趙騰 煤化工的發(fā)展和煤制甲醇工藝

1、山西輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文山西輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文關(guān)于煤化工的發(fā)展和煤制甲醇工藝教學(xué)系 輕工化工系 專業(yè)班級(jí) 煤化工生產(chǎn)技術(shù)0831 學(xué)生姓名 趙騰 指導(dǎo)教師姓名 劉美琴 山西輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院二零一一年四月三十號(hào)關(guān)于煤化工的發(fā)展和煤制甲醇工藝摘 要煤化工的發(fā)展概況和產(chǎn)業(yè)背景以及煤制甲醇的工藝,甲醇的用途等等.關(guān)鍵詞: 煤化工,煤制甲醇,氣化技術(shù),甲醇合成技術(shù)目 錄1.關(guān)于煤化工的發(fā)展和煤制甲醇工藝- 32.煤化工發(fā)展應(yīng)首選煤制甲醇- 33.煤制甲醇工藝和發(fā)展現(xiàn)狀- 64.甲醇下游產(chǎn)品開發(fā)- 135.總結(jié) - 161煤化工的發(fā)展概況和產(chǎn)業(yè)背景煤是最早使用的化工和固體燃料原料，隨著石油化工的

2、興起，逐漸被石油和天然氣替代。20世紀(jì)世界出現(xiàn)三次石油危機(jī)，警醒了世界對(duì)煤原料路線的重視,德國(guó)和美國(guó)等西方國(guó)家重新開始煤化工技術(shù)的研發(fā)。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，世界石油價(jià)格波動(dòng)很大，從保障能源安全出發(fā)，世界各國(guó)加緊了大型工業(yè)化煤化工技術(shù)的開發(fā)。進(jìn)入21世紀(jì)，油價(jià)不斷攀升，煤化工進(jìn)入新一輪的發(fā)展時(shí)期。我國(guó)自20世紀(jì)90年代以來(lái)對(duì)石油能源的需求已進(jìn)入快速增長(zhǎng)期。1991年以后，年均遞增6%；近兩年來(lái)，進(jìn)一步增長(zhǎng)達(dá)8.2%。我國(guó)目前已成為全球第二大石油消費(fèi)國(guó)和進(jìn)口國(guó)。2006年進(jìn)口原油1.45億噸，同比增長(zhǎng)14.2%，對(duì)外依存度達(dá)43%；預(yù)測(cè)2020年，原油對(duì)外的依存度將超過(guò)60%，國(guó)家的能源形勢(shì)將

3、更加嚴(yán)峻。我國(guó)的資源狀況是石油、天然氣資源短缺，煤炭資源相對(duì)豐富。據(jù)測(cè)算，我國(guó)煤炭資源的地質(zhì)理論資源量高達(dá)5萬(wàn)億噸，探明保有儲(chǔ)量約為1萬(wàn)億噸，在可承受的環(huán)境容量范圍內(nèi)，我國(guó)煤炭資源的年開采規(guī)模可在當(dāng)前產(chǎn)量基礎(chǔ)上繼續(xù)擴(kuò)大，達(dá)到22億噸23億噸。進(jìn)入21世紀(jì)以后，國(guó)際石油價(jià)格持續(xù)上漲和長(zhǎng)期高位運(yùn)行，我國(guó)石油對(duì)外依存度不斷提高，在這種雙重壓力下催生了國(guó)內(nèi)煤制甲醇、煤制烯烴和煤制油品等以石油替代為目標(biāo)的現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)。2004年8月，國(guó)內(nèi)第一套煤液化項(xiàng)目開工建設(shè)，大型煤制烯烴項(xiàng)目開始規(guī)劃，煤制甲醇、二甲醚、甲醇羰基合成制醋酸等煤化工項(xiàng)目成為投資熱點(diǎn)，煤化工產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)主要

4、產(chǎn)品包括煤制甲醇、二甲醚、甲醇制烯烴、煤制油品、甲醇制醋酸及下游產(chǎn)品等。2煤化工發(fā)展應(yīng)首選煤制甲醇“無(wú)論投資的安全性、碳轉(zhuǎn)化率、環(huán)境友好性、原子經(jīng)濟(jì)性還是技術(shù)的成熟可靠性，煤基醇醚燃料都是首選的石油替代品，值得大力推廣?！痹诮谂e行的2010全國(guó)甲醇合成技術(shù)交流研討會(huì)上，專家們表達(dá)了上述觀點(diǎn)。 華東理工大學(xué)教授房鼎業(yè)認(rèn)為，從原子經(jīng)濟(jì)性角度看，無(wú)論煤制甲醇還是煤制烯烴，首先都必須將煤轉(zhuǎn)化成合成氣(CO+H2)，再由CO與H2合成甲醇或烴類。但CO+H2合成甲醇可一步完成，而費(fèi)托合成烴類，第一步是向合成氣中引入氧原子，生產(chǎn)甲醇，再去掉甲醇中的氧原子，分離大量副產(chǎn)水分后才能獲得烯烴。顯而易見，煤制烯

