煤制甲醇实训报告

1、2014年国家高职院校骨干 教师化工类顶岗实训报告（煤制甲醇装置）班级：杨子班姓名:连锦花班主任：钟飞实训日期：2014.8.11 2014.8.23实训内容1、甲醇介绍2、煤制甲醇生产工艺、装置介绍及现场参观3、气化工段仿真模拟训练4、变换工段仿真模拟训练5、合成工段仿真模拟训练6、精馏工段仿真模拟训练精选资料，欢迎下载实训方案一、性质和任务（一）实训的性质煤制甲醇工艺仿真实训操作是为了加强培训教师实践性教学环节， 培养教师 理论联系实际，提高分析问题、解决问题的能力及实践技能。在学习基础知识、 专业基础理论课的基础上，进行为期一周的实训。通过实训，使教师直接参与生产第一线的实践活动，将所学

2、的理论知识和生 产实践相结合， 进一步巩固和丰富专业基础知识和专业知识； 通过参与生产第一 线的实践活动， 进一步了解生产组织管理的有关知识， 为毕业后从事教育工作打 下良好的基础； 同时通过实训， 为教师提供了一次社会实践的机会， 为将来走上 工作岗位积累一定的社会实践经验。二、实训目标（一）知识目标1. 甲醇生产原料、产品的性能以及用途；2. 掌握煤制甲醇的工艺生产原理、工艺条件、工艺流程；3. 熟悉有关装置的化工操作规范和装置的安全运行规则；4. 了解主要设备的结构、管道、阀门的类型、作用、性能等情况；5. 了解各种操作参数的测量、控制方法以及相应仪表、仪器的类型、性能和 使用方法；三、

3、实训内容A、甲醇介绍甲醇，分子式 CH30H又名木醇或木精，英文名：Methanol; Methylalcohol;Carbinol;Wood alcohol; Woodspirit; Methyl hydroxide; 理化性质： 无色、透明、高度挥发、易燃液体。略有酒精气味。分子量 32.04 。相对密度 0.792（20/4 C）。熔点-97.8 °C。沸点 64.5 °C。闪点 12.22 C。自燃点 463.89 C。 蒸气密度1.11。蒸气压13.33KPa（100mmHg21.2 C）。蒸气与空气混合物爆炸下 限636.5 %。能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代

4、烃和许多其他有机溶剂相 混溶。遇热、明火或氧化剂易着火。用途：基本有机原料之一。主要广泛应用于 精细化工，塑料，医 药，林产品加工等领域的基本有机化工原料， 可开发出 100 多种高附加值化工产品，尤其深加工后作为一种新型清洁燃料和加入汽油掺烧， 其发展前景越来越广阔。主要是合成法， 尚有少量从木材干馏作为副产回收。 合成甲醇可以固体 （如 煤、焦炭）液体（如原油、重油、轻油）或气体（如天然气及其他可燃性气体） 为原料， 经造气净化（脱硫）变换，除去二氧化碳，配制成一定的合成气（一 氧化碳和氢）。在不同的催化剂存在下，选用不同的工艺条件。单产甲醇（分高 压法低压和中压 法），或与合成氨联产甲醇

5、（联醇法）。将合成后的粗甲醇， 经预精馏脱除甲醚，精馏而得成品甲醇。高压法为BASF最先实现工业合成的方法，但因其能耗大， 加工复杂， 材质要求苛刻， 产品中副产物多， 今后将由 ICI 低压和中压法及 Lurgi 低压和中压法取代。它能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤 代烃和许多其他有机溶剂相混溶，遇热、明火或氧化剂易燃烧。燃烧反应式为：CH3OH + 3 02 f 2 CO2 + 4 H 2O还能与水、乙醇、乙醚、苯、丙酮和大多数有机溶剂相混溶。 它是重要有机化工原料和优质燃料。主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲 氨、硫酸二甲脂等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一。甲醇亦可代替汽油作燃

