煤制甲醇的工藝流程分析目錄TOC\o"1-3"\h\u11892煤制甲醇的工藝流程分析 1110631.1GSP氣化工藝流程 187261.2NHD脫硫脫碳工藝流程 2323731.3Lurgi低壓合成工藝流程 4197371.4三塔精餾工藝流程 51.1GSP氣化工藝流程GSP氣化工藝過(guò)程主要由給料系統(tǒng)、氣化爐、粗煤氣洗滌系統(tǒng)組成。包括備煤、氣化、除渣三部分[15]。原料煤首先在磨煤機(jī)內(nèi)進(jìn)行研磨，將其磨碎至的粒度大小后，對(duì)其進(jìn)行干燥處理。用氮?dú)饣蚨趸紝⒀心ズ蟮脑厦悍蹚募恿隙份斔偷綒饣癄t的組合噴嘴中。控制操作壓力至，氣化溫度控制在，對(duì)干煤粉進(jìn)行加壓處理，用氧氣及少量蒸汽將其通過(guò)組合噴嘴送入到氣化爐中。高溫氣體隨著液態(tài)渣一同離開(kāi)氣化室并向下流動(dòng)，進(jìn)入激冷室。液態(tài)渣經(jīng)過(guò)高壓激冷水的噴射冷卻，在激冷室底部水浴為顆粒狀，定期從排渣鎖斗中排入渣池，并通過(guò)撈渣機(jī)裝車(chē)運(yùn)出。從激冷室出來(lái)的達(dá)到飽和的粗合成氣經(jīng)兩級(jí)文氏管洗滌后，使含塵量達(dá)到要求后送出界區(qū)[16]。激冷室和文氏管排除的黑水經(jīng)減壓后送入兩級(jí)閃蒸罐，將黑水中的氣體成分除去。閃蒸罐內(nèi)的黑水送入沉降槽，加入少量絮凝劑，沉降灰水中細(xì)渣。沉降槽中分為下部的沉降物和上部的灰水與濾液兩部分。沉降物經(jīng)過(guò)過(guò)濾機(jī)，被濾出并壓制成渣餅裝車(chē)外送；灰水與濾液則送回激冷室被作激冷水使用，還需將少量污水送界區(qū)外的全場(chǎng)污水處理系統(tǒng)，以控制回水中的總鹽含量。GSP氣化爐工藝需經(jīng)歷磨煤、氣化、粗合成氣洗滌、排渣、黑水處理等工序，其在爐內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的原料及反應(yīng)形式與Shell氣化爐和德士古水煤漿氣化爐相同[27]。圖1.1GSP氣化工藝流程1.2NHD脫硫脫碳工藝流程（1）NHD脫硫甲醇生產(chǎn)要求凈化氣含硫量低。NHD溶劑不僅能脫除無(wú)機(jī)硫和有機(jī)硫，而且脫硫溶解度大，對(duì)二氧化碳選擇性好，脫硫后再串聯(lián)NHD脫碳，仍然是脫硫過(guò)程的延續(xù)。合成氨和甲醇裝置采用NHD脫硫脫碳的生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，經(jīng)NHD法凈化后，凈化氣總硫體積分?jǐn)?shù)＜0.1×10-6，再設(shè)置精脫硫裝置，總硫體積分?jǐn)?shù)＜0.05×10-6，可滿足甲醇生產(chǎn)的要求。若原料氣含硫較高，其脫硫部分可采用常溫下選擇性的吸收硫化氫、硫化氫濃縮及硫化氫再生的三塔工藝流程，配置二級(jí)閃蒸。原料氣H2S體積分?jǐn)?shù)為1.0%時(shí)，經(jīng)NHD脫硫后，凈化氣中總硫體積分?jǐn)?shù)＜1×10-6，同時(shí)得到硫化氫體積分?jǐn)?shù)＞30%的再生氣，送入克勞斯裝置制取硫磺。原料氣含量較高的NHD脫硫工藝流程圖見(jiàn)圖1.2。圖1.2原料氣含硫量較高的NHD脫硫工藝流程圖1—脫硫塔；2—水冷器；3—泵；4—濃縮塔；5—換熱器；6—閃蒸槽；7—再生塔；8—煮沸器；9—分離器；10—壓縮機(jī)若原料氣含硫較低，其脫硫部分可省略濃縮塔，采用吸收、再生的雙塔工藝流程，配置二級(jí)閃蒸。經(jīng)NHD脫硫后，凈化氣中總硫體積分?jǐn)?shù)同樣可以＜1×10-6。原料氣含硫量較低的NHD脫硫工藝流程見(jiàn)圖1.3。