5、烴的原子經(jīng)濟(jì)性不如煤制甲醇。 從項(xiàng)目投資的經(jīng)濟(jì)性看，煤制甲醇優(yōu)于煤制油。國(guó)內(nèi)外的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，噸煤制油的固定資產(chǎn)投入一般高達(dá)1.2萬(wàn)元，而噸甲醇的固定資產(chǎn)投入只需0.4萬(wàn)元。由于固定資產(chǎn)投資太大，煤制油項(xiàng)目的財(cái)務(wù)及管理費(fèi)用居高不下，盈利能力差。按當(dāng)前的石油和煤炭?jī)r(jià)格計(jì)算，年產(chǎn)百萬(wàn)噸以下的煤制油是很難盈利的，但采用現(xiàn)代氣化技術(shù)建設(shè)的30萬(wàn)60萬(wàn)噸/年煤制甲醇項(xiàng)目，是絕對(duì)可以盈利的。從技術(shù)的成熟可靠性看，煤制醇醚燃料的技術(shù)國(guó)內(nèi)外已經(jīng)成熟，國(guó)產(chǎn)甲醇、二甲醚合成分離與提純成套技術(shù)，均已廣泛應(yīng)用，并向大型化方向發(fā)展。35年內(nèi)，采用國(guó)產(chǎn)技術(shù)建設(shè)的100萬(wàn)300萬(wàn)噸醇醚裝置將會(huì)涌現(xiàn)，規(guī)模效益將更加突出。但煤

6、制油技術(shù)，國(guó)內(nèi)尚無(wú)能達(dá)到煤制油最低經(jīng)濟(jì)規(guī)模的100萬(wàn)噸/年煤間接液化項(xiàng)目投產(chǎn)，工程的放大有待時(shí)日，并伴有一定的風(fēng)險(xiǎn)。煤直接制油方面同樣不容樂觀：國(guó)外目前還沒有大型工業(yè)化示范裝置運(yùn)行，國(guó)內(nèi)神華鄂爾多斯百萬(wàn)噸煤直接制油項(xiàng)目雖然已經(jīng)投產(chǎn)，但還需要從裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行、投入產(chǎn)出比、能源資源利用率、環(huán)境保護(hù)等多方面進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證?！懊褐铺烊粴獾募夹g(shù)可行性與經(jīng)濟(jì)合理性同樣需要冷靜思考?！狈慷I(yè)提醒。他說(shuō)，煤制天然氣過(guò)程不僅要消耗大量煤，還要排放大量二氧化碳，無(wú)論從經(jīng)濟(jì)上還是生態(tài)上都是不劃算的。另外，就裝置的安全性而言，煤制天然氣過(guò)程是強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，操作條件十分苛刻，項(xiàng)目選址必須遠(yuǎn)離人口居住區(qū)。即便被大家最

7、看好的煤制乙二醇，在房鼎業(yè)看來(lái)，仍有諸多問題需要攻克和解決。一是與乙烯路線相比，煤制乙二醇的質(zhì)量明顯遜色，如果煤炭?jī)r(jià)格大幅上漲，將沒有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；二是加氫催化劑壽命短的問題還需花大力氣解決，否則煤制乙二醇的成本將很難降下來(lái)；三是合成草酸酯反應(yīng)催化劑中貴金屬組分含量與反應(yīng)過(guò)程中熱點(diǎn)控制仍是難題；四是包括一氧化碳脫氫反應(yīng)器、催化耦聯(lián)羰基化反應(yīng)器、亞硝酸酯再生反應(yīng)器、加氫反應(yīng)器的工程放大目前還是一大難題；五是各反應(yīng)步驟的副反應(yīng)多，乙二醇總收率偏低的問題短期內(nèi)難以解決。這些都制約著煤制乙二醇的發(fā)展，也使其裝置的安全穩(wěn)定性、項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)可行性存在較大風(fēng)險(xiǎn)?！澳壳靶履茉雌嚠a(chǎn)業(yè)，如氫能和太陽(yáng)能，看起來(lái)很環(huán)保，

8、但如果算上制造這些產(chǎn)品時(shí)消耗的能源和排放的二氧化碳，它們的整個(gè)生命周期并不比醇醚燃料環(huán)保。”醇醚燃料及醇醚汽車專委會(huì)副秘書長(zhǎng)降連葆說(shuō)?！叭绻ㄟ^(guò)政策引導(dǎo)，使更多企業(yè)采用焦?fàn)t煤氣、電石爐尾氣和難以利用的褐煤生產(chǎn)醇醚燃料，不僅可以獲得清潔廉價(jià)的石油替代品，而且實(shí)現(xiàn)了廢物的資源化利用，既節(jié)約了資源，又保護(hù)了環(huán)境。整個(gè)過(guò)程比氫能源和太陽(yáng)能還要節(jié)能環(huán)保。”華陸工程科技有限公司副總工程師王洪金透露：清華大學(xué)已經(jīng)攻克了甲醇制芳烴的難題，正與華陸公司聯(lián)手建設(shè)3萬(wàn)噸/年甲醇制芳烴的工業(yè)化試驗(yàn)裝置。用不了多久，以甲醇為原料，生產(chǎn)包括MDI在內(nèi)的高附加值產(chǎn)品就會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。屆時(shí)，甲醇不僅可以替代成品油成為清潔燃料，還

9、可以替代石油生產(chǎn)烯烴和芳烴、乙二醇等更多化工產(chǎn)品，科學(xué)家們?cè)O(shè)想的甲醇經(jīng)濟(jì)時(shí)代將真正來(lái)臨我國(guó)是煤炭資源豐富的國(guó)家，然而在煤炭生產(chǎn)、使用和運(yùn)輸過(guò)程中也給環(huán)境帶來(lái)了諸多危害。為減少煤炭對(duì)環(huán)境造成的負(fù)面影響，采用合理的生產(chǎn)工藝是非常必要的。煤電聯(lián)產(chǎn)是一條途徑，潔凈煤技術(shù)和煤化工技術(shù)也為人們?nèi)找骊P(guān)注。本世紀(jì)世界煤化工發(fā)展的主流方向是發(fā)展煤炭潔凈利用技術(shù)，它包括氣化技術(shù)、合成燃料技術(shù)(包括醇燃料和烴燃料)及多聯(lián)產(chǎn)工藝技術(shù)等。其中采用煤制甲醇技術(shù)較為成熟，有較好的發(fā)展前景，而且隨著甲醇下游工藝的研究不斷深入，如由甲醇制備低碳烯烴工藝等，市場(chǎng)對(duì)甲醇的需求必將越來(lái)越多，該工藝的生產(chǎn)能力也會(huì)逐漸提高。甲醇在常溫常

