合成车间工艺简介.ppt

同事们！上午好！,合成车间欢迎你,鄂尔多斯60万吨/年甲醇项目 合成车间工艺介绍,一、合成车间工艺范围 二、合成车间主要介质 三、合成车间主要产品 四、合成车间工艺原理 五、合成车间工艺流程 六、合成车间主要设备 七、合成车间工艺特点,前 言,甲醇的发展状况及我公司项目的发展前景 甲醇是一种重要的有机化工原料,应用广泛,可以用来生产甲醛、合成橡胶、甲胺、对苯二甲酸二甲脂、甲基丙烯酸甲脂、氯甲烷、醋酸、甲基叔丁基醚等一系列有机化工产品,而且还可以加入汽油掺烧或代替汽油作为动力燃料以及用来合成甲醇蛋白。随着当今世界石油资源的日益减少和甲醇单位成本的降低,用甲醇作为新的石化原料来源已经成为一种趋势。 大力生产和发展甲醇下游产品种类很多,结合市场需求,发展国内市场紧缺,特别是可以替代石油化工产品的甲醇下游产品,是未来大规模发展甲醇生产,提高市场竞争能力的重要方向。当前在我国大力发展甲醇和下游产品二甲醚等下游产品，市场前景十分广阔。,我公司的60万吨甲醇、40万吨二甲醚/年项目面临的市场机遇：,(1)甲醇燃料：20世纪70年代出现的两次石油危机及严格的环保要求,大大促进了甲醇车用燃料的开发,甲醇汽油是工业液态清洁燃料,在国际上早已经作为清洁汽车燃料使用。与汽油混合燃烧充分,所以动力很足。国际上和国内目前正面临着能源日益紧张、汽车日渐增多、油价持续上涨的难题，2005年国际原油更是突破了70美元/桶。而甲醇优越的燃料品质,进一步引起了人们的重视。经过多年的研究开发,我国在甲醇燃料的开发及应用已具有了-定的基础:在汽油中掺人5%、15%,、25%和85%的甲醇及用纯甲醇(100%)作为汽车燃料的试验研究方面已经进行大量实质性工作,特别是低比例掺烧甲醇,汽车无需做任何改动,可直接掺入汽油中使用。,(2)二甲醚燃料。二甲醚(DME)除了在日用化工、制药、农药、染料、涂料等方面具有广泛的用途外,它还具有方便、清洁、十六烷值高、动力性能好、污染少、稍加压即为液体,易贮存等燃料性能。较好地解决了能源和污染的矛盾这一世界难题,被誉为“21世纪的绿色燃料”。在我国大力发展二甲醚燃料已经具备较成熟的条件,通过锅炉改用二甲醚燃料或建设二甲醚为燃料的燃气轮机,目前火力发电中供应越来越紧张的柴油和燃料油也可以考虑用二甲醚来代替。目前,甲醇、DME生产技术和规模使得DME作为燃料在经济上是可行的,其发展前景广阔。 而新奥集团的主业是城市燃气，而在燃气中掺烧二甲醚目前已在部分地区获得市场准入，为此我公司的甲醇二甲醚市场与同行业厂家有不可比拟的优势。,（3）随着世界化学工业的发展，特别是中国及亚太地区经济持续高速发展，加上中国贫油富煤的现状，甲醇消费市场也在迅速扩大。近年来我国提倡大力发展煤制甲醇产品作为石油的替代燃料，为甲醇开拓了新的广阔市场，提供了大力发展甲醇产品的良好机遇。,我国甲醇生产的原料主要有天然气、重（渣）油、煤等，从投资看，以煤为原料投资高，且装置操作运行难度大，但从长远看，世界上煤的储藏量远远超过天然气和石油，我国的情况更是如此，以煤为原料发展碳一化工将很快占据主导地位。我公司在内蒙鄂尔多斯已取得30亿吨的优质煤开采权，因此，我公司以煤为原料生产一氧化碳和甲醇在原料方面具有优势。,主流程各岗位框图,变换,气化,低温甲醇洗,甲醇合成,空分,甲醇精馏,硫回收,CO,煤,O2,COH2CO2,H2SCOS,CO2,H2S,COS,硫磺（S）,COH2CO2,CH3OH（粗）,产品CH3OH,一、合成车间工艺范围,包括变换工段、低温甲醇洗工段、硫回收工段、冷冻站、甲醇合成工段、甲醇精制工段、产品罐区、装车站。