圖1.3原料氣含硫量較低的NHD脫硫工藝流程圖1—脫硫塔；2、14—水冷器；3—閃蒸塔壓縮機(jī)；4—透平；5、8、13—泵；6—高壓閃蒸槽；7、10、12—換熱器；9—低壓閃蒸槽；11—再生塔本次設(shè)計(jì)凈化工段中，脫硫工藝，借鑒兗礦國(guó)泰化工有限公司甲醇凈化系統(tǒng)NHD脫硫工藝，其工藝流程圖見(jiàn)圖1.4。圖1.4甲醇凈化中NHD脫硫工藝流程圖1—脫硫泵；2—脫硫富液泵；3—回流水泵；4—脫硫塔；5—濃縮塔；6—再生塔；7—閃蒸槽；8—酸性氣體分離器；9—回流水槽；10—閃蒸氣壓縮機(jī)；11、12—溶液換熱器；13、14—蒸汽加熱器；15、16、17、18—水冷卻器實(shí)際操作中的NHD溶液水含量小于設(shè)計(jì)值。如果水含量超過(guò)5%，吸收效果將會(huì)降低，容易造成脫硫塔H2S出口指標(biāo)高；若水含量過(guò)低則不利于酸性氣的閃蒸。所以，水含量通常用回流水量進(jìn)行控制，一般控制在3%~5%較為合適。（2）NHD脫碳甲醇生產(chǎn)對(duì)脫碳要求比較寬松，當(dāng)前各種脫碳方法都能達(dá)到要求的凈化度，但使用典型的物理吸收NHD法，則更能體現(xiàn)其能耗低的優(yōu)點(diǎn)。NHD對(duì)一氧化碳和二氧化碳具有良好的吸收選擇性。甲醇裝置采用NHD法脫二氧化碳時(shí)，一氧化碳的損耗僅為0.6%。除甲醇裝置外，用NHD法精制一氧化碳的羰基合成醋酸生產(chǎn)也證明了這一點(diǎn)。由于脫碳指標(biāo)比較寬松，南化集團(tuán)研究院在NHD脫碳工藝中采用了大量節(jié)能措施。此外，甲醇生產(chǎn)中的脫碳工藝不需要回收二氧化碳，更有利于NHD脫碳裝置的節(jié)能優(yōu)化。傳統(tǒng)的NHD脫碳工藝流程見(jiàn)圖1.5。圖1.5傳統(tǒng)的NHD脫碳工藝流程1—換熱器；2—脫硫塔；3—氨冷器；4—高壓閃蒸器；5—低壓閃蒸器；6—富液泵；7—貧液泵；8—?dú)馓崴?—換熱器；10—空氣鼓風(fēng)機(jī)變換氣與高閃氣混合，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入換熱器，被常解氣和脫碳?xì)饫鋮s，分離冷凝水后，從底部進(jìn)入脫碳塔。氣體在塔內(nèi)向上流動(dòng)過(guò)程中，與自上而下的NHD溶劑接觸，氣流中的二氧化碳被吸收，剩余氣體從塔頂離開(kāi)脫碳塔，進(jìn)入換熱器冷卻進(jìn)塔氣后去后工序。吸收了二氧化碳的富液，從脫碳塔底流出，然后在閃蒸槽中閃蒸出富液中攜帶的大部分氫氣、氮?dú)夂筒糠侄趸?，閃蒸氣與變化期混合，重返脫碳塔進(jìn)口。從閃蒸槽底部流出的閃蒸液仍含有大量的二氧化碳，進(jìn)入常解氣提塔上部的常壓解吸段，進(jìn)一步在常壓下解吸，常解氣含98%以上的二氧化碳，冷卻進(jìn)塔氣后，可供各種用途。常解液經(jīng)U型管去下部氣提段，向下流經(jīng)填料層，與氣提空氣（或氮?dú)猓┠媪鹘佑|，溶液得到再生，經(jīng)貧液泵加壓，氨冷器冷卻，送入脫碳塔，重新用于吸收二氧化碳。1.3Lurgi低壓合成工藝流程合成氣經(jīng)過(guò)換熱、冷卻和壓縮，壓力升至5.14MPa，進(jìn)入反應(yīng)器，在催化劑床中進(jìn)行合成反應(yīng)。發(fā)生的反應(yīng)如下：公式（1.1）公式（1.2）自反應(yīng)器出來(lái)的反應(yīng)氣體中含有6~8%的甲醇，經(jīng)過(guò)換熱器換熱后進(jìn)入水冷器，冷凝甲醇產(chǎn)物，然后在氣液分離器中費(fèi)力液態(tài)甲醇，得到粗甲醇產(chǎn)物。粗甲醇進(jìn)入閃蒸罐，閃蒸出溶解的氣體。