10、壓下是易揮發(fā)和易燃的無(wú)色液體，具有酒精氣味，比水輕。甲醇蒸汽與空氣能形成爆炸性混合物，它是一種用途廣泛的基本有機(jī)化工原料，在世界發(fā)達(dá)國(guó)家，其產(chǎn)量?jī)H次于乙烯、丙烯和苯。目前我國(guó)的生產(chǎn)能力為35 kt/a，世界范圍的產(chǎn)量己經(jīng)超過(guò)3 200 kt/a。甲醇主要用于制造甲醛、氯甲烷、甲胺、醋配、丙烯酸甲酷、對(duì)苯二甲酸二甲酷、甲基叔丁基醚等一系列有機(jī)化工產(chǎn)品，產(chǎn)品品種達(dá)到百余種，是大有發(fā)展的一碳化學(xué)產(chǎn)品。甲醇還是一種性能良好的液體燃料，可用作環(huán)保燃料。另外它在化學(xué)、醫(yī)藥、輕工、紡織等行業(yè)有著廣泛的用途，己成為世界大宗化工產(chǎn)品之一。隨著我國(guó)環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，對(duì)甲基叔丁基醚的需求也會(huì)增加，而且毅基合成醋酸、甲

11、醇燃料電池、直接用作機(jī)動(dòng)車輛的燃料、合成烯烴等先進(jìn)技術(shù)的推廣也會(huì)推動(dòng)甲醇的消費(fèi)，其應(yīng)用前景必將更加廣泛。在過(guò)去的5年中，世界甲醇消耗的平均年增長(zhǎng)率為3.7%，中國(guó)甲醇消耗的平均年增長(zhǎng)率為19.3%，可見由煤制甲醇及其下游產(chǎn)品的前景十分可觀。可以預(yù)見在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)甲醇的產(chǎn)量和消費(fèi)量會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)。甲醇可以由多種原料通過(guò)多種途徑制取，天然氣、各種煤、輕質(zhì)油、重質(zhì)油和液化石油氣等都是生產(chǎn)甲醇的重要原料。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)甲醇生產(chǎn)原料來(lái)源石油占55.2%，煤占30.0%，天然氣占14.8%,我國(guó)是個(gè)缺油、少氣、煤炭資源豐富的國(guó)家，目前由于石油安全問題，我國(guó)己經(jīng)采取措施節(jié)約石油消耗，因而煤制甲醇工藝仍是

12、國(guó)內(nèi)中、長(zhǎng)期新建甲醇項(xiàng)目的首選。國(guó)內(nèi)甲醇項(xiàng)目主要由原來(lái)合成氨企業(yè)通過(guò)一些技術(shù)改造和技術(shù)引進(jìn)而建成的，這些企業(yè)在一定程度上受原料煤的價(jià)格控制。如果煤炭企業(yè)在煤炭生產(chǎn)基地建設(shè)甲醇裝置，在完成煤炭開采的同時(shí)進(jìn)行深加工，無(wú)疑是進(jìn)一步做大做強(qiáng)煤炭企業(yè)的途徑。3煤制甲醇工藝和發(fā)展現(xiàn)狀31氣化 a）煤漿制備由煤運(yùn)系統(tǒng)送來(lái)的原料煤干基（<25mm）或焦送至煤貯斗，經(jīng)稱重給料機(jī)控制輸送量送入棒磨機(jī)，加入一定量的水，物料在棒磨機(jī)中進(jìn)行濕法磨煤。為了控制煤漿粘度及保持煤漿的穩(wěn)定性加入添加劑，為了調(diào)整煤漿的PH值，加入堿液。出棒磨機(jī)的煤漿濃度約65%，排入磨煤機(jī)出口槽，經(jīng)出口槽泵加壓后送至氣化工段煤漿槽。煤漿制

13、備首先要將煤焦磨細(xì)，再制備成約65%的煤漿。磨煤采用濕法，可防止粉塵飛揚(yáng)，環(huán)境好。用于煤漿氣化的磨機(jī)現(xiàn)在有兩種，棒磨機(jī)與球磨機(jī)；棒磨機(jī)與球磨機(jī)相比，棒磨機(jī)磨出的煤漿粒度均勻，篩下物少。煤漿制備能力需和氣化爐相匹配，本項(xiàng)目擬選用三臺(tái)棒磨機(jī)，單臺(tái)磨機(jī)處理干煤量4353t/h，可滿足60萬(wàn)t/a甲醇的需要。為了降低煤漿粘度，使煤漿具有良好的流動(dòng)性，需加入添加劑，初步選擇木質(zhì)磺酸類添加劑。煤漿氣化需調(diào)整漿的PH值在68，可用稀氨水或堿液，稀氨水易揮發(fā)出氨，氨氣對(duì)人體有害，污染空氣，故本項(xiàng)目擬采用堿液調(diào)整煤漿的PH值，堿液初步采用42的濃度。為了節(jié)約水源，凈化排出的含少量甲醇的廢水及甲醇精餾廢水均可作為

