年产20w吨煤制甲醇的生产流程工艺设计(编辑修改稿)

年产20w吨煤制甲醇的生产流程工艺设计(编辑修改稿)内容摘要：

管中心的冷气管传给进塔的冷气。 这样就大大提高转化率，降低循环量和能耗，然而使合成塔的结构更复杂。 固定管板列管合成塔虽然可用于大型化，但受管长、设备直径、管板制造所限。 在日产超过 2020t 时，往往需要并联两个。 这种塔型是造价最高的一种，也是装卸催化剂较吉林化工学院化工综合设计 11 难的一种。 随着合成压力增高，塔径加大，管板的厚度也增加。 管板处的催化 剂属于绝热段。 管板下面还有一段逆传热段，也就是进塔气 225℃，管外的沸腾水却是 248℃ ，不是将反应热移走而是水给反应气加热。 这种合成塔由于列管需用特种不锈钢，因而是造价非常高的一种。 （ 5）多床内换热式合成塔 这种合成塔由大型氨合成塔发展而来。 日前各工程公司的氨合成塔均采用二床 (四床 )内换热式合成塔。 针对甲醇合成的特点采用四床（或五床 )内换热式合成塔。 各床层是绝热反应，在各床出口将热量移走。 这种塔型结构简单，造价低，不需特种合金钢，转化率高，适合于大型或超大型装置，但反应热不能全部直接副产中压蒸汽。 典型塔型有 Casale 的四床卧式内换热合成塔和中国成达公司的四床内换热式合成塔。 合成塔的选用原则一般为：反应能在接近最佳温度曲线条件下进行，床层阻力小，需要消耗的动力低，合成反应的反应热利用率高，操作控制方便，技术易得，装置投资要底等。 综上所述和借鉴大型甲醇合成企业的经验，（大型装置不宜选用激冷式和冷管式），设计选用固定管板列管合成塔。 这种塔内甲醇合成反应接近最佳温度操作线，反应热利用率高，虽然设备复杂、投资高，但是由于这种塔在国内外使用较多，具有丰富的管理和维修经验，技术也较容易得到；外加考虑到设计的是年产 20 万吨的甲醇合成塔（日产量为 650 吨左右），塔的塔径和管板的厚度不会很大，费用也不会很高，所以本设计采用了固定管板列管合成塔。 国产催化剂的铜含量已提 50%以上。 制备工艺合理，使该催化剂的活性、选择性、使用寿命和机械强度均达到国外同类催化剂的先进水平，并且价格较低。 图 1 煤制甲醇的简单工艺流程 甲醇合成 合成气净化 煤制合成气 甲醇精馏 吉林化工学院化工综合设计 12 粗甲醇甲醇甲醇釜液 图 2 三塔工艺流程 1 预精馏塔 2加压精馏塔 3 常压精馏塔 精馏塔市粗 甲醇精馏工序的关键设备，它直接制约着生产装置的产品质量、消耗、生产能力及对环境的影响。 所以要根据企业的实际条件选择合适的高效精馏塔。 目前常用的精馏塔主要有四种塔型：泡罩塔，浮阀塔，填料塔和新型垂直筛板塔。 其各自结构及特点如下： （ 1）泡罩塔 泡罩塔十多层板式塔，每层塔板上装有一个活多个炮罩。 该类型塔塔板效率高，操作弹性大，塔阻力小，但单位面积的生产能力低，设备体积大，结构复杂，投资较大。 该塔已经逐渐被其他塔代替。 （ 2）浮阀塔 浮阀塔的塔板结构与泡罩相似，致使浮阀代替了泡罩及其伸气管。 该类型塔板效率 高，操作弹性大，操作适应性强，单位面积生产能力大，造价较低。 但浮阀易损坏，维修费用高，安装要求高。 目前该塔仍被广泛使用，但有使用逐渐减少的趋势。 （ 3）填料塔 填料塔是在塔内装填新型高效填料，如不锈钢网波纹填料，每米填料相当 5 块以上的理论板。 塔总高一般为浮阀塔的一半。 该塔生产能力大，压降小，分离效果好，结果简单，维修量极小，相对投资较小，是目前使用较多的塔型之一。 （ 4）新型垂直筛板 新型垂直筛板的传质单元，是由塔板开有升气孔及罩于其上的帽罩组成。 该塔传质效率高，传质空间利用率好，处理能力大，操作弹性大 ，结构简单可靠，投资小，板液面梯度小，液面横向混合好无流动传质死区。 吉林化工学院化工综合设计 13 综合比较上面四种塔，可以知道填料塔和新型垂直筛板性质更加优越，同时考虑到新型垂直筛板是一种新型塔，目前使用很少，技术难得，而填料塔使用较普遍，技术非常成熟，所以设计选用了填料塔。 原料预处理 储罐根据形状划分有方形贮罐、圆筒形贮罐、球形贮罐和特殊形贮罐，由于本工艺不高，并且腐蚀性较小，选用普通碳钢的圆筒形贮罐。 搅拌釜选用普通碳钢的搅拌釜。 产 品 甲 醇闪 蒸 气低 沸 物饱 和 蒸 汽塔底残液粗 甲 醇低 沸 物 回 流预精馏塔主精馏塔 图 3 精馏工段工艺流程图 产品后处理 将甲醇的下游产品做成化肥 吉林化工学院化工综合设计 14 图 4 甲醇下游产品的处理 废物回收或处理 以有机物为主要污染物的废水，只要毒性没达到严重抑制作用，一般都可以用生物法处理，一般认为生物方法是去除废水中有机物最经济最有效的方法，特别对于 BOD浓度高的有机废水更适宜。 本设计选用 A/O 生物处理法，即厌氧与好氧联合生物处理法，此法是近年来开发成功的、以深度处理高浓度有机污水的生化水处理工艺，其典型的工艺流程如下图所示： 吉林化工学院化工综合设计 15 图 5 A/O生化法处理甲醇工艺 A/O 法处理甲醇废水的优点主要表现在：该法既发挥了厌氧生化能处理高浓度有机污水的优点，又避免了生物接触氧化法抗负荷冲击力弱的缺点，能够较为彻底地消解废水中的主要污染物甲醇，基本上不需要更深程度的处理措施。 