,二、合成车间主要介质,变换工段：进口水煤气、出口变换气,低温甲醇洗工段介质,低温甲醇洗工段:进口变换气、出口净煤气、浓缩的H2S气、放入大气的废气（CO2）,硫回收工段进口浓缩的H2S气、液固态硫磺、去脱硫脱炭工段的含H2S尾气,冷冻站：液氨、气氨,甲醇合成工段介质,甲醇合成工段：进口净化气（合成气）、出口粗甲醇、驰放气,甲醇精制工段介质,甲醇精制工段：进口粗甲醇、出口精甲醇产品、杂醇油,三、合成车间主要产品,甲醇、杂醇和硫磺等，下面就这些产品的简单的介绍一下,1、甲醇：主要性质：,甲醇是最简单的饱和一元醇，俗称“木精”、“木醇”，其分子式为CH3OH，分子量为32.04。 常温常压下，纯甲醇是无色透明、易燃、极易挥发且略带醇香味、刺激性气味的有毒液体。甲醇能和水以任意比互溶，甲醇蒸汽和空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起爆炸。甲醇燃烧时无烟，其燃烧时显蓝色火焰。与氧化剂接触发生化学反应或引起燃烧。在火场中，受热的容器有爆炸危险，其蒸汽比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引起回燃，属危险性类别；试剂甲醇常密封保存在棕色瓶中置于较冷处。,表一：甲醇物性参数表,甲醇主要用途：,甲醇是一种重要基本有机化工原料和溶剂，在世界上的消费量仅次于乙烯、丙稀和苯。甲醇可用于生产甲醛、甲酸甲酯、香精、染料、医药、火药、防冻剂、农药和合成树脂等；也可以替代石油化工原料，用来制取烯烃（MTP、MTO）和制氢（MTH）；还广泛用于合成各种重要的高级含氧化学品如醋酸、酸酐、甲基叔丁基醚(MTBE)等。,甲醇用途,甲醇是较好的人工合成蛋白的原料，蛋白转化率较高，发酵速度快，无毒性，价格便宜。 另外,由于世界石油供给不稳定因素的影响以及世界能源危机与交通运输业蓬勃发展形成了极度尖锐的矛盾。利用甲醇、二甲醚等清洁燃料部分替代汽油、柴油、液化石油气，其燃烧热值高、挥发性好且燃烧气毒物排放量低，在工业上和民用上具有较大的应用潜力。,工业甲醇包装贮运,工业甲醇应该用干燥、清洁的铁制槽车、船、铁桶等包装运输，并定期清洗和干燥。工业甲醇应贮存在干燥、通风、低温的危险品仓库中，避免日光照射并隔绝热源、二氧化碳、水蒸汽和火种，贮存温度不超过30，贮存期限6个月。槽车、船、铁桶在装运甲醇过程中应在螺丝口加胶皮垫密封，避免漏损，装卸运输工具应有接地设施。,2、硫磺主要性质：,硫磺产品为淡黄色固体，呈粉状、粒状或片状等形式。其分子量为32，熔点为110.4，沸点为444.6，闪点为205，燃点为232，密度为1.96-2.07t/m3，粘度为6.7-8(150时)不溶于水，能溶于酒精和醚类，易溶于二硫化碳、四氯化碳和苯。能燃烧，燃烧时会生成有毒气体二氧化硫，火焰呈兰色。硫磺粉尘或蒸汽能与空气形成爆炸性混合物，其最低爆炸极限为2（V）。硫磺与氯化剂的混合物在加热、碰撞及研磨时将会燃烧。,硫磺产品主要用途：,可以用来制造工业硫酸、橡胶制品，在农业上可用来制作杀虫剂，在医药工业上可用来制造磺胺等药品，军事上可用来制造炸药，食品工业上可用来制作蔗糖脱色剂等，在半导体工业上也有一定的应用。,产品质量标准：,执行中华人民共和国石油化工行业标准 标准号： GB2449-92,四、合成车间工艺原理,一氧化碳变换原理,吸收原理：,根据混合气体中各组分在某液体溶剂中的溶解度不同而将气体混合物进行分离。吸收操作所用的液体溶剂称为吸收剂；混合气体中，能够显著溶解于吸收剂的组分称为溶质；而几乎不被溶解的组分统称为惰性组分或载体；吸收操作所得到的溶液称为吸收液或富液；被吸收后排出的气体称为吸收尾气，其主要成分为惰性气体。,蒸馏原理：,利用液体混合物中各组分挥发能力的不同，将混合液加热沸腾汽化，分别收集挥发出的汽相和残留的液相而将液体混合物中各组分分离的操作称为蒸馏。 精馏原理：利用溶液中各组分挥发度的不同而实现的连续的高纯度分离。,氨制冷原理：,氨制冷原理 压缩式制冷循环（我装置） 冷冻剂在低压下吸收热量后蒸发（制冷），蒸发后的冷冻剂进行压缩，使压力提高到能用一般冷却水将其冷凝为液态的状态。