14、磨漿水。b）氣化在本工段，煤漿與氧進(jìn)行部分氧化反應(yīng)制得粗合成氣。煤漿由煤漿槽經(jīng)煤漿加壓泵加壓后連同空分送來(lái)的高壓氧通過(guò)燒咀進(jìn)入氣化爐，在氣化爐中煤漿與氧發(fā)生如下主要反應(yīng)：CmHnSr+m/2O2mCO+（n/2-r）H2+rH2SCO+H2OH2+CO2反應(yīng)在6.5MPa（G）、13501400下進(jìn)行。氣化反應(yīng)在氣化爐反應(yīng)段瞬間完成，生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等氣體。離開氣化爐反應(yīng)段的熱氣體和熔渣進(jìn)入激冷室水浴，被水淬冷后溫度降低并被水蒸汽飽和后出氣化爐；氣體經(jīng)文丘里洗滌器、碳洗塔洗滌除塵冷卻后送至變換工段。氣化爐反應(yīng)中生成的熔渣進(jìn)入激冷室水浴后被分離出來(lái)，排入鎖斗，定

15、時(shí)排入渣池，由扒渣機(jī)撈出后裝車外運(yùn)。氣化爐及碳洗塔等排出的洗滌水（稱為黑水）送往灰水處理。c）灰水處理本工段將氣化來(lái)的黑水進(jìn)行渣水分離，處理后的水循環(huán)使用。從氣化爐和碳洗塔排出的高溫黑水分別進(jìn)入各自的高壓閃蒸器，經(jīng)高壓閃蒸濃縮后的黑水混合，經(jīng)低壓、兩級(jí)真空閃蒸被濃縮后進(jìn)入澄清槽，水中加入絮凝劑使其加速沉淀。澄清槽底部的細(xì)渣漿經(jīng)泵抽出送往過(guò)濾機(jī)給料槽，經(jīng)由過(guò)濾機(jī)給料泵加壓后送至真空過(guò)濾機(jī)脫水，渣餅由汽車?yán)鰪S外。閃蒸出的高壓氣體經(jīng)過(guò)灰水加熱器回收熱量之后，通過(guò)氣液分離器分離掉冷凝液，然后進(jìn)入變換工段汽提塔。閃蒸出的低壓氣體直接送至洗滌塔給料槽，澄清槽上部清水溢流至灰水槽，由灰水泵分別送至洗滌塔給

16、料槽、氣化鎖斗、磨煤水槽，少量灰水作為廢水排往廢水處理。洗滌塔給料槽的水經(jīng)給料泵加壓后與高壓閃蒸器排出的高溫氣體換熱后送碳洗塔循環(huán)使用。32變換在本工段將氣體中的CO部分變換成H2。本工段的化學(xué)反應(yīng)為變換反應(yīng)，以下列方程式表示：CO+H2OH2+CO2由氣化碳洗塔來(lái)的粗水煤氣經(jīng)氣液分離器分離掉氣體夾帶的水分后，進(jìn)入氣體過(guò)濾器除去雜質(zhì)，然后分成兩股，一部分（約為54%）進(jìn)入原料氣預(yù)熱器與變換氣換熱至305左右進(jìn)入變換爐，與自身攜帶的水蒸汽在耐硫變換催化劑作用下進(jìn)行變換反應(yīng)，出變換爐的高溫氣體經(jīng)蒸汽過(guò)熱器與甲醇合成及變換副產(chǎn)的中壓蒸汽換熱、過(guò)熱中壓蒸汽，自身溫度降低后在原料氣預(yù)熱器與進(jìn)變換的粗水煤

17、氣換熱，溫度約335進(jìn)入中壓蒸汽發(fā)生器，副產(chǎn)4.0MPa蒸汽，溫度降至270之后，進(jìn)入低壓蒸汽發(fā)生器溫度降至180，然后進(jìn)入脫鹽水加熱器、水冷卻器最終冷卻到40進(jìn)入低溫甲醇洗1#吸收系統(tǒng)。另一部分未變換的粗水煤氣，進(jìn)入低壓蒸汽發(fā)生器使溫度降至180，副產(chǎn)0.7MPa的低壓蒸汽，然后進(jìn)入脫鹽水加熱器回收熱量，最后在水冷卻器用水冷卻至40，送入低溫甲醇洗2#吸收系統(tǒng)。氣液分離器分離出來(lái)的高溫工藝?yán)淠核蜌饣ざ翁枷此庖悍蛛x器分離出來(lái)的低溫冷凝液經(jīng)汽提塔用高壓閃蒸氣和中壓蒸汽汽提出溶解在水中的CO2、H2S、NH3后送洗滌塔給料罐回收利用；汽提產(chǎn)生的酸性氣體送往火炬。33低溫甲醇洗本工段采用低溫

18、甲醇洗工藝脫除變換氣中CO2、全部硫化物、其它雜質(zhì)和H2O。a）吸收系統(tǒng)本裝置擬采用兩套吸收系統(tǒng)，分別處理變換氣和未變換氣，經(jīng)過(guò)甲醇吸收凈化后的變換氣和未變換氣混合，作為甲醇合成的新鮮氣。由變換來(lái)的變換氣進(jìn)入原料氣一級(jí)冷卻器、氨冷器、進(jìn)入分離器，出分離器的變換氣與循環(huán)高壓閃蒸氣混合后，噴入少量甲醇，以防止變換氣中水蒸氣冷卻后結(jié)冰，然后進(jìn)入原料氣二級(jí)冷卻器冷卻至20，進(jìn)入變換氣甲醇吸收塔，依次脫除H2S+COS、CO2后在49出吸收塔，然后經(jīng)二級(jí)原料氣冷卻器，一級(jí)原料氣冷卻器復(fù)熱后去甲醇合成單元。凈化氣中CO2含量約3.4%，H2S+COS<0.1PPm。來(lái)自甲醇再生塔經(jīng)冷卻的甲醇49從甲

