一、裝置簡介

  甲醇是重要有機化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料，廣泛應(yīng)用于精細化工、塑料、醫(yī)藥、化肥等領(lǐng)域。甲醇也是一種重要的有機溶劑，其溶解性能優(yōu)于乙醇，可用于調(diào)制涂料。甲醇還是一種很有前景的清潔能源?，F(xiàn)代大型工業(yè)化制甲醇的生產(chǎn)裝置，原料氣的制取既可以煤（固體）作原料，也可以油品（液體）或燃料氣（氣體）作原料。不同的原料，其生產(chǎn)方法和生產(chǎn)工藝大不相同。對于我國，煤炭儲量遠大于石油、天然氣儲量，因此，這里就以煤作原料為例進行介紹，圖2.27所示為煤化工工藝流程框圖。以煤為原料制甲醇，首先是將煤進行氣化，即煤氣化過程。目前，煤氣化的生產(chǎn)工藝有多種，包括塊煤或小顆粒煤氣化工藝、粉煤氣化工藝和水煤漿氣化工藝等。其中以水煤漿氣化工藝最為成熟，這里以目前應(yīng)用最多的ICI低壓合成工藝為例進行介紹。

二、典型甲醇裝置的工藝及特點

  一般情況下，甲醇的生產(chǎn)過程主要分為造氣、變換和凈化、合成、精餾四個工段。

 1. 造氣 

   目前應(yīng)用較多的造氣方法是：先將煤研磨成煤粉，然后摻水制成水煤漿。水煤漿通過泵提升壓力，然后通過噴嘴在高速氧氣流的作用下噴入氣化爐。氧氣和霧狀水煤漿在氣化爐內(nèi)受高溫的作用，迅速經(jīng)歷著預(yù)熱、水分蒸發(fā)、煤的干餾、揮發(fā)物的裂解燃燒以及碳的氣化等一系列復(fù)雜的物理和化學(xué)過程，最后生成以一氧化碳、氫氣、二氧化碳和水蒸氣為主的濕煤氣。合成氨裝置的原料氣（氫氣和氮氣）、尿素裝置的原料氣（二氧化碳）等也常以煤為原料氣化獲得，只是氣化的條件不同。合成氨裝置的煤制氣是以獲得氫氣為主，并在氣化時通過空氣的加入而帶入氮氣，最終獲得氫氣和氮氣呈一定比例的混合氣體。而甲醇裝置則以獲得一氧化碳為主，因此氣化時以添加純氧為主，以減少或避免氮氣的存在。在合成氨裝置一節(jié)中，沒有提及造氣工段，是因為其造氣工段的過程與這里類似。典型的煤制氣工藝流程示意圖如圖2.28所示。原煤經(jīng)過稱重送至磨煤機，磨至需要的顆粒后送至煤漿槽，與水混合后即形成水煤漿。水煤漿經(jīng)泵加壓后送往氣化爐。與高壓氧氣經(jīng)噴嘴混合進入氣化爐反應(yīng)室。洗滌器下部出來的黑水進固體分離器，液體部分（黑水）進灰水處理系統(tǒng)。除了來自洗滌器的黑水外，還有其他分離器等產(chǎn)生的黑水，這些黑水也將被送往灰水處理系統(tǒng)。

 2. 變換和凈化 

   凈化工段主要包括變換和脫硫、脫碳兩部分，但有些裝置也包含硫回收部分。變換的目的是調(diào)節(jié)煤氣中的一氧化碳含量，以獲得甲醇合成需要的一氧化碳與氫氣的比例。脫硫的目的是因為硫會導(dǎo)致甲醇合成的催化劑中毒。變換及凈化的簡單工藝流程見圖2.29。氣化工段過來的水煤氣首先進入預(yù)變換爐，出爐后進入另一個變換爐，變換后經(jīng)過多次換熱和氣液分離后，與未變換的煤氣合并，經(jīng)熱回收、冷卻。

 3. 合成 

   低壓法合成甲醇工藝流程示意圖如圖2.30所示。凈化后的氣體送至聯(lián)合壓縮機的合成氣壓縮段壓縮后，與甲醇分離器來的循環(huán)氣混合，進入循環(huán)氣壓縮段。經(jīng)循環(huán)氣壓縮機升壓后送至合成氣換熱器進行逐級換熱，送入合成塔進行甲醇合成。出塔氣經(jīng)合成氣換熱器回收熱量后進入水冷器，經(jīng)水冷后出塔，同時生成的甲醇和水，在此得以冷凝。經(jīng)甲醇分離器分離液相（甲醇和水）后，未反應(yīng)氣體返回聯(lián)合壓縮機，經(jīng)壓縮后循環(huán)使用。為防止惰性氣體在系統(tǒng)中積累，要從系統(tǒng)中排出弛放氣。由甲醇分離器分離出的粗甲醇，減壓后進入閃蒸槽閃蒸，以除去甲醇中的大部分溶解氣，然后送至甲醇精餾工段。閃蒸氣經(jīng)壓力調(diào)節(jié)后用作燃料。合成反應(yīng)熱通過合成塔殼側(cè)的沸騰水的飽和蒸汽帶走。

 4. 精餾 

   在甲醇合成時，因合成條件及催化劑性能等因素的影響，在產(chǎn)生甲醇反應(yīng)的同時，還伴隨著一系列的副反應(yīng)。所得產(chǎn)品除甲醇外，還有水、醚、醛、酮、酯、烷烴、有機酸等幾十種有機雜質(zhì)。所以，粗甲醇需進行精餾提純。甲醇精餾工藝流程示意圖如圖2.31所示。

   粗甲醇經(jīng)預(yù)熱后入預(yù)精餾塔，該塔主要是將二甲醚等低沸點餾分從塔頂分離。低沸點餾分不凝氣體從塔頂排出，送至燃料氣系統(tǒng)。塔底的液體由預(yù)精餾塔塔底泵升壓后送入加壓精餾塔進行蒸餾。加壓精餾塔塔頂氣體被冷凝后，一部分作為精甲醇加壓塔的回流，另一部分作為精甲醇產(chǎn)品送至精甲醇儲罐。加壓精餾塔底的精甲醇液體，靠自身壓力送入常壓精餾塔進一步精餾。常壓精餾塔頂部蒸汽經(jīng)冷凝器冷凝后，部分作為回流液返回塔內(nèi)，部分作為精甲醇產(chǎn)品與加壓塔的精甲醇匯合，一起送至精甲醇儲槽。

三、介質(zhì)特點

  甲醇裝置中包含的特殊介質(zhì)有：甲醇、氫氣、一氧化碳、二氧化碳、高壓氧氣、黑水等。甲醇是一種透明、無色、易燃、有毒的液體，略帶酒精味。熔點為-97.8℃，沸點為64.8℃，自燃點為47℃，能與水、乙醇、乙醚、苯、

  丙酮和大多數(shù)有機溶劑相混溶，遇熱、明火或氧化劑易著火。甲醇屬于甲B類可燃液體。按GB 5044 標(biāo)準(zhǔn)甲醇屬于中度危害介質(zhì)。

四、甲醇裝置的配管設(shè)計

  主要是對塔、罐、泵、反應(yīng)器等設(shè)備的配管設(shè)計。