6、料使用。B、煤制甲醇工艺介绍一、气化1 、煤浆制备由煤运系统送来的原料煤干基（25mm或焦送至煤贮斗，经称重给料机控 制输送量送入棒磨机， 加入一定量的水， 物料在棒磨机中进行湿法磨煤。 为了控 制煤浆粘度及保持煤浆的稳定性加入添加剂，为了调整煤浆的PH值，加入碱液。 出棒磨机的煤浆浓度约 65%，排入磨煤机出口槽，经出口槽泵加压后送至气化工 段煤浆槽。 煤浆制备首先要将煤焦磨细， 再制备成约 65%的煤浆。磨煤采用湿法，可防止粉尘飞扬，环境好。用于煤浆气化的磨机现在有两种，棒磨机与球磨机； 棒磨机与球磨机相比， 棒磨机磨出的煤浆粒度均匀， 筛下物少。 煤浆制备能力需 和气化炉相匹配，本项目拟

7、选用三台棒磨机，单台磨机处理干煤量4353t/h ,可满足 60万 t/a 甲醇的需要。为了降低煤浆粘度， 使煤浆具有良好的流动性， 需加入添加剂， 初步选择木 质磺酸类添加剂。煤浆气化需调整浆的PH值在68,可用稀氨水或碱液，稀氨水易挥发出氨， 氨气对人体有害，污染空气，故本项目拟采用碱液调整煤浆的 PH值，碱液初步 采用 42的浓度。为了节约水源， 净化排出的含少量甲醇的废水及甲醇精馏废水均可作为磨浆水2、气化在本工段，煤浆与氧进行部分氧化反应制得粗合成气。 煤浆由煤浆槽经煤浆加压泵加压后连同空分送来的高压氧通过烧咀进入气 化炉，在气化炉中煤浆与氧发生如下主要反应：CmHnS叶m/2一 m

8、CO( n/2-r ) H+rHzSC0+ > F2+CO反应在6.5MPa(G、13501400E下进行。气化反应在气化炉反应段瞬间完成，生成 CO H、CO、HO和少量CH、F2S 等气体。离开气化炉反应段的热气体和熔渣进入激冷室水浴， 被水淬冷后温度降低并 被水蒸汽饱和后出气化炉； 气体经文丘里洗涤器、 碳洗塔洗涤除尘冷却后送至变 换工段。气化炉反应中生成的熔渣进入激冷室水浴后被分离出来， 排入锁斗， 定时排 入渣池，由扒渣机捞出后装车外运。气化炉及碳洗塔等排出的洗涤水(称为黑水)送往灰水处理。3、灰水处理 本工段将气化来的黑水进行渣水分离，处理后的水循环使用。从气化炉和碳洗塔排出

9、的高温黑水分别进入各自的高压闪蒸器， 经高压闪蒸 浓缩后的黑水混合， 经低压、 两级真空闪蒸被浓缩后进入澄清槽， 水中加入絮凝 剂使其加速沉淀。 澄清槽底部的细渣浆经泵抽出送往过滤机给料槽， 经由过滤机 给料泵加压后送至真空过滤机脱水，渣饼由汽车拉出厂外。闪蒸出的高压气体经过灰水加热器回收热量之后， 通过气液分离器分离掉冷 凝液，然后进入变换工段汽提塔。闪蒸出的低压气体直接送至洗涤塔给料槽，澄清槽上部清水溢流至灰水槽， 由灰水泵分别送至洗涤塔给料槽、 气化锁斗、磨煤水槽， 少量灰水作为废水排往 废水处理。洗涤塔给料槽的水经给料泵加压后与高压闪蒸器排出的高温气体换热后送 碳洗塔循环使用。4、变换

10、在本工段将气体中的CO部分变换成H。本工段的化学反应为变换反应，以下列方程式表示：C0+ > F2+CO由气化碳洗塔来的粗水煤气经气液分离器分离掉气体夹带的水分后， 进入气 体过滤器除去杂质，然后分成两股，一部分（约为 54%）进入原料气预热器与变 换气换热至305C左右进入变换炉，与自身携带的水蒸汽在耐硫变换催化剂作用 下进行变换反应， 出变换炉的高温气体经蒸汽过热器与甲醇合成及变换副产的中 压蒸汽换热、过热中压蒸汽， 自身温度降低后在原料气预热器与进变换的粗水煤 气换热，温度约335E进入中压蒸汽发生器，副产4.0MPa蒸汽，温度降至270C 之后，进入低压蒸汽发生器温度降至 180