19、醇吸收塔頂進(jìn)入，吸收塔上段為CO2吸收段，甲醇液自上而下與氣體逆流接觸，脫除氣體中CO2，CO2的指標(biāo)由甲醇循環(huán)量來(lái)控制。中間二次引出甲醇液用氨冷器冷卻以降低由于溶解熱造成的溫升。在吸收塔下段，引出的甲醇液大部分進(jìn)入高壓閃蒸器；另一部分溶液經(jīng)氨冷器冷卻后回流進(jìn)入H2S吸收段以吸收變換氣中的H2S和COS，自塔底出來(lái)的含硫富液進(jìn)入H2S濃縮塔。為減少H2和CO損失，從高壓閃蒸槽閃蒸出的氣體加壓后送至變換氣二級(jí)冷卻器前與變換氣混合，以回收H2和CO。未變換氣的吸收流程同變換氣的吸收流程。b）溶液再生系統(tǒng)未變換氣和變換氣溶液再生系統(tǒng)共用一套裝置。從高壓閃蒸器上部和底部分別產(chǎn)生的無(wú)硫甲醇富液和含硫甲醇

20、富液進(jìn)入H2S濃縮塔，進(jìn)行閃蒸汽提。甲醇富液采用低壓氮?dú)馄帷８邏洪W蒸器上部的無(wú)硫甲醇富液不含H2S從塔上部進(jìn)入，在塔頂部降壓膨脹。高壓閃蒸器下部的含硫甲醇富液從塔中部進(jìn)入，塔底加入的氮?dú)鈱O2汽提出塔頂，然后經(jīng)氣提氮?dú)饫鋮s器回收冷量后，作為尾氣高點(diǎn)放空。富H2S甲醇液自H2S濃縮塔底出來(lái)后進(jìn)熱再生塔給料泵加壓，甲醇貧液冷卻器換熱升溫進(jìn)甲醇再生塔頂部。甲醇中殘存的CO2以及溶解的H2S由再沸器提供的熱量進(jìn)行熱再生，混和氣出塔頂經(jīng)多級(jí)冷卻分離，甲醇一級(jí)冷凝液回流，二級(jí)冷凝液經(jīng)換熱進(jìn)入H2S濃縮塔底部。分離出的酸性氣體去硫回收裝置。從原料氣分離器和甲醇再生塔底出來(lái)的甲醇水溶液經(jīng)泵加壓后甲醇水分離

21、器，通過(guò)蒸餾分離甲醇和水。甲醇水分離器由再沸器提供。塔頂出來(lái)的氣體送到甲醇再生塔中部。塔底出來(lái)的甲醇含量小于100PPm的廢水送水煤漿制備工序或去全廠污水處理系統(tǒng)。c）氨壓縮制冷從凈化各制冷點(diǎn)蒸發(fā)后的-33氣氨氣體進(jìn)入氨液分離器，將氣體中的液粒分離出來(lái)后進(jìn)入離心式制冷壓縮機(jī)一段進(jìn)口壓縮至冷凝溫度對(duì)應(yīng)的冷凝壓力，然后進(jìn)入氨冷凝器。氣氨通過(guò)對(duì)冷卻水放熱冷凝成液體后，靠重力排入液氨貯槽。液氨通過(guò)分配器送往各制冷設(shè)備。34甲醇合成及精餾a）甲醇合成經(jīng)甲醇洗脫硫脫碳凈化后的產(chǎn)生合成氣壓力約為5.6MPa，與甲醇合成循環(huán)氣混合，經(jīng)甲醇合成循環(huán)氣壓縮機(jī)增壓至6.5MPa，然后進(jìn)入冷管式反應(yīng)器（氣冷反應(yīng)器）冷

22、管預(yù)熱到235，進(jìn)入管殼式反應(yīng)器（水冷反應(yīng)器）進(jìn)行甲醇合成，CO、CO2和H2在Cu-Zn催化劑作用下，合成粗甲醇，出管殼式反應(yīng)器的反應(yīng)氣溫度約為240，然后進(jìn)入氣冷反應(yīng)器殼側(cè)繼續(xù)進(jìn)行甲醇合成反應(yīng)，同時(shí)預(yù)熱冷管內(nèi)的工藝氣體，氣冷反應(yīng)器殼側(cè)氣體出口溫度為250，再經(jīng)低壓蒸汽發(fā)生器，鍋爐給水加熱器、空氣冷卻器、水冷器冷卻后到40，進(jìn)入甲醇分離器，從分離器上部出來(lái)的未反應(yīng)氣體進(jìn)入循環(huán)氣壓縮機(jī)壓縮，返回到甲醇合成回路。一部分循環(huán)氣作為弛放氣排出系統(tǒng)以調(diào)節(jié)合成循環(huán)圈內(nèi)的惰性氣體含量，合成弛放氣送至膜回收裝置，回收氫氣，產(chǎn)生的富氫氣經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后作為甲醇合成原料氣；膜回收尾氣送至甲醇蒸汽加熱爐過(guò)熱甲醇合成

