脫硫工段過來的被氨冷器 I（ E4002）冷卻至 0℃的 NHD 貧液逆相接觸，從上 塔頂出來的凈化氣（ CO2約 2～ 3%(V)、 COS和 H2S5ppm、溫度 ℃），經(jīng)凈化氣分離器（ V4002）除去少量霧沫夾帶的 NHD后，進(jìn)入氣 氣換熱器（ E4001A），溫度升至 30℃，壓力 (A)，然后將凈化氣送去精脫硫。 吸收了少量 CO H2S和 COS 的 NHD 貧液從脫碳塔（ T4001）上塔底部出來后返回到 NHD 脫硫工段。富液進(jìn)入水力透平（ HT4001A， B）回收靜壓能，壓力降至 (A)后進(jìn)入脫碳高壓閃蒸槽（ V4003），脫碳高壓閃蒸槽設(shè)備為板式塔，部分溶解的 CO2和大部分 H2在此解吸出來，此氣體即謂脫碳高壓閃蒸氣。從脫碳高壓閃蒸槽底部出來的溶液，減壓進(jìn)入低壓閃蒸槽（ V4004），在此塔內(nèi) NHD 實(shí)液中溶解的大部分CO2氣體解吸出來，溫度為 ℃，此氣體即謂 CO2氣， CO2氣進(jìn)入脫碳?xì)怏w換熱器（ E4001B）回收冷量后放空。從氣提塔底出來的貧液經(jīng)氨冷器（ E4003）冷卻到 5℃，由脫碳貧液泵（ P4001A， B）提壓至 Mpa(A)進(jìn)入脫碳塔下塔上部。 25 甲醇合成硫回收燃?xì)鉄峄厥請(qǐng)D 6 NHD 脫硫脫碳工藝流程 T3001 脫硫塔 T3002 濃縮塔 T3003 再生塔 T3004 脫硫塔 T4001 脫碳塔 T4002 氣提塔 V3002 分離器 V3004 閃蒸槽 V3005 分離器 V4002 分離器 V4003 閃蒸槽 V4004 閃蒸槽 E3002 換熱器 E3003 換熱器 E3004 水冷器 E3006 水冷器 E3007 煮沸器 E4001A 換熱器 E4001B 換熱器 E4002 氨冷器 E4003 氨冷器 V4004 閃蒸槽 R3001 水解槽 R3002 精餾槽 甲醇合成工藝流程 來自脫碳裝置的新鮮氣（ 40℃， ）與循環(huán)氣一起經(jīng)甲醇合成氣壓縮機(jī)（ C7001）壓縮至 后，經(jīng)過入塔氣 預(yù)熱器（ E7001）加熱到 225℃，進(jìn)入甲醇合成塔（ R7001）內(nèi)，甲醇合成氣在催化劑作用下發(fā)生如下反應(yīng)： CO+2H2 =CH3OH+Q CO2 +3H2 =CH3OH+H2O+Q 甲醇合成塔（ R7001）為列管式等溫反應(yīng)器，管內(nèi)裝有 XNC98 型 甲醇合成催化劑，管外為沸騰鍋爐水。副產(chǎn)蒸汽確保了甲醇合成塔內(nèi)反應(yīng)趨于恒定，且反應(yīng)溫度也可通過副產(chǎn)蒸汽的壓力來調(diào)節(jié)。分離出的粗甲醇進(jìn)入甲醇膨脹槽（ V7003），被減壓至 后送至精餾裝置。 從甲醇分離器（ V7002）出來的循環(huán)氣在加壓前排放一部分弛放氣，以保持整個(gè)循環(huán)回路惰性氣體恒定。 合格 的鍋爐給水來自變換裝置；循環(huán)冷卻水來自界區(qū)外部。 