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一煤制甲醇工藝流程設(shè)計(jì)

1空分工藝設(shè)計(jì)

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(nèi)壓縮。空分裝置制氧能力為25000Nm3/h，通過(guò)兩級(jí)精餾制取高純度的氧氣和氮?dú)狻？辗止に嚥扇「咝Х肿雍Y予凈化，流程簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠，可以大大延長(zhǎng)裝置的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期。空分工藝采用增壓透平膨脹制冷技術(shù)，能耗低于氮壓縮膨脹制冷流程，工藝更為簡(jiǎn)化。液氧泵內(nèi)壓縮流程可以節(jié)省投資，并可防止烴類(lèi)在冷凝蒸發(fā)器內(nèi)集聚，比較安全。壓縮機(jī)以蒸汽透平驅(qū)動(dòng)，熱能利用率高，電耗少。

2氣化工藝設(shè)計(jì)

氣化工藝為甲醇生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié)，生產(chǎn)質(zhì)量會(huì)影響后續(xù)產(chǎn)品的質(zhì)量。氣化工藝中，按爐內(nèi)煤料與氣化劑接觸方式區(qū)分，分為固定床、流化床、氣流床3種。固定床氣化過(guò)程中氣化劑與煤逆流接觸，出口煤氣對(duì)上部原料煤進(jìn)行干燥和干餾成熟的是Lurgi技術(shù)；流化床技術(shù)下，氣化劑自爐底部進(jìn)入爐內(nèi)，氣化劑吹起煤粉呈流態(tài)，發(fā)生燃燒和氣化反應(yīng)，成熟的主要有Winkler/HTW技術(shù)、KRW技術(shù)等。在工藝設(shè)計(jì)中，氣化裝置采用GE能源公司Texaco水煤漿加壓氣化專利技術(shù)，采用氣流床氣化技術(shù)，并最終影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。

3變換和凈化工藝設(shè)計(jì)

變換工藝采用耐硫?qū)挏刈儞Q技術(shù)，部分氣化氣在鈷-鉬系催化劑的作用下與水蒸氣發(fā)生變換反應(yīng)，調(diào)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(huì)引起甲醇合成工藝過(guò)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(shù)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(shù)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(duì)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(zhì)。聚乙二醇二甲醚法對(duì)大多數(shù)酸性氣體有較強(qiáng)的吸收能力，但對(duì)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(fù)雜，成本較高，所以本設(shè)計(jì)中，采用低溫甲醇洗工藝的林德技術(shù)。林德低溫甲醇洗工藝技術(shù)成熟、能耗省、成本低、簡(jiǎn)便、循環(huán)量小、可靠、對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕，可將粗煤氣中的酸性氣體體積分?jǐn)?shù)脫至1.0×10-5以下，需要注意的是對(duì)低溫設(shè)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(jìn)行WSA濕法制硫酸。林德工藝下，未變換部分的氣體經(jīng)脫硫脫碳后以30℃、5.6MPa（G）作為一氧化碳提純?cè)蠚膺M(jìn)入深冷分離系統(tǒng)。在深冷分離系統(tǒng)中合成氣先經(jīng)分子篩吸附器脫除其中水及微量的二氧化碳后進(jìn)入冷箱。在冷箱分離出高純度一氧化碳送出冷箱，然后進(jìn)入壓縮機(jī)增壓到3.8PMa（G）送出界區(qū)，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(shè)計(jì)

常見(jiàn)的甲醇合成塔，主要有、多床內(nèi)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?yàn)槟芎母咭鸦颈惶蕴?；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(jià)非常高。所以在本設(shè)計(jì)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(shù)。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(jīng)壓縮機(jī)提壓后進(jìn)行甲醇合成。在催化劑作用下控制反應(yīng)溫度235℃，壓力8.7Mpa，循環(huán)合成粗甲醇，同時(shí)副產(chǎn)蒸汽。甲醇精餾采用三塔和一塔精餾，粗甲醇通過(guò)預(yù)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(xiàng)目生產(chǎn)使用，多余的馳放氣循環(huán)壓縮回至甲醇合成系統(tǒng)。

5精制工藝設(shè)計(jì)

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(shè)計(jì)了加壓操作，主精餾塔壓力達(dá)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(jìn)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(jié)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(chǔ)增加一個(gè)回收塔，就可以進(jìn)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(jiǎn)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(duì)比較長(zhǎng)，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(guī)模生產(chǎn)下，三塔甲醇精餾流程更為適宜。所以本設(shè)計(jì)采用三塔甲醇精餾流程。將甲醇合成工藝生產(chǎn)的粗甲醇?xì)怏w，送入甲醇精制塔內(nèi)，進(jìn)行甲醇的精制。在三塔甲醇精餾流程設(shè)計(jì)中，甲醇精制采用3個(gè)精餾塔。每個(gè)精餾塔從后一個(gè)精餾塔上部得到純甲醇，通過(guò)不斷循環(huán)，精餾出含量為99.85%的甲醇。

二結(jié)束語(yǔ)

以煤為原料進(jìn)行甲醇的生產(chǎn)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了規(guī)?；１疚膶?duì)于以煤為原料進(jìn)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(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性，本文對(duì)以煤為原料進(jìn)行甲醇制備工藝的研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

作者：楊輝單位：中國(guó)石化長(zhǎng)城能源化工（寧夏）有限公司