23、反應(yīng)器副產(chǎn)的中壓飽和蒸汽（2.5MPa），將中壓蒸汽過(guò)熱到400。粗甲醇從甲醇分離器底部排出，經(jīng)甲醇膨脹槽減壓釋放出溶解氣后送往甲醇精餾工段。系統(tǒng)弛放氣及甲醇膨脹槽產(chǎn)生的膨脹氣混合送往工廠鍋爐燃料系統(tǒng)。甲醇合成水冷反應(yīng)器副產(chǎn)中壓蒸汽經(jīng)變換過(guò)熱后送工廠中壓蒸汽管網(wǎng)。b）甲醇精餾從甲醇合成膨脹槽來(lái)的粗甲醇進(jìn)入精餾系統(tǒng)。精餾系統(tǒng)由預(yù)精餾塔、加壓塔、常壓塔組成。預(yù)精餾塔塔底出來(lái)的富甲醇液經(jīng)加壓至0.8MPa、80，進(jìn)入加壓塔下部，加壓塔塔頂氣體經(jīng)冷凝后，一部分作為回流，一部分作為產(chǎn)品甲醇送入貯存系統(tǒng)。由加壓塔底出來(lái)的甲醇溶液自流入常壓塔下塔進(jìn)一步蒸餾，常壓塔頂出來(lái)的回流液一部分回流，一部分作為精甲醇經(jīng)

24、泵送入貯存系統(tǒng)。常壓塔底的含甲醇的廢水送入磨煤工段作為磨煤用水。在常壓塔下部設(shè)有側(cè)線采出，采出甲醇、乙醇和水的混合物，由汽提塔進(jìn)料泵送入汽提塔，汽提塔塔頂液體產(chǎn)品部分回流，其余部分作為產(chǎn)品送至精甲醇中間槽或送至粗甲醇貯槽。汽提塔下部設(shè)有側(cè)線采出，采出部分異丁基油和少量乙醇,混合進(jìn)入異丁基油貯槽。汽提塔塔底排出的廢水，含少量甲醇，進(jìn)入沉淀池，分離出雜醇和水，廢水由廢水泵送至廢水處理裝置。c）中間罐區(qū)甲醇精餾工序臨時(shí)停車時(shí)，甲醇合成工序生產(chǎn)的粗甲醇，進(jìn)入粗甲醇貯罐中貯存。甲醇精餾工序恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)，粗甲醇經(jīng)粗甲醇泵升壓后送往甲醇精餾工序。甲醇精餾工序生產(chǎn)的精甲醇，進(jìn)入甲醇計(jì)量罐中。經(jīng)檢驗(yàn)合格的精甲醇用

25、精甲醇泵升壓送往成品罐區(qū)甲醇貯罐中貯存待售。3.5空分裝置本裝置工藝為分子篩凈化空氣、空氣增壓、氧氣和氮?dú)鈨?nèi)壓縮流程，帶中壓空氣增壓透平膨脹機(jī)，采用規(guī)整填料分餾塔，全精餾制氬工藝。原料空氣自吸入口吸入，經(jīng)自潔式空氣過(guò)濾器除去灰塵及其它機(jī)械雜質(zhì)。過(guò)濾后的空氣進(jìn)入離心式空壓機(jī)經(jīng)壓縮機(jī)壓縮到約0.57MPa(A)，然后進(jìn)入空氣冷卻塔冷卻。冷卻水為經(jīng)水冷塔冷卻后的水?？諝庾韵露洗┻^(guò)空氣冷卻塔，在冷卻的同時(shí)，又得到清洗。經(jīng)空冷塔冷卻后的空氣進(jìn)入切換使用的分子篩純化器空氣中的二氧化碳、碳?xì)浠衔锖退直晃?。分子篩純化器為兩只切換使用，其中一只工作時(shí)，另一只再生。純化器的切換周期約為4小時(shí)，定時(shí)自動(dòng)切換

26、。凈化后的空氣抽出一小部分，作為儀表空氣和工廠空氣。其余空氣分成兩股，一股直接進(jìn)入低壓板式換熱器，從換熱器底部抽出后進(jìn)入下塔。另外一股進(jìn)入空氣增壓機(jī)。經(jīng)過(guò)空氣增壓機(jī)的中壓空氣分成兩部分，一部分進(jìn)入高壓板式換熱器，冷卻后進(jìn)入低溫膨脹機(jī)，膨脹后空氣進(jìn)入下塔精餾。另一部分中壓空氣經(jīng)過(guò)空氣增壓機(jī)二段壓縮為高壓空氣，進(jìn)入高壓板式換熱器，冷卻后經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后進(jìn)入下塔?？諝饨?jīng)下塔初步精餾后，獲得富氧液空、低純液氮、低壓氮?dú)?，其中富氧液空和低純液氮?jīng)過(guò)冷器過(guò)冷后節(jié)流進(jìn)入上塔。經(jīng)上塔進(jìn)一步精餾后，在上塔底部獲得液氧，并經(jīng)液氧泵壓縮后進(jìn)入高壓板式換熱器，復(fù)熱后出冷箱，進(jìn)入氧氣管網(wǎng)。在下塔頂部抽取的低壓氮?dú)猓M(jìn)入高

27、壓板式換熱器，復(fù)熱后送至全廠低壓氮?dú)夤芫W(wǎng)。從上塔上部引出污氮?dú)饨?jīng)過(guò)冷器、低壓板式換熱器和高壓板式換熱器復(fù)熱出冷箱后分成兩部分：一部分進(jìn)入分子篩系統(tǒng)的蒸汽加熱器，作為分子篩再生氣體，其余污氮?dú)馊ニ渌?。從上塔中部抽取一定量的氬餾份送入粗氬塔，粗氬塔在結(jié)構(gòu)上分為兩段，第二段氬塔底部的回流液經(jīng)液體泵送入第一段頂部作為回流液，經(jīng)粗氬塔精餾得到99.6?Ar，2ppmO2的粗氬，送入精氬塔中部，經(jīng)精氬塔精餾在精氬塔底部得到純度為99.999%Ar的氬作為產(chǎn)品抽出送入進(jìn)貯槽。 甲醇的工業(yè)化生產(chǎn)最初是1923年BASF公司采用Zn-Cr催化劑合成的，合成壓力為30 MPa，規(guī)模為300 t/a。到上世紀(jì)60

