甲醇工藝論文
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1空分工藝設計
空分裝置主要流程為：高效分子篩凈化———增壓透平膨脹制冷———液氧泵內壓縮。空分裝置制氧能力為25000Nm3/h，通過兩級精餾制取高純度的氧氣和氮氣。空分工藝采取高效分子篩予凈化，流程簡單、運行穩定、安全可靠，可以大大延長裝置的連續運轉周期。空分工藝采用增壓透平膨脹制冷技術，能耗低于氮壓縮膨脹制冷流程，工藝更為簡化。液氧泵內壓縮流程可以節省投資，并可防止烴類在冷凝蒸發器內集聚，比較安全。壓縮機以蒸汽透平驅動，熱能利用率高，電耗少。
2氣化工藝設計
氣化工藝為甲醇生產的首要環節，生產質量會影響后續產品的質量。氣化工藝中，按爐內煤料與氣化劑接觸方式區分，分為固定床、流化床、氣流床3種。固定床氣化過程中氣化劑與煤逆流接觸，出口煤氣對上部原料煤進行干燥和干餾成熟的是Lurgi技術；流化床技術下，氣化劑自爐底部進入爐內，氣化劑吹起煤粉呈流態，發生燃燒和氣化反應，成熟的主要有Winkler/HTW技術、KRW技術等。在工藝設計中，氣化裝置采用GE能源公司Texaco水煤漿加壓氣化專利技術，采用氣流床氣化技術，并最終影響產品質量和產量。
3變換和凈化工藝設計
變換工藝采用耐硫寬溫變換技術，部分氣化氣在鈷-鉬系催化劑的作用下與水蒸氣發生變換反應，調整粗煤氣中氫氣/一氧化碳比例在2：1左右。粗煤氣中有氫氣、一氧化碳、二氧化碳，并有少量羰基硫、硫化氫、甲烷、氯氣等。羰基硫、硫化氫、氯氣等會引起甲醇合成工藝過程中的催化劑中毒。所以需要凈化工藝凈化粗煤氣，主要是去除酸性氣體。凈化技術主要有低溫甲醇洗和聚乙二醇二甲醚法兩種。低溫甲醇洗技術是基于物理吸收法，使用-60℃左右的冷甲醇去除酸性氣體。利用甲醇在低溫下對酸性氣體的高溶解度，去除粗煤氣中的羰基硫、硫化氫、氯氣等雜質。聚乙二醇二甲醚法對大多數酸性氣體有較強的吸收能力，但對羰基硫吸收能力差，需在聚乙二醇二甲醚法中增加水解裝置，流程更加復雜，成本較高，所以本設計中，采用低溫甲醇洗工藝的林德技術。林德低溫甲醇洗工藝技術成熟、能耗省、成本低、簡便、循環量小、可靠、對設備無腐蝕，可將粗煤氣中的酸性氣體體積分數脫至1.0×10-5以下，需要注意的是對低溫設備及操作有較高的要求。脫出的酸性氣，輸送到硫回收裝置，進行WSA濕法制硫酸。林德工藝下，未變換部分的氣體經脫硫脫碳后以30℃、5.6MPa（G）作為一氧化碳提純原料氣進入深冷分離系統。在深冷分離系統中合成氣先經分子篩吸附器脫除其中水及微量的二氧化碳后進入冷箱。在冷箱分離出高純度一氧化碳送出冷箱，然后進入壓縮機增壓到3.8PMa（G）送出界區，提取一氧化碳后的富氫氣體回甲醇合成。
4甲醇合成工藝設計
常見的甲醇合成塔，主要有、多床內換熱式合成塔、水管式、冷管式、冷激式固定管板列管式。冷激式合成塔因為能耗高已基本被淘汰；冷管式合成塔不適合大型裝置；水管式合成塔是大型化較理想的塔型；固定管板列管合成塔，需用特種不銹鋼，造價非常高。所以在本設計中，采用水管式合成塔，采用丹麥托普索公司管殼式等溫合成塔技術。提純一氧化碳后的富氫氣組份，與凈化后的合成氣混合并經壓縮機提壓后進行甲醇合成。在催化劑作用下控制反應溫度235℃，壓力8.7Mpa，循環合成粗甲醇，同時副產蒸汽。甲醇精餾采用三塔和一塔精餾，粗甲醇通過預精餾塔、加壓精餾塔、常壓精餾塔精餾制得精甲醇，汽提塔回收廢水中的少量甲醇。甲醇合成的馳放氣利用變壓吸附提純氫氣，提純的氫氣送至BDO項目生產使用，多余的馳放氣循環壓縮回至甲醇合成系統。
5精制工藝設計
甲醇精餾工藝分為兩種，一種是兩塔甲醇精餾流程，一種是三塔甲醇精餾流程。三塔甲醇精餾流程，比二塔甲醇精餾流程多設計了加壓操作，主精餾塔壓力達到了0.6～0.7MPa。三塔甲醇精餾流程下，加壓塔塔頂甲醇蒸汽冷凝熱可以進行利用，冷凝熱可以用作常壓甲醇精餾塔塔底的再沸器熱源，這樣三塔甲醇精餾流程可以節約能源，減少蒸汽和冷卻水消耗。如果在三塔甲醇精餾流程的基礎增加一個回收塔，就可以進一步回收常壓精餾塔塔底廢水中的少量甲醇。二塔甲醇精餾流程相比三塔甲醇精餾流程更為簡單，投資比較小，但二塔甲醇精餾流程能耗高。三塔甲醇精餾流程相對比較長，但三塔甲醇精餾流程操作能耗較二塔甲醇精餾流程工藝低。在甲醇精餾流程投資決策中，大、中型規模生產下，三塔甲醇精餾流程更為適宜。所以本設計采用三塔甲醇精餾流程。將甲醇合成工藝生產的粗甲醇氣體，送入甲醇精制塔內，進行甲醇的精制。在三塔甲醇精餾流程設計中，甲醇精制采用3個精餾塔。每個精餾塔從后一個精餾塔上部得到純甲醇，通過不斷循環，精餾出含量為99.85%的甲醇。
二結束語
以煤為原料進行甲醇的生產，已經實現了規模化。本文對于以煤為原料進行甲醇制備工藝的研究，有利于提高煤制甲醇工藝的適用性、可靠性、先進性、經濟性、安全性、環保性，本文對以煤為原料進行甲醇制備工藝的研究，具有重要的現實意義。
作者：楊輝單位：中國石化長城能源化工（寧夏）有限公司