11、C，然后进入脱盐水加热器、水冷却器 最终冷却到40C进入低温甲醇洗1#吸收系统。另一部分未变换的粗水煤气，进入低压蒸汽发生器使温度降至180C，副产0.7MPa 的低压蒸汽，然后进入脱盐水加热器回收热量，最后在水冷却器用水冷 却至40C，送入低温甲醇洗2#吸收系统。气液分离器分离出来的高温工艺冷凝液送气化工段碳洗塔气液分离器分离 出来的低温冷凝液经汽提塔用高压闪蒸气和中压蒸汽汽提出溶解在水中的CO2、H2S NH3后送洗涤塔给料罐回收利用；汽提产生的酸性气体送往火炬。5、低温甲醇洗本工段采用低温甲醇洗工艺脱除变换气中 CO、全部硫化物、其它杂质和HOb(1) 吸收系统本装置拟采用两套吸收系统，

12、 分别处理变换气和未变换气， 经过甲醇吸收净 化后的变换气和未变换气混合，作为甲醇合成的新鲜气。由变换来的变换气进入原料气一级冷却器、 氨冷器、 进入分离器， 出分离器 的变换气与循环高压闪蒸气混合后， 喷入少量甲醇， 以防止变换气中水蒸气冷却 后结冰，然后进入原料气二级冷却器冷却至-20C，进入变换气甲醇吸收塔，依 次脱除HS+COSCO后在49C出吸收塔，然后经二级原料气冷却器，一级原料 气冷却器复热后去甲醇合成单元。净化气中 CO含量约3.4%, F2S+COS<0.1PRm来自甲醇再生塔经冷却的甲醇一 49 C从甲醇吸收塔顶进入，吸收塔上段为 C02吸收段，甲醇液自上而下与气体逆

13、流接触，脱除气体中CO2 CO2的指标由甲醇循环量来控制。中间二次引出甲醇液用氨冷器冷却以降低由于溶解热造成的 温升。在吸收塔下段，引出的甲醇液大部分进入高压闪蒸器； 另一部分溶液经氨 冷器冷却后回流进入H2S吸收段以吸收变换气中的H2S和COS自塔底出来的含 硫富液进入H2S浓缩塔。为减少H2和CO损失，从高压闪蒸槽闪蒸出的气体加压 后送至变换气二级冷却器前与变换气混合，以回收 H2和CO未变换气的吸收流 程同变换气的吸收流程。(2) 溶液再生系统未变换气和变换气溶液再生系统共用一套装置。从高压闪蒸器上部和底部分别产生的无硫甲醇富液和含硫甲醇富液进入 H2S浓缩塔，进行闪蒸汽提。甲醇富液采用

14、低压氮气汽提。高压闪蒸器上部的无 硫甲醇富液不含H2S从塔上部进入，在塔顶部降压膨胀。高压闪蒸器下部的含硫 甲醇富液从塔中部进入，塔底加入的氮气将C02气提出塔顶，然后经气提氮气冷 却器回收冷量后，作为尾气高点放空。富H2S甲醇液自H2S浓缩塔底出来后进热再生塔给料泵加压，甲醇贫液冷却 器换热升温进甲醇再生塔顶部。甲醇中残存的CO2以及溶解的H2S由再沸器提供 的热量进行热再生， 混和气出塔顶经多级冷却分离， 甲醇一级冷凝液回流， 二级 冷凝液经换热进入H2S浓缩塔底部。分离出的酸性气体去硫回收装置。从原料气分离器和甲醇再生塔底出来的甲醇水溶液经泵加压后甲醇水分离 器，通过蒸馏分离甲醇和水。

