年產(chǎn)20萬噸煤制甲醇工藝設(shè)計(專業(yè)版)

　　

【正文】 接地牢靠， 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計 第 37 頁 防止產(chǎn)生靜電。 生產(chǎn)車間 ，應(yīng)嚴格遵守操作規(guī)程 ，并 宣傳普及預(yù)防知識。 精甲醇的運輸﹑裝卸和 貯存 由甲醇精餾來的精甲醇貯存到精甲醇貯槽中。 汽提塔塔底用低壓蒸汽加熱的熱虹吸式再沸器向塔內(nèi)提供熱量，塔底下部設(shè)有側(cè)線，采出部分雜醇油，并與塔底排出的含醇廢水一起進入廢水冷卻器冷卻到 40℃，由廢水泵送至污水生化處理裝置。 加壓塔對于向塔內(nèi)提供熱源的蒸汽要求較高，對受壓容器的材質(zhì)、壁厚，制造也有相當(dāng) 的要求，對于精餾規(guī)模較大的裝置，從長計意，效益是明顯的。 合成塔內(nèi)部類似于一般的列管式換熱器，列管內(nèi)裝催化劑，管外為沸騰水。閃蒸液依靠自身壓力，進入氣提塔上部的常壓解吸塔段，釋放出所溶的大部分 CO2氣體。相比 FeCr 系中變系統(tǒng)， CoMo 系低溫變換系統(tǒng)的熱點溫度要降低 100℃以上，使反應(yīng)遠離平衡，加大了反應(yīng)推動力，提高了反應(yīng)速 度。 ⑥ 廢熱回收系統(tǒng)及煤氣凈化系統(tǒng) 通過旋風(fēng)除塵的熱煤氣依次進入廢熱鍋爐、蒸汽過熱器和脫氧水預(yù)熱器，最后進入洗滌冷卻系統(tǒng)，所得煤氣送至下一工段。 以富氧（體積分數(shù)為 %）為氣化劑，碳與氧氣之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)中含 C、CO、 CO O2四種主要物質(zhì)， C、 O 兩種元素，故系統(tǒng)獨立反應(yīng)個數(shù)為 2，一般取以下兩式為獨立反應(yīng)： C + O2 CO2 C + CO2 2CO 以水蒸汽為氣化劑，碳與水蒸汽之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)中含 C、 H2O、 CO、 CO HCH4六種組分， C、 O、 H 三種元素，故系統(tǒng)中獨立反應(yīng)數(shù)為 3，一般取以下三式為獨立 反應(yīng)： C + H2O CO + H2 CO + H2O CO2 + H2 C + 2H2 CH4 灰熔聚流化床煤氣化技術(shù)概述 一般流化床煤氣化爐要保持床層爐料高的碳灰比，而且使碳灰混合均勻以維持穩(wěn)定的不結(jié)渣操作。此系統(tǒng)包括儲倉、鎖斗和密相流化床加料斗。合格的水煤漿原料同氧氣從氣化爐頂部進入。 提高碳轉(zhuǎn)化率的另一措施是帶出物經(jīng)過兩段旋風(fēng)分離器分離后返回流化床內(nèi)，第二段分出的細灰進入排灰區(qū)域，經(jīng)過氣化和團聚成灰渣顆粒排出。 整個氣化系統(tǒng)是在一個密閉的壓力系統(tǒng)中進行的，加煤、氣化、出塵均在加壓下進行。對于黏結(jié)性煤，可能需要氣流輸送系統(tǒng)，借以克服螺旋 給煤機端部容易出現(xiàn)堵塞的問題。氣化劑則由下而上通過煤床，在部分氧化和燃燒區(qū)與該區(qū)的煤層反應(yīng)放熱，達到最高溫度點并將熱量提供氣化、干餾和干燥用。 