蒸汽弛放氣新鮮氣圖 8 合成工藝流程 C7001 壓縮機(jī) R7001 合成塔 E7001 預(yù)熱器 E7002A,B 水冷器 V7002 分離器 V7003 膨脹槽 甲醇精餾工藝流程 來自甲醇合成裝置的粗甲醇（ 40℃， ），通過預(yù)塔進(jìn)料泵（ P8002A,B），經(jīng)粗甲醇預(yù)熱器加熱至 65℃，進(jìn)入預(yù)精餾塔（ T8001），預(yù)塔再 沸器（ E8004）用 的低壓蒸汽加熱，低沸點(diǎn)的雜質(zhì)如二甲醚等從塔頂排出，冷卻分離出水后作為燃料；回收的甲醇液通過預(yù)塔回流泵（ P8003A， B）作為該塔回流液。加壓精餾塔（ T8002）塔底釜液（ ，125℃）進(jìn)入常壓精餾塔（ T8003），進(jìn)一步精餾。常壓精餾塔（ T8003）頂部排出精甲醇?xì)猓?， 67℃），經(jīng)常壓塔冷凝冷卻器（ E8008）冷凝冷卻后一部分回流到常壓精餾塔（ T8003），另一部分打到精甲醇計(jì)量槽（ V8007A， B）內(nèi)貯存。 為防止粗甲醇中含有的甲酸、二氧化碳腐蝕設(shè)備，在預(yù)塔進(jìn)料泵（ P8002A，B）后的粗甲醇溶液中配入適量的燒堿溶液，用來調(diào)節(jié)粗甲醇溶液的 PH 值。 由常壓精餾塔（ T8003）底部排出的精餾殘液經(jīng)廢水冷卻器（ E8009）冷卻至40℃后，由廢水泵（ P8007A， B）送到生化處理裝置。精甲醇貯槽為兩臺(tái) 10000m3的固定頂貯 罐，貯存量按 15 天產(chǎn)量計(jì)。 甲醇裝卸棧臺(tái)共設(shè)有 12 臺(tái)火車鶴管和 6 臺(tái)汽車鶴管，根據(jù)精甲醇泵（ P9101A,B）的能力，至少有三臺(tái)槽車同時(shí)裝料。其吸收反應(yīng)熱由冷卻水帶出。 蒸出的氣氨經(jīng)塔頂回流冷凝器，進(jìn)入氨冷凝器（ E2504A～ D），冷凝為液氨，進(jìn)入液氨貯槽，然后液氨經(jīng)過冷器換熱，過冷到 ℃送到用戶。 由精餾塔出來的氨水，經(jīng)（立式）膜式再沸器，蒸出氣氨及稀氨水混合液，返回到精餾塔。 整個(gè) 裝置形成氣氨吸收，濃氨水精餾，冷凝液氨的循環(huán)系統(tǒng)，為用戶提供冷量。 四、 工藝計(jì)算 物料衡算 精餾工段 工廠設(shè)計(jì)為年產(chǎn)精甲醇 1 萬噸，開工時(shí)間為每年 330 天，采用連續(xù)操作，則每小時(shí)精甲醇的產(chǎn)量為 噸，即 t/h。則入預(yù)精餾塔的粗甲醇中甲醇量 。 由于甲醇入塔氣中水含量很少，忽略入塔氣帶入的水。 30 則反應(yīng)（ 7）中二氧化碳生成了 ，即 。 6） 新鮮氣和弛放氣氣量的確定 CO的各項(xiàng)消耗總和 =新鮮氣中 CO的量，即 ++++－ +++%G+%G =+%G 同理，原料氣中其他各氣體的量 =該氣體的各項(xiàng)消耗總和，由此可得新鮮氣體中各氣體流量，如下表： 表 8 新鮮氣組成 組分 單位 CO CO2 H2 N2 Ar CH4 氣量 m3/h + %G + %G + %G + %G + %G + %G 新鮮氣 m3/h + 新鮮氣中惰性氣體（ N2 +Ar）百分比保持在 %，反應(yīng)過程中惰性氣體的量保持不變，（ N2 +Ar） =+%G，則 + =（ +%G） /% 解得 G=，即弛放氣的量為 ，由 G 可得到新鮮氣的量由弛放氣的組成 可得出下表 表 9 弛放氣組成