然后將其送去精制，在分離器分出的氣體中還含有大量未反應(yīng)的氫氣、一氧化碳，部分排出系統(tǒng)，以維持系統(tǒng)內(nèi)惰性氣體在一定濃度范圍內(nèi)，排放氣可作為燃料用，其與氣體與新鮮合成氣相混后，用循環(huán)氣壓縮機(jī)增壓后再進(jìn)入合成塔[28]。C7001—甲醇合成氣壓縮機(jī)；E7001—入塔氣預(yù)熱器；R7001—甲醇合成塔；E7002A，B—甲醇水冷器；V7002—甲醇分離器；V7003—甲醇膨脹槽；V7001—汽包；V7006—排污膨脹槽圖1.3Lurgi低壓合成工藝流程圖1.4三塔精餾工藝流程來(lái)自甲醇合成裝置的粗甲醇（40℃，0.4MPa），通過(guò)預(yù)精餾塔進(jìn)料泵（P8002A，B），經(jīng)粗甲醇預(yù)熱器加熱至65℃，進(jìn)入預(yù)精餾塔（T8001），預(yù)精餾塔再沸器（E8004）用0.4MPa的低壓蒸汽加熱，低沸點(diǎn)的雜質(zhì)如二甲醚等從塔頂排出，冷卻分離出水后作為燃料；回收的甲醇液通過(guò)預(yù)精餾塔回流泵（P8003A，B）作為該塔回流液。預(yù)精餾精餾塔（T8001）底部粗甲醇液經(jīng)加壓精餾塔進(jìn)料泵（P8004A，B）進(jìn)入加壓精餾塔（T8002），加壓精餾塔再沸器（E8005）以1.3MPa低壓蒸汽作為熱源，加壓塔塔頂餾出甲醇?xì)怏w（0.6MPa，122℃）經(jīng)常壓精餾塔再沸器（E8007A，B）后，甲醇?xì)獗焕淠?，精甲醇回到加壓精餾塔回流槽（V8004），一部分精甲醇經(jīng)加壓精餾塔回流泵（P8005A，B），回到加壓精餾塔（T8002）作為回流液，另一部分經(jīng)加壓精餾塔甲醇冷卻器（E8006）冷卻后進(jìn)入精甲醇計(jì)量槽（V8007A，B）中。加壓精餾塔（T8002）塔底釜液（0.6MPa，125℃）進(jìn)入常壓精餾塔（T8003），進(jìn)一步精餾。常壓精餾塔再沸器（E8007A，B）以加壓精餾塔（T8002）塔頂出來(lái)的甲醇?xì)庾鳛闊嵩?。常壓精餾塔（T8003）頂部排出精甲醇?xì)猓?.13MPa，67℃），經(jīng)常壓精餾塔冷凝冷卻器（E8008）冷凝冷卻后一部分回流到常壓精餾塔（T8003），另一部分打到精甲醇計(jì)量槽（V8007A，B）內(nèi)貯存。產(chǎn)品精甲醇由精甲醇泵（P8008A，B）從精甲醇計(jì)量槽（V8007A，B）送至甲醇罐區(qū)裝置。為防止粗甲醇中含有的甲酸、二氧化碳腐蝕設(shè)備，在預(yù)精餾塔進(jìn)料泵（P8002A，B）后的粗甲醇溶液中配入適量的燒堿溶液，用來(lái)調(diào)節(jié)粗甲醇溶液的PH值。甲醇精餾系統(tǒng)各塔排出的不凝氣去燃料氣系統(tǒng)。由常壓精餾塔（T8003）底部排出的精餾殘液經(jīng)廢水冷卻器（E8009）冷卻至40℃后，由廢水泵（P8007A，B）送到生化處理裝置。由甲醇精餾來(lái)的精甲醇貯存到精甲醇貯槽（V9101A，B）中。精甲醇貯槽為兩臺(tái)10000m3的固定頂貯罐，貯存量按15天產(chǎn)量計(jì)。當(dāng)甲醇外運(yùn)時(shí)，啟動(dòng)精甲醇泵（P9101A，B），將甲醇輸送到甲醇裝卸棧臺(tái)，通過(guò)火車(chē)鶴管進(jìn)入火車(chē)槽車(chē)，通過(guò)汽車(chē)鶴管進(jìn)入汽車(chē)槽車(chē)。甲醇裝卸棧臺(tái)共設(shè)有12臺(tái)火車(chē)鶴管和6臺(tái)汽車(chē)鶴管，根據(jù)精甲醇泵（P9101A，B）的能力，至少有三臺(tái)槽車(chē)同時(shí)裝料。T8001—預(yù)精餾塔；T8002—加壓精餾塔；T8003—常壓精餾塔；E8004—預(yù)精餾塔再沸器；E8005—加壓精餾塔再沸器；E8007A，B—常壓精餾塔再沸器；E8006—加壓精餾塔甲醇