甲醇合成工段设计(3)

内蒙古工业大学本科毕业设计说明书

气炉或废热锅炉出来的时候，温度一般在300~1000℃之间，需要用水来洗涤。在此过程中，机械杂质，焦粒、炭黑和有害成份便进入水中，这样的污水即称为造气污水。造气污水中有害毒物的种类、浓度及污水的数量往往因造气的原料、工艺过程的不同而有很大的差异，但除特殊情况外，几乎都含有硫化物、氰化物、酚、氨氮等。因此，当它直接排入河流，湖泊或渗入地下时，就会造成环境污染，给人类带来严重的危害。例如：当污水流入农田时，就会毁坏庄稼，使粮食和蔬菜带有残毒；当污气流入湖泊。水库，池塘时，就会毒害鱼类，生物，影响生态平衡；当饮用这种污水时，就会慢性中毒。

天然气蒸汽转化法以天然气为原料制合成气生产甲醇，这是国内外发展的趋势。此法优点是：投资少，成本低，运输方便，操作简单。因此，充分利用天然气合成甲醇，是国内外主要的发展方向【5】。

煤气化法由煤制合成气。目前，随着原料市场的转变，大部分的企业现在只能烧块煤或型煤等原料，提高入炉煤的品质，除了做好粒径分级、控制好含粉率和限下率之外，对其它性质在采购原煤时也要注意。在合成甲醇用煤国家标准中．对燃料的煤矸石、含碳量、含硫量、挥发分、水分、灰分、冷热强度、灰熔点等相关的性质都有一定的要求。特别是燃料的化学活性，是众多性质中非常重要的问题，化学活性好的燃料，有利于提高煤气炉的气化强度和降低煤耗。有条件的企业，最好能够做到定点采购和定期测定原料煤的化学活性。建立入炉煤考核制度，是提高入炉煤台格率的好方法。综上所述，科学的管理好燃料，提高入炉煤的品位，是企业创造效益的最好方法。

生产水煤气与生产半水煤气，从炉子本体上讲，没有什么太大的区别，固定层间歇式煤气发生炉本身既可生产水煤气也可生产半水煤气，只是因为气化剂不同而已。但不同炉型．其产气量、消耗高低也不同。目前普遍认为直径为2.6 m煤气炉较其它炉型好，产气量高、消耗低。但其炉子小，相对中直径为3.6 m煤气炉而言，其产气量少，要想与直径为3.6 m煤气炉达到相同产气量，开炉数量多，动力消耗大，维修费用多，工人劳动强度大。目前有些厂直径为3.6 m炉单炉产气量可达16000 Nm3，基本相当于2台直径为2.6 m煤气炉。另外间歇式煤气炉热转化率一般只有65%左右，热损失巨大，增开1台煤气炉，首先要增加这部分熟损失。单炉产气量低、消耗高低。与多方面因素有关，不仅仅是炉子本身的问题【6】。

本设计采用德士古水煤浆加压气法制合成气，工艺流程如图1-2所示。德士古水煤浆加压气化炉在极高温度下运行(1300~ 1500K)，气化强度高，单炉能力大，气体

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中不含焦油、酚类，非常适合化工生产和先进发电系统的要求。德士古气化工艺的优点包括，煤种适应范围较宽，水煤浆气化炉一般情况下不宜气化褐煤(成浆困难)，工艺灵活，合成气质量高，产品气可适用于化工合成，制氢和联合循环发电等。气化压力高，生产能力高，不污染环境，三废处理较方便。

图1-2 德士古水煤浆加压气法制合成气工艺流程图

1.烧嘴冷却水回水分离罐 2.烧嘴冷却水槽 3.烧嘴冷却水冷却器 4.烧嘴冷却水泵 5.气化炉 6.锁斗循环泵 7.锁斗 8.捞渣机 9.文丘里洗涤器 10.黑水过滤器 11.洗涤塔 12.锁斗冲洗水罐 13.高压闪蒸罐 14.真空闪蒸罐 15.澄清槽 16.灰水槽 17.除氧槽 18.酸性气分离罐 19.真空闪蒸分离器 20.真空泵 21.真空泵分离器 22.絮凝剂槽 23.洗涤塔循环泵 24.冷凝液泵