CO2加氫合成甲醇、甲烷直接合成甲醇 是甲醇工業(yè)的熱點開發(fā)技術(shù)，一方面要跟蹤國外先進技術(shù)；另一方面應(yīng)加大基礎(chǔ)研究工作，尤其是催化劑的研究開發(fā)。 甲醇發(fā)展方向 甲醇是極為重要的有機化工原料，在化工、醫(yī)藥、輕工、紡織及運輸?shù)刃袠I(yè)都有廣泛的應(yīng)用，其衍生物產(chǎn)品發(fā)展前景廣闊。 合成氣（變換氣）壓縮工藝計算 .......................... 錯誤 !未定義書簽。 原料煤及煤氣發(fā)生爐數(shù)據(jù) ............................. 錯誤 !未定義書簽。 工藝計算總結(jié) .......................................... 錯誤 !未定義書簽。 隨著 C1 化工的發(fā)展，由甲醇為原料合成 乙二醇 、乙醛和乙醇等工藝正日益受到重視。國內(nèi)用煤與焦炭制甲醇的煤氣化一般都沿用固定床間歇氣化法，煤氣爐沿用UGI 爐。粗煤氣出爐溫度一般在 250～ 500℃ 之間。 溫克勒氣化爐的爐箅安裝在圓錐體部分，蒸汽和氧 (或空氣 )由爐箅底側(cè)面送入，形成流化床。 氣化工藝 它是一個單段流化床氣化爐。設(shè)置兩個噴嘴還可改善湍流狀態(tài)，即使一只噴嘴堵塞仍可保持繼續(xù)操作。 原煤經(jīng)粉碎干燥至含 水低于 2％，粒度 90％通過 90μ m（ 170 目）篩孔。氣化爐包括耐熱低合金鋼制成的水冷壁的氣化室和激冷室。 ⑵ ICC 煤氣化工藝流程 ① 備煤系統(tǒng) 粒徑為 0～ 30mm 的原料煤（焦），經(jīng)過皮帶輸送機、除鐵器，進入破碎機，破碎到 0～ 8mm，而后由輸送機送入回轉(zhuǎn)式烘干機，烘干所需的熱源由室式加熱爐演導(dǎo)氣供給，被烘干的原料，其含水量控制在 5%以下，由斗提機送入煤倉儲存待用。 主要反應(yīng)： Na2CO3 + H2S NaHS + NaHCO3 2NaHS + 4NaVO3 +H2O Na2V4O9 +4NaOH +2S Na2V4O9 + Q（氧化態(tài)） + 2NaOH + H2O 4NaVO3 + Q（還原態(tài)） NaHCO3 + NaOH Na2CO3 + H2O 粗原料氣栲膠脫硫工藝流程 來自除塵工段的粗原料氣從脫硫塔底部進入與塔頂上噴淋下來的栲膠脫硫溶液逆流接觸，脫除硫化氫的原料氣由塔頂出來，去壓縮。變換爐分三段，一般添加蒸汽從二段加入，段間用脫碳的蒸汽冷凝液或脫鹽水冷激增濕降溫，三段出口240℃左右的變換氣進入水加熱器，加熱熱水塔出來的熱水，自身冷卻后由下部進入熱水塔，與飽和塔下來的熱水逆流換熱后，由熱水塔上部出去，送往后工序。 全過程反應(yīng)速度決定于較慢步驟的完成速度。這種合成塔溫度幾乎是恒定的，溫度恒定的好處一是有效的抑制了副反應(yīng)；二是催化劑壽命長，由 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計 第 31 頁 于溫度比較恒定，因此當(dāng)操作條件發(fā)生變化時（如循環(huán)機故障等），催化劑也沒有超溫危險，仍可安全運轉(zhuǎn)。不凝氣，輕組分及少量甲醇蒸氣通過壓力調(diào)節(jié)后至加熱爐作燃料。 ⑶ 甲醇產(chǎn)品中分出有機雜質(zhì)，特別是乙醇，而不增加甲醇的損失量。