再行减压蒸发完成一个循环。这个循环必须具备四个主要设备：压缩机（或称做冰机）、冷凝器、膨胀机（或节流阀）、蒸发器。,氨制冷原理（续1）,任何一种物质的液体沸点（或叫冷凝点），都是随压力的变化而变化。液氨的蒸发温度与压力有关。温度愈低，压力也愈低。由此可根据所要求的冷冻温度确定液氨蒸发压力。根据冷冻量（即取走的热量）确定液氨蒸发量。做为冷冻剂的氨必须循环使用，在经济上、工艺上才算合格。那么气氨如何转变为液氨呢？可想而知，应该采用冷却的方法，可是蒸发温度较低，要把低温下的气氨冷凝成液态，则要求冷却剂温度更低，显然不能用冷却水。把气氨压力提高后，冷凝温度也相应提高。当冷凝温度高于冷却水的温度，也就可以用冷却水使之液化了。这样看来，蒸发与冷凝必须处于两个不同的压力等级。把氨从蒸发压力提高到冷凝压力的任务是由一台压缩机来完成，此压缩机称为冰机,氨制冷冻原理（续2）,如液氨在1大气压下的沸点为-33.35，但在16个大气压下，气氨的冷凝温度为40，这样，就可以利用物质的这一特性，使其在低压下蒸发，从被冷却物中吸取热量，达到冷冻的目的，同时蒸发后的气态物质经压缩机压缩提高压力。使冷凝温度高于冷水温度。在高压下用冷水冷凝，重新变成液态物质，再减压蒸发，如此循环制冷。,甲醇合成原理：,甲醇合成反应是多项铜基催化剂上进行的复杂的、可逆的化学反应。 主反应有： CO+2H2=CH3OH+102.5kJ/mol CO2+3H2=CH3OH+H2O+59.6kJ/mol CO+H2O=CO2+H2+41.19 kJ/mol,甲醇合成反应机理,甲醇的合成反应符合多相催化机理,可以分为以下五个过程进行。 a）扩散气体自气相扩散到催化剂的界面。 b）吸附各种气体在催化剂的活性表面进行化学吸附，其中CO在Cu+上吸附，H2在Zn2+上吸附并异裂。 c）表面反应化学吸附的反应物在活性表面上进行反应，生成产物。 d）解吸反应产物脱附 e）扩散反应产物气体自催化剂界面扩散到气相中去。,以上五个过程，a、e进行得最快；b、d进行的速度比c快得多，因此整个反应过程取决于c过程，即反应物分子在催化剂的活性表面的反应速度。,膜分离原理：,膜法气体分离已成为与变压吸附(PSA) 、深冷分离并存的三大主要气体分离技术，并因其简便、经济、操作灵活而日益受到普遍欢迎。膜分离法属于物理分离法。一般来说，所有的高分子膜对一切气体都是可渗透的，只不过不同气体渗透速率各不相同，膜分离的基本原理就是利用各气体组分在高分子聚合物中的溶解扩散速度不同，因而在膜两侧分压差的作用下导致其渗透通过膜壁的速率不同而分离。人们正是借助它们之间在渗透速率上的差异和施加的驱动力，来实现对某种气体的浓缩和富集的目的。,膜分离示意图,膜分离系统的核心部件是一结构形式类似于管壳式换热器的膜分离器， 数万根细小的中空纤维丝浇铸成管束而置于承压管壳内。混合气体进 入分离器后沿纤维的一侧轴向流动，“快气”不断透过膜壁而在纤维的另 一侧富集，通过渗透气出口排出，而滞留气则从与气体入口相对的另 一端非渗透气出口排出。,硫回收原理：,在燃烧炉内： 2H2S+3O22H2O+2SO2 +Q 4H2S+2SO23S2+4H2O +Q 反应结果是炉内约有60-65的H2S生成了气体硫，经废热锅炉冷却为液硫，余下没有反应的35-40的H2S中，1/3燃烧生成SO2，2/3保持不变，余下的H2S和SO2在克劳斯反应器内催化剂的作用下，反应生成气体硫： 4H2S+2SO23S2+4H2O+Q,五、合成车间工艺流程,变换工段工艺流程（链接） 低温甲醇洗工艺流程（链接） 氨吸收制冷工艺流程（链接） 硫回收工艺流程（链接） 甲醇合成工艺流程（链接） 甲醇精馏工艺流程（链接）,六、合成车间主要设备,变换炉：内装QCS-01/03钴钼催化剂，使CO+H2O在其上进行反应生成CO2+H2，完成各组分转变的过程,甲醇洗涤塔：为低温甲醇洗涤硫化氢、二氧