28、,70年代，Lurgi開發(fā)出活性更高的催化劑低壓生產(chǎn)甲醇,ICI公司研制出Cu-Zn-Cr催化劑低壓合成甲醇工藝，合成壓力僅為10 MPa,使生產(chǎn)過(guò)程中的能耗大大降低。目前世界上中、低壓法合成甲醇的典型工藝是Lurgi和ICI公司的技術(shù)，這些技術(shù)己經(jīng)占據(jù)了主導(dǎo)地位。其它還有托普索、凱洛洛、三菱瓦斯等公司的低壓法工藝。煤制甲醇工藝主要包括造氣、壓縮、合成和粗甲醇精制等4個(gè)工序。造氣采用魯奇高壓氣化爐，使用純氧氣化劑，煤氣經(jīng)冷卻脫出焦油、脫硫和二氧化碳制得組成為H:和CO的合成氣。煤氣化制合成氣的好處是可以脫除氣態(tài)硫等污染物，是煤潔凈利用的關(guān)鍵所在。壓縮合成氣經(jīng)過(guò)換熱、冷卻、壓縮至10MPa進(jìn)入反

29、應(yīng)器。合成甲醇的反應(yīng)器為冷激式絕熱反應(yīng)器和列管式等溫反應(yīng)器。在反應(yīng)器中獲得的粗甲醇需要采用精餾塔精制。我國(guó)甲醇生產(chǎn)起于二十世紀(jì)50年代，當(dāng)時(shí)吉化、蘭化、太化等企業(yè)先后從前蘇聯(lián)引進(jìn)高壓合成甲醇工藝，建成了數(shù)套以煤為原料的甲醇生產(chǎn)裝置，規(guī)模均在300 t/a左右。60,70年代在合成氨的基礎(chǔ)上進(jìn)一步中壓聯(lián)醇工藝。70年代四川維尼綸廠和齊魯石化公司分別引進(jìn)了ICI和Lurgi公司低壓合成甲醇技術(shù)，建成了以乙炔尾氣和渣油為原料的甲醇生產(chǎn)裝置。之后我國(guó)自行開發(fā)了適合于低壓合成甲醇的催化劑，年產(chǎn)10萬(wàn)t以下的生產(chǎn)裝置已經(jīng)國(guó)產(chǎn)化。但與國(guó)外技術(shù)相比，無(wú)論工藝技術(shù)還是設(shè)備加工制造還有一定差距。目前我國(guó)甲醇生產(chǎn)以

30、中小型聯(lián)醇裝置為主，年產(chǎn)萬(wàn)噸以下的生產(chǎn)企業(yè)的總生產(chǎn)能力約占全國(guó)總生產(chǎn)能力的一半。國(guó)內(nèi)自行設(shè)計(jì)和引進(jìn)的中型甲醇裝置均未形成經(jīng)濟(jì)規(guī)模。目前中國(guó)甲醇生產(chǎn)裝置近200套，規(guī)模在20萬(wàn)t/a的僅2套，10萬(wàn)t/a級(jí)以上規(guī)模的有9套，5一10萬(wàn)Va(不含10萬(wàn)t/a)有15套，其余均為5萬(wàn)t/a以下。受制氣工藝限制，單系列年產(chǎn)50萬(wàn)t煤制甲醇在國(guó)內(nèi)屬大型裝置。而世界甲醇生產(chǎn)以大型化為主，目前全世界甲醇生產(chǎn)能力已達(dá)3 862萬(wàn)t/a，其中50家企業(yè)能力大于30萬(wàn)t/a的裝置合計(jì)生產(chǎn)能力達(dá)到3051.2萬(wàn)t/a,50 萬(wàn)t煤制甲醇在世界上屬中等規(guī)模。以煤制甲醇的大型現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)成熟，但需投入較大的資金。國(guó)外

31、學(xué)者和企業(yè)家們一般認(rèn)為汽油與煤的比價(jià)超過(guò)10:1時(shí)，煤制甲醇在經(jīng)濟(jì)上就具備了條件，而且煤制甲醇的生產(chǎn)規(guī)模越大，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本越低。國(guó)內(nèi)甲醇建設(shè)規(guī)模發(fā)展趨勢(shì)是大型化，選擇50萬(wàn)t/a規(guī)模投資約需18億元，理想建設(shè)周期需3年，建設(shè)工期長(zhǎng)。但從對(duì)甲醇的潛在需求量看，大規(guī)模的具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的甲醇企業(yè)仍有較大發(fā)展空間，而產(chǎn)量低的小型裝置的命運(yùn)不容樂觀，當(dāng)前所要解決的問題是應(yīng)該充分利用原有以煤.為原料的中小合成氨企業(yè)的資源、技術(shù)力量和設(shè)備聯(lián)產(chǎn)甲醇，在可能的情況下引進(jìn)更加先進(jìn)的技術(shù)提高單套裝置的生產(chǎn)能力。煤一甲醇聯(lián)產(chǎn)非常適于在煤炭?jī)?chǔ)量豐富的地區(qū)建廠，如內(nèi)蒙、青海、山西、遼寧等地，省去煤炭運(yùn)輸環(huán)節(jié)。如重慶與日