该工艺缺点是，高温气化为使灰渣易于排出，要求所用煤灰熔点低，含灰量低(低于10~15%)，否则需加人助熔剂。此外，高温气化炉耐火材料和喷嘴均在高温下工作，寿命短、价格昂贵、投资高，气化炉在高温运行，氧耗高，也提高了煤气生产成本。需建设空分装置，一次性投资高。但是装置建成后，能耗、产品成本都有显著降低。 1.3.2 甲醇的合成方法

1.3.2.1 气相甲醇合成工艺发展

甲醇合成的原料气主要是CO、CO2、H2及少量的N2和CH4，早期主要是以煤为原料。进入40年代以后随着天然气的大量发现，以煤为原料的甲醇生产受到冷落。考虑到未来能源的发展及环境保护等方面的因素，以煤为原料的甲醇生产工艺又重新受到人们的重视。现在许多公司都以天然气、煤或重油为原料来生产甲醇，所用的催化剂基本上是以铜和氧化锌为主加入铝或铬的氧化物。工艺设计也大同小异，差异之处是在反应器的设计和操作单元的组合上。气相法工艺流程主要有以下几种。

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低压甲醇合成工艺流程是指采用低温、低压和高活性铜基催化剂，在5MPa左右压力下，由合成气合成甲醇的工艺流程。煤进入气化炉发生部分氧化反应生成合成气，合成气经废热锅炉和加热器换热后，进入脱硫塔，脱硫后的合成气经水冷却和汽液分离器，分离除去冷凝水后进入合成气三段离心式压缩机，压缩至稍低5MPa。从压缩机第三段出来的气体不经冷却，与分离器出来的循环气混合后，在循环压缩机中压缩到稍高于5MPa的压力，进入合成塔。循环压缩机为单段离心式压缩机，它与合成气压缩机一样都采用气轮机驱动。

合成塔顶尾气经转化后含二氧化碳量稍高，在压缩机的二段后，将气体送入二氧化碳吸收塔脱除二氧化碳，使合成气中二氧化碳保持在适宜值。吸收了二氧化碳的碳酸钾溶液用蒸汽直接再生，然后循环使用。合成塔中填充CuO-ZnO-Al2O3催化剂，于5MPa压力下操作。由于强烈的放热反应，必须迅速移出热量，流程中采用在催化剂层中直接加入冷原料的冷激法，保持温度在240 ~ 270℃之间。经合成反应后，气体中含甲醇3.5 ~ 4%（体积），送入加热器以预热合成气，塔釜部物料在水冷器中冷却后进入分离器。粗甲醇送中间槽，未反应的气体返回循环压缩机。为防止惰性气体的积累，把一部分循环气放空。其工艺流程图如图1-3所示。

粗甲醇中甲醇含量约80%，其余大部分是水。此外，还含有二甲醚及可溶性气体，称为轻馏分。水、酯、醛、酮、高级醇称为重馏分。以上混合物送往脱轻组分塔，塔顶引出轻馏分，塔底物送甲醇精馏塔，塔顶引出产品精甲醇，塔底为水，接近塔釜的某一塔板处引出含异丁醇等组分的杂醇油。

合成压缩机 循环压缩机 合成塔 冷凝器 分离器 精馏塔 轻组分脱除塔 闪蒸罐 图1-3低压法合成甲醇工艺流程图

ICI低压甲醇合成流程，由H2、CO、CO2及少量CH4组成的合成气经过变换反应以调节CO/CO2比例，然后用离心压缩机升压到5 MPa，送入温度为270℃冷激式

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反应器，反应后的气体进行冷却分离出甲醇，未反应的气体经压缩升压与新鲜原料气混合再次进入反应器，反应中所积累的甲烷气作为驰放气返回转化炉制取合成气。低压操作意味着出口气体中的甲醇浓度低，因而合成气的循环量增加。但是，要提高系统压力，设备的压力等级也得相应提高，这样将会造成设备投资加大和压缩机的功耗提高。热稳定性和温度分布是反应器设计的两个至关重要的参数，所以设计时应该使反应气体分布尽可能均匀，以防止催化剂床层局部过热，导致催化剂烧结失活。同时还要考虑到开车时的升温设施以及催化剂装卸的方式。

低压工艺生产的甲醇中含有少量水、二甲醚、乙醚、丙酮、高碳醇等杂质，需 …… 此处隐藏：3431字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……