煤制甲醇工艺标准

''煤制甲醇工艺1)气化a）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。机处理干煤量43～53t/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6～8，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。可作为磨浆水。b）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：

CmHnSr+m/2O2—→mCO+（n/2-r）H2+rH2SCO+H2O—→H2+CO2反应在6.5MPa（G）、1350～1400℃下进行。''气化反应在气化炉反应段瞬间完成，生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等气体。洗涤除尘冷却后送至变换工段。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。c）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的高温黑水分别进入各自的高压闪蒸器，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。器分离掉冷凝液，然后进入变换工段汽提塔。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。2）变换在本工段将气体中的CO部分变换成H2。

本工段的化学反应为变换反应，以下列方程式表示：

CO+H2O—→H2+CO2''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54%）进入原料气预热器与变换气换热至305℃左右进入变换炉，与自身携度约4.0MPa270℃水冷却器最终冷却到40℃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180℃，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40℃，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。3）低温甲醇洗本工段采用低温甲醇洗工艺脱除变换气中CO2、全部硫化物、其它杂质和H2O。a）吸收系统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。

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－

20℃，进入变换气甲醇吸收塔，依次脱除H2S+COS、CO2后在－49℃''醇合成单元。净化气中CO2含量约3.4%，H2S+COS<0.1PPm。塔上段为CO2CO2，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H2SH2和CO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。b）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。甲醇富液采用低压氮气汽提。高压闪蒸器上部的无硫甲醇富液不含H2S氮气将CO2气高点放空。富H2S甲醇液自H2SCO2以及溶

解的H2SH2S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''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100PPm的废水送水煤浆制备工序或去全厂污水处理系统。c）氨压缩制冷从净化各制冷点蒸发后的-33℃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4）甲醇合成及精馏a）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5.6MPa，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（气冷反应器）冷管预热到235℃，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240℃，然

艺气体，气冷反应器壳侧气体出口温度为250℃，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40℃，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

热到400℃。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。b）甲醇精馏塔、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、80℃，进入加压塔下部，加压塔塔顶气体经冷凝后，一部分醇、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。c）中间罐区后送往甲醇精馏工序。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。5）空分装置程，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。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''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纯化器空气中的其中一只工作时，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。部抽出后进入下塔。另外一股进入空气增压机。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，热器，复热后出冷箱，进入氧气管网。全厂低压氮气管网。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。液，经粗氩塔精馏得到99.6?Ar2ppmO2的粗氩，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**氩作为产品抽''出送入进贮。甲醇合成方法当今甲醇生产技术主要采用中压法和低压法两种工艺，并且以低压法为主，这两种方法生产的甲醇约占世界甲醇产量的80％以上。高压法：（19.6－29.4MPa）是最初生产甲醇的方法，采用锌铬催化剂，反应温度360－400℃，压力19.6－29.4MPa。高压法由于原料和动力消耗大，反应温态。低压法（5.0－8.0MPa）是20世纪60年代后期发展起来的甲醇合成技术。低压法基于高活性的铜系催化剂，其活性明显高于锌铬催化剂，反应温度低（240-270应，改善了甲醇质量，降低了原料的消耗。此外，由于压力低，动力消耗降低很多，工艺设备制造容易。中压法（9.8－12.0MPa了压力，相应的动力消耗略有增加。比较以上三者的优缺点，以投资成本，生产成本，产品收率为依据，选择中压法为生产甲醇的工艺路线。一、甲醇合成的生产原理及影响因素1.合成系统中的反应CO2+H2→CH3OH+102.37kJ/molCO+H2→(CH322O+200.39kJ/molCO+3H2→CH42O+115.69kJ/molCO2+H2→CO+H2-42.92kJ/molCO+H2→492O+49.62kJ/mol2.甲醇合成生产的影响因素1)温度''的反应，均为可逆的放热反应。i)一氧化碳加氢合成甲醇的最佳温度对于可逆放热反应而言，存在最佳反应温度曲线。当甲醇含量较低时，由于平衡的影响相对的很小，最佳温度高，随着反应的进行，甲醇含量升高，平衡影响增大，最佳温度就低。反应器操作时，沿着最佳温度线进行，则反应速率最高超过300℃。大小等因素影响。ii)有二氧化碳参加反应时的最佳温度由于两个反应的速率常数和平衡常数不同，同一组成下，两个反应的最佳温度不同。故使两个反应速率之和最大时的温度，才是该反应系统的最佳温度。实现最佳温度的方法，工业上采用连续换热式或多段冷激式催化剂筐，使催化床的温度尽可能沿最佳温度分布。2)压力数减少，因此增加压力对平衡有利，由于压力高，组分的分压提高，因而催化剂化剂，其起始活性温度在320℃，由于反应平衡的限制，只能选用25－30mpa。活性温度范围在200－300℃，操作压力可降至5MPa，若能解决移热问题，则可;催化剂使用后期，活性降低，往往采用较高压力，以保持一定的生产强度。3)原料配比实验证明，最大反应速率时的组成并不是化学计量组成，由动力学方程确定的最佳氢碳比表明，在远离平衡的情况下，－Cr催化剂最大反应速率的组成H2CO＝4，据报道，氢含量还可以减少副反应以及降低催化剂的中毒程度。以上所指组成的氢碳比是合成反应器内的组成，近似于循环气组成，至于合''的稳定生产。CO22－6CO2H2-CO2(CO+CO2)的摩尔比一般为2.05－2.15。惰性气体的含量也能影响反应速率，含量太高，降低反应速率，生产单位产量的动力消耗也大；维持低惰性气含量，则放空量加大，多损失有效气体。一般来说，惰性气体含量要根据具体情况来定，而且这也是调节工况的手段之一。4)催化剂颗粒尺寸由动力学研究可知，催化剂颗粒大小对甲醇合成的宏观速率有显著的影部装小颗粒，下部则装大颗粒催化剂。5)空速对于甲醇合成过程，若采用较低空速，则反应速率变化较大，反应过程中气体混合物的组成与平衡组成较接近，反应速率较低，催化剂的生产强度较低，高。若采用较高空速，则反应速率变化较小，催化剂的生产强度提高，但增大了注意，空速增大到一定程度后，催化剂床层温度不能维持。因此，必须综合多方面因素来考虑最佳空速的问题。6)反应器结构甲醇合成塔内件的型式繁多，内件的核心为催化剂筐，他的设计好坏直接影响合成塔的产量和消耗定额。一个好的催化剂筐设计应满足以下要求：i)能保证催化剂在升温、还原过程中操作正常、还原充分，尽可能地提高催化剂的活性，达到最大的生产强度。''ii)能有效地移去反应热，合理地控制催化剂层的温度分布，使其逼近最佳操作温度线，提高甲醇净值和催化剂的使用寿命。iii)能保证气体均匀地通过催化剂层，阻力小，气体处理量大，甲醇产量高。iv)充分利用高压空间，尽可能多装催化剂，提高容积利用系数。v)操作稳定、调节方便，能适应各种操作条件的变化。vi)结构简单，运转可靠，装卸催化剂方便，制造、安装和维修容易等。vii)妥善处理各个内件的连接与保温，避免产生热应力，使内件在塔内能自由胀缩。向合成塔或轴、径向复合式合成塔。五设计依据1.设计裕量：10％2.生产规模：20万吨/年3.年工作时间：8000小时4.粗甲醇分离收率：87.5％5.甲醇衡算数据：见下表表2甲醇衡算数据表））24N2％H2'