32、本合資80萬(wàn)t甲醇、山東充州礦務(wù)局50萬(wàn)t甲醇、永城煤電50萬(wàn)t甲醇等項(xiàng)目已經(jīng)在設(shè)計(jì)或建設(shè)中。一些化肥企業(yè)已經(jīng)涉足煤炭開采，包攬了從原料煤的生產(chǎn)到甲醇的生產(chǎn)。煤炭企業(yè)自身應(yīng)該在原有開采煤炭的技術(shù)力量的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步拓寬深加工渠道，以此獲得更大的收益。4甲醇下游產(chǎn)品開發(fā)(1)、甲醇氧化制甲醛甲醇在高溫、浮石銀、催化劑或其它固體催化劑存在下直接氧化制甲醛。目前，國(guó)內(nèi)外40%以上的甲醇用于制甲醛，進(jìn)而合成樹脂、塑料及其他化工原料。聚甲醛是性能優(yōu)良的工程塑料，其用途十分廣泛。甲醛還用來(lái)制取丁二醇、烏洛托品等近一百種下游產(chǎn)品。(2)、甲醇氨化制甲胺將甲醇與氨按一定比例混合，在370420、5.020.0

33、MPa壓力下，以活性氧化鋁為催化劑進(jìn)行合成，制得一甲胺、二甲胺、三甲胺的混合物，再經(jīng)精餾可得一、二或三甲胺產(chǎn)品。一、二、三甲胺用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料方面或用作有機(jī)原料中間體。(3)、甲醇羰基化制醋酸由甲醇和一氧化碳在低壓下羰基合成制醋酸，其總量占世界醋酸生產(chǎn)能力的50%以上。(4)、甲醇酯化可生產(chǎn)各種酯類化合物。(5)、甲醇與氯氣、wiki氫/wiki氣混合催化反應(yīng)生成一、二、三氯甲烷，直至四氯化碳。一氯甲烷可用作有機(jī)硅化合物和含氟樹脂的原料，又是重要的甲基化劑，用于生產(chǎn)甲基纖纖維素、季胺化學(xué)品等。二氯甲烷用于去漆劑、氣霧劑、醫(yī)藥原料及硅片生產(chǎn)。三氯甲烷可生產(chǎn)HCFC-22作制冷劑，或進(jìn)一步加工

34、生產(chǎn)四氟乙烯等產(chǎn)品，可用作有機(jī)溶劑、萃取劑，還可用作染料和藥物的中間體等。四氯甲烷可用行生產(chǎn)F-11、F-12等。(6)、甲醇在金屬硅鋁催化劑或ZSM-5型分子篩存在下，脫水可制得二甲醚。(7)、甲醇脫氫制甲酸甲酯。甲酸甲酯是有機(jī)合成原料，可用于制甲酰胺、二甲基甲酰胺等。甲酰胺是醫(yī)藥、香料、染料的原料，還可用作紙張?zhí)幚韯w維工業(yè)的柔軟劑，有機(jī)合成的極性溶劑等。二甲基甲酰胺是重要的有機(jī)化工原料和優(yōu)良的溶劑，可用作氣體吸收劑、農(nóng)藥、聚氯酯合成革以及聚丙烯腈抽絲和丁二烯抽提等領(lǐng)域。 (8)、甲酸制甲基叔丁基醚（MTBE）。MTBE具有較好的調(diào)和特性，從環(huán)保和發(fā)動(dòng)機(jī)操作兩方面考慮，均被認(rèn)為是汽油最好

35、的改良劑，MTBE被列入世界上50種基本化工產(chǎn)品之一，每噸MTBE約需消耗0.4噸甲醇，因此可望成為今后甲醇消費(fèi)的大市場(chǎng)。(9)、甲醇用作燃料。甲醇摻燒汽油，在北美和西歐已合法化，在我國(guó)，四川省已出臺(tái)M15的地方標(biāo)準(zhǔn)，山西省全甲醇汽車已研制成功，并在山西省全面試點(diǎn)。全甲醇汽車開始批量，計(jì)劃在山西和安徽省推廣使用。近幾年甲醇的下游產(chǎn)品在房地產(chǎn)、建材、室內(nèi)裝修等行業(yè)快速發(fā)展和增長(zhǎng)，其增長(zhǎng)率接近20%。然而由于甲醇是化工原料，不是最終產(chǎn)品，僅靠下游衍生產(chǎn)品增長(zhǎng)不會(huì)出現(xiàn)甲醇爆發(fā)性增長(zhǎng)，積極開發(fā)甲醇燃料和甲醇制烯烴是更好的出路。甲醇燃料是中國(guó)能源結(jié)構(gòu)向多元化發(fā)展的重要方向之一。甲醇作為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃料主要

36、有3種方式:純甲醇燃燒(即稱為m loo發(fā)動(dòng)機(jī))、甲醇與汽油混合或甲醇與柴油混合分別用于汽油機(jī)和柴油機(jī)。由于甲醇價(jià)格僅是汽油的一半，全甲醇新式發(fā)動(dòng)機(jī)的推廣可大大降低汽車燃料成本。另外甲醇燃料不_僅可以替代汽油，而且其汽車尾氣排放量比汽油和柴油更低，對(duì)環(huán)境也更有利。隨著汽車工業(yè)發(fā)展中國(guó)汽車保有量不斷增加，該市場(chǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)甲醇化學(xué)品市場(chǎng)。我國(guó)甲醇作為車用燃料的研究始于上世紀(jì)80年代初，雖然起步較晚，但發(fā)展迅速，很多科研院校、所和省市地區(qū)做了大量工作。尤其在甲醇汽油摻燒方面，如M15,M 20,M 50,M 85及純甲醇ml oo等甲醇燃料進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，取得較滿意的結(jié)果。中國(guó)科學(xué)院工程熱物理所和環(huán)境化學(xué)研究所51對(duì)m lo