GSP 气化工艺过程也主要是由给料系统、气化炉、粗煤气洗涤系统组成 .即备煤、气化、除渣三部分组成。 固体气化原料被碾磨为不大于 ㎜ 的粒度后，经过干燥，通过浓相气流输入系统送至烧嘴。 气化原料与气化剂氧气经烧嘴同时喷入气化炉（ R1001）内的反应室，然 后在高温 (1 400 一 1 600℃ )、高压（ 4. 0 MPa)下发生快速气化反应，产生以 CO 和 H2为主要成分的热粗煤气。 气化原料中的矿物部分形成熔渣。 热粗煤气和熔渣一起通过反应室底部的排渣口进入下部的激冷室。 冷却后的粗煤气进入分离器（ V1002），从分离器出来的气体分为两部分：一部分进入变换炉（ R1002），气体出来后进入换热器（ E1003），出来的气体和另外一部分气体混合后进入水解器，气体出来后入分离器（ V1004），从 V1004 出来后去净化工段；而从分离器（ V1002）下分离出的液体进入分离器（ V1003），从 V1003 出来的气体经过冷却器（ E1002）后，主要为 H2S 去硫回收系统；从 V1003 下分离的液体去污水处理系统，处理后的水和从 E1002， E1003，V1004 出来的冷液一起返回气化炉冷激室。 气化炉冷激室里的渣粒固化成玻璃状，通过锁斗系统排出。 污水的处理过程是先送入减压闪蒸槽，闪蒸后的液体进入沉淀池，沉淀后去浓缩，再去过滤。 甲醇污水 上升式厌氧污泥过滤反应器 混凝沉淀池 生物接触氧化塔 二次沉淀池 外排或回用 吉林化工学院化工综合设计 16 水冷却水硫回收系统去净化原煤蒸汽氧蒸汽污水处理图 6 GSP 气化工艺流程 2. 净化装置工艺流程 （ 1） .变换 由气化工段送来的 (A)， 216℃左右，汽气比为 的水煤气经煤气水分离器（ V2020）和中温换热器（ E2020）温度升高至 240℃进入预变换炉（ R2020）后分成两部分：一部分进入变换炉（ R2020），变换炉内装两段耐硫变换触媒，二段间配有煤气激冷管线，出变换炉变换气的 CO 含量约 %（干），温度为 393℃左右进入中温换热器（ E2020），温度降为 332℃，与旁路调节的水解气混合进入变换气第一废热锅炉（ E2020），生产 (A)饱和蒸汽，使变换气温度降至为 208℃进入变换气第二废热锅炉（ E2020），产生 (A)低压蒸汽，出口变换气温度约为 197℃左右，进入第一水分离器（ V2020），分离出的冷凝液去冷凝液闪蒸槽（ V2020），变换气去脱硫再沸器及氨吸收制冷再沸器。 自氨吸收制冷系统返回的变换气，温度 145℃，进入锅炉给水加热器（ E2020）后温度降至 142℃，再进入第二水分离器（ V2020），分离出的冷凝液去冷凝液汽提塔（ T2020），分离后的变换气进入脱盐水加热器Ⅰ（ E2020），加热来自脱盐水站的脱盐水，温度降至 35℃，进入第三水分离器（ V2020），分离出的冷凝液去冷凝液汽提塔（ T2020），分离后的变换 气去脱硫系统。 另一部分水煤气进入有机硫水解槽（ R2020）脱硫，出来的 240℃的水煤气分成两部分，一部分去调节变换炉出口变换气中 CO 含量，使 CO 含量为 19%（干基）左右。 吉林化工学院化工综合设计 17 另一部分去发电气加热器（ E2020），温度降至 213℃，进入发电气废热锅炉（ E2020），产生 MPa(A)低压蒸汽，出口水煤气温度降至 170℃，进入第四水分离器（ V2020），分离出冷凝液后进入锅炉给水加热器Ⅱ（ E2020）加热锅炉给水，温度降至 153℃，再进入第五水分离器（ V2020），分离出冷凝液后进入锅炉给水加热器Ⅲ（ E2020）加热来自热电站的锅炉给水，温度降至 123℃，进入第六水分离器（ V2020），分离出冷凝液后进入脱盐水加热器Ⅱ（ E2020），温度降至 35℃，进入第七水分离器，分离出冷凝液后的煤气（发电气）去送至 NHD 脱硫脱碳工段。 来自脱硫系统的发电煤气，温度 80℃，压力 ，进入发电气加热器（ E2020），温度升至 230℃，然后去发电系统发电用。 由第一水分离器（ V2020）、第四水分离器（ V2020）分离出的高温冷凝液和来自氨吸收制冷、脱硫系统的冷凝液进入冷凝液闪蒸槽（ V2020），闪蒸出的闪蒸气进入 冷凝液汽提塔（ T2020），冷凝液由闪蒸槽底部排出直接送至气化工段。 由第三水分离器（ V2020）、第七水分离器（ V2020）分离出的冷凝液进入冷凝液汽提塔的上部，由第二水分离器（ V2020）、第五水分离器（ V2020）、第六水分离器（ V2020）分离出的冷凝液进入冷凝液汽提塔的中部，汽提塔采用垂直筛板塔，冷凝液闪蒸槽闪蒸出的闪蒸气（ 156℃， ）进入