15、甲醇水分离器由再沸器提供。 塔顶出来的气体送到 甲醇再生塔中部。塔底出来的甲醇含量小于 iooppm勺废水送水煤浆制备工序或 去全厂污水处理系统。（3）氨压缩制冷从净化各制冷点蒸发后的-33 °C气氨气体进入氨液分离器，将气体中的液粒 分离出来后进入离心式制冷压缩机一段进口压缩至冷凝温度对应的冷凝压力， 然 后进入氨冷凝器。气氨通过对冷却水放热冷凝成液体后，靠重力排入液氨贮槽。 液氨通过分配器送往各制冷设备。6、甲醇合成及精馏（1） 甲醇合成经甲醇洗脱硫脱碳净化后的产生合成气压力约为5.6MPQ与甲醇合成循环气混合，经甲醇合成循环气压缩机增压至 6.5MPa然后进入冷管式反应器（气

16、冷反应器）冷管预热到235C，进入管壳式反应器（水冷反应器）进行甲醇合成， CO CO2和H2在Cu-Zn催化剂作用下，合成粗甲醇，出管壳式反应器的反应气 温度约为240C，然后进入气冷反应器壳侧继续进行甲醇合成反应，同时预热冷 管内的工艺气体， 气冷反应器壳侧气体出口温度为 25oC ，再经低压蒸汽发生器， 锅炉给水加热器、空气冷却器、水冷器冷却后到40C，进入甲醇分离器，从分离器上部出来的未反应气体进入循环气压缩机压缩，返回到甲醇合成回路。一部分循环气作为弛放气排出系统以调节合成循环圈内的惰性气体含量， 合 成弛放气送至膜回收装置， 回收氢气， 产生的富氢气经压缩机压缩后作为甲醇合 成原料

17、气；膜回收尾气送至甲醇蒸汽加热炉过热甲醇合成反应器副产的中压饱和 蒸汽（2.5MPa），将中压蒸汽过热到400C。粗甲醇从甲醇分离器底部排出， 经甲醇膨胀槽减压释放出溶解气后送往甲醇 精馏工段。系统弛放气及甲醇膨胀槽产生的膨胀气混合送往工厂锅炉燃料系统。 甲醇合成水冷反应器副产中压蒸汽经变换过热后送工厂中压蒸汽管网。（ 2）甲醇精馏从甲醇合成膨胀槽来的粗甲醇进入精馏系统。 精馏系统由预精馏塔、 加压塔、 常压塔组成。预精馏塔塔底出来的富甲醇液经加压至0.8MPa 80C，进入加压 塔下部，加压塔塔顶气体经冷凝后， 一部分作为回流， 一部分作为产品甲醇送入 贮存系统。 由加压塔底出来的甲醇溶液自

18、流入常压塔下塔进一步蒸馏， 常压塔顶 出来的回流液一部分回流， 一部分作为精甲醇经泵送入贮存系统。 常压塔底的含 甲醇的废水送入磨煤工段作为磨煤用水。 在常压塔下部设有侧线采出， 采出甲醇、 乙醇和水的混合物，由汽提塔进料泵送入汽提塔， 汽提塔塔顶液体产品部分回流， 其余部分作为产品送至精甲醇中间槽或送至粗甲醇贮槽。 汽提塔下部设有侧线采 出，采出部分异丁基油和少量乙醇 , 混合进入异丁基油贮槽。汽提塔塔底排出的 废水，含少量甲醇，进入沉淀池，分离出杂醇和水，废水由废水泵送至废水处理 装置。(3)中间罐区甲醇精馏工序临时停车时， 甲醇合成工序生产的粗甲醇， 进入粗甲醇贮罐中 贮存。甲醇精馏工序