擬采用 DCS控制系統(tǒng)，一次儀表采用電 III 型， DCS 系統(tǒng)設(shè)七個工作站，其中甲醇生產(chǎn)系統(tǒng)（包括造氣、脫硫、變換、脫碳、甲醇合成及甲醇精餾）五個工作站，公用工程兩個工作站（水處理、鍋爐工作站一個，總調(diào)度室工作站一個）。 （ 3）重度中毒者，可有面色慘白、呼吸和脈搏加快、出冷汗、意識模糊、昏迷、休克，最后因呼吸和循環(huán)衰竭而死亡。 （ 3） 受壓容器、管線的安全設(shè)施齊全，且證明確實靈敏可靠，如安全閥、壓力表、防爆板及各種連鎖信號、自動調(diào)節(jié)裝置等。要避免眼睛受光線照射，可以給予病患者戴上有色眼鏡或眼罩， 或用布遮住眼。表現(xiàn)為：輕度中毒 頭痛、心悸、惡心、嘔吐、全身乏力、昏厥等癥狀體征，重者昏迷、抽搐，甚至死亡。 （ 3）根據(jù)車間設(shè)備情況，廠房采用 6 6 米的柱網(wǎng)，廠房寬度也采用 6 米（一跨）廠房 分為 4 層，每層高度為 4 米。 由加壓塔塔底排出的甲醇溶液送至第二主精餾常壓塔下部，常壓塔也采用 85 塊浮閥塔板。如此不斷氣化、冷凝操作，最后使混合液中的組分幾乎以純組分被分離出來。除反應(yīng)器的氣體溫度約 250℃含甲醇 7%左右，經(jīng)換熱冷卻至 85℃，再用空氣和水分別冷卻，分離出粗甲醇，未凝氣體經(jīng)壓縮返回合成反應(yīng)器。 變換氣碳酸丙烯酯法脫碳 碳酸丙烯酯法脫碳原理 碳酸丙烯酯法脫碳是利用變換氣中 CO H2S 等酸性氣體在加壓條件下溶于碳酸丙烯酯溶液中，達到脫除 CO H2S 的目 的，溶解有 CO H2S 氣體的碳酸丙烯酯溶劑在減壓（或真空）、汽提條件下，將所溶解的大部分 CO H2S 等氣體解吸出來達到再生循環(huán)使用。 一氧化碳在某種條件下，能發(fā)生下列副反應(yīng)： CO + H2 C + H2O CO + 3 H2 CH4 + H2O CO2 + 4 H2O CH4 + 2H2O 這幾個副反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，副反應(yīng)的發(fā)生對變換操作的正常進行是不利的。另一部分氧氣和蒸汽經(jīng)計量后從環(huán)形射流管、中心射流管進入氣化爐，在氣化爐中心形成局部高溫區(qū)使灰團聚形成團粒。 氣體除塵冷卻系統(tǒng) 氣體除塵冷卻系統(tǒng)包括兩級文丘里洗滌器、一級部分冷凝器和洗滌塔。該流程包括干粉煤的加壓計量輸送系統(tǒng) (即輸煤統(tǒng) )、氣化與激 冷、氣體除塵冷卻 (即氣體凈化系統(tǒng) )、黑水處理等單元。后來設(shè)計的四爐頭八噴嘴氣化爐，四個爐頭呈十字形排列，能氣化煤 470t/d，產(chǎn)氣 35000m3/h。團聚體不斷增大，直到它不能被上升氣流托起為止。 （ HTW）氣化法 高溫溫克勒氣化法的基礎(chǔ)是低溫溫克勒氣化法。 正在開發(fā)的魯奇新爐型有 :魯奇 魯爾 100型煤氣化爐，操作壓力為9MPa，兩段出氣；英國煤 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計 第 8 頁 氣公司和魯奇公司共同開發(fā)的 BGL 爐，采用熔融排渣技術(shù) ,降低蒸汽用量，提高氣化強度并可將生成氣中的焦油、苯、酚和煤粉等噴入爐中回爐氣化。 下面介紹各個煤氣爐的工藝流程圖： 移動床常見爐型 魯奇煤氣化爐 德國魯奇煤和石油技術(shù)公司在 1926 年開發(fā)的一種加壓移動床煤氣化設(shè)備。另外，甲醇下游產(chǎn)品的開發(fā)也會進一步促進甲醇工業(yè)的發(fā)展，因此，甲醇工業(yè)的發(fā)展前景還是比較樂觀的。 試劑 甲醇常密封保存在棕色瓶中置于較冷處。 變換反應(yīng)的熱效應(yīng) ................................... 錯誤 !未定義書簽。 原料氣變換工藝計算 .................................... 錯誤 !未定義書簽。甲醇具有脂肪族伯醇的一般性質(zhì) ,連有羥基的碳原子上的三個氫原子均可被一一氧化 ,或脫氫生成甲醛 ,再氧化成甲酸 ,甲酸氧化的最終產(chǎn)物是二氧化碳和水。雖然目前世界甲醇市場已供大于求，而且新建裝置還將繼續(xù)建成投產(chǎn)，但是根據(jù)專家對汽車代用能源的預(yù)測，甲醇是必不可少的替代品之一。 原料氣經(jīng)過壓縮、甲 醇合成與精餾精制后制得甲醇。魯奇爐現(xiàn)已發(fā)展到 MarkⅤ 型，爐徑為 ,每臺產(chǎn)氣量可達 100000m /h，已分別應(yīng)用于美國、中國和南非。 氣化爐頂部裝有輻射鍋爐，是沿著內(nèi)壁設(shè)置的一些水冷管，用以回收出爐煤氣的顯熱，同時，由于溫度降低可能被部分熔融的灰顆粒在出氣化爐之前重新固化。由中心進入氣體的氧 /汽比較大，故床底中心區(qū)溫度較 高，當(dāng)達到灰的初始軟化溫度時，灰粒選擇性地和別的顆粒團聚起來。 S 左右。 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計 第 14 頁 (GSP)氣化技術(shù) 西門子 (GSP)氣化技術(shù)是采用干粉進料、純氧氣化、液態(tài)排渣、粗合成氣激冷工藝流程的氣流床氣化技術(shù)。 從激冷室出來的達 到飽和的粗合成氣輸送到下游的合成氣凈化單元。在反應(yīng)區(qū)中，由分布板進入蒸汽和氧氣，使煤粒流化。因此，目前采用兩端或三段變換，以獲得較高的變換率。此處不再贅述。催化劑裝在管內(nèi)，反應(yīng)熱傳熱給管程的水，產(chǎn)生蒸汽進入汽包。蒸餾操作系基于混合液中各組分在相同的溫度條件下具有不同的揮發(fā)度，當(dāng)加熱至沸騰以后，將生成的蒸汽引出進行冷凝，其冷凝液組成與原來的混合液不同，其中易揮發(fā)組分的含量較前增加。加壓塔操作壓力約 ，塔頂操作溫度約 121℃，塔底操作溫度約 127℃。 （ 2）由于合成車間流程簡單，操作人數(shù)不多，因此在布置時可只安排控制室，廁所等生產(chǎn)輔助設(shè)施和行政設(shè)施，至于配電室﹑機 修室﹑化驗室可以與其他車間共用，在此不做考慮。 一氧化碳中毒的 癥狀、急救及預(yù)防措施 一氧化碳中毒是侵入血液中的一氧化碳與血紅蛋白結(jié)合，是血液失去攜氧的能力，結(jié)果使全身組織陷入缺氧的狀態(tài)。處于昏迷、休克者平躺、頭稍低并偏向一側(cè)，及時清除口腔異物，防止異物吸入呼吸道引起窒息。 （ 4） 嚴格執(zhí)行防火規(guī)定及安全技術(shù)措施，嚴格控制可爆介質(zhì)不得達到爆炸范圍。 急救處理 （ 1）口服中毒者，可用小蘇打水或肥皂水灌服催吐，反復(fù)幾次，洗胃，并給予 0． 5硫酸到 60 毫升。生產(chǎn)過程中主要工藝參數(shù)，工藝過程控制，工藝流程圖等集中在各個工作站由 DCS 系統(tǒng)顯示和控制，次要的參數(shù)及設(shè)定值，不需經(jīng)常調(diào)整的參數(shù)， 可采用就地顯示和調(diào)節(jié)。