19、恢复生产时，粗甲醇经粗甲醇泵升压后送往甲醇精馏工序。甲醇精馏工序生产的精甲醇， 进入甲醇计量罐中。 经检验合格的精甲醇用精 甲醇泵升压送往成品罐区甲醇贮罐中贮存待售。7、空分装置 本装置工艺为分子筛净化空气、 空气增压、 氧气和氮气内压缩流程， 带中压 空气增压透平膨胀机，采用规整填料分馏塔，全精馏制氩工艺。原料空气自吸入口吸入， 经自洁式空气过滤器除去灰尘及其它机械杂质。 过 滤后的空气进入离心式空压机经压缩机压缩到约0.57MPa(A)，然后进入空气冷却塔冷却。 冷却水为经水冷塔冷却后的水。 空气自下而上穿过空气冷却塔， 在冷 却的同时，又得到清洗。经空冷塔冷却后的空气进入切换使用的分子筛

20、纯化器空气中的二氧化碳、 碳 氢化合物和水分被吸附。 分子筛纯化器为两只切换使用， 其中一只工作时， 另一 只再生。纯化器的切换周期约为 4 小时，定时自动切换。净化后的空气抽出一小部分， 作为仪表空气和工厂空气。 其余空气分成两股， 一股直接进入低压板式换热器， 从换热器底部抽出后进入下塔。 另外一股进入空 气增压机。经过空气增压机的中压空气分成两部分， 一部分进入高压板式换热器， 冷却 后进入低温膨胀机， 膨胀后空气进入下塔精馏。 另一部分中压空气经过空气增压 机二段压缩为高压空气，进入高压板式换热器， 冷却后经节流阀节流后进入下塔。 空气经下塔初步精馏后，获得富氧液空、低纯液氮、低压氮气

21、，其中富氧液 空和低纯液氮经过冷器过冷后节流进入上塔。 经上塔进一步精馏后， 在上塔底部 获得液氧， 并经液氧泵压缩后进入高压板式换热器， 复热后出冷箱， 进入氧气管 网。在下塔顶部抽取的低压氮气， 进入高压板式换热器， 复热后送至全厂低压氮 气管网。从上塔上部引出污氮气经过冷器、 低压板式换热器和高压板式换热器复热出 冷箱后分成两部分：一部分进入分子筛系统的蒸汽加热器， 作为分子筛再生气体， 其余污氮气去水冷塔。 从上塔中部抽取一定量的氩馏份送入粗氩塔， 粗氩塔在结 构上分为两段，第二段氩塔底部的回流液经液体泵送入第一段顶部作为回流液， 经粗氩塔精馏得到 99.6%Ar，2ppmO2 的粗氩

22、，送入精氩塔中部，经精氩塔精馏在 精氩塔底部得到纯度为 99.999%Ar 的氩作为产品抽出送入进贮槽。C、煤制甲醇仿真的简介煤制甲醇仿真内容仿真教学系统由两大部份组成 : 硬件部份 、软件部份。 硬件部份：商用计算机、网络系统专业教学过程的一个技术平台。软件部份：总体监控软件、通讯软件、工艺仿真软件（动态数学模型）、仿DCS 软件智能操作指导系统、 智能诊断系统这部分是仿真系统的核心， 它完成了所有 的教学功能。仿真系统的教学内容如下： 氧化反应器单元、 熔盐冷却单位、 液位控制单元、 离心泵单元、列管式换热器单元、压缩机单元固定床反应器、间歇式反应单元、 流化床反应器加热炉单元、 精馏、

23、吸收解吸、 锅炉含盖了生产所需要的化工基本 操作单元；仿真系统的特点：1 、贴近真实生产操作系统的界面很强的交互性、重复性。在仿真系统上 可反复进行开车、停车训练、事故训练。教师成为了学习的主体 , 教师可以根据 自己的能力有选择性地学习，灵活地掌握学习进度。使得个性化教学成为可能。2 、仿真系统的智能教学功能，对教师的学习过程可进行实时跟踪测评， 并指出其操作过程的对、错。提高了教师自主学习的能力。3 、老师站的组态功能使得老师的教学过程能满足教学大纲和计划的要求， 也更加贴近了培养目标。4 、教师在仿真系统上实训不会发生人身危险、设备损坏、环境污染等经 济损失和安全事故。5 、贴近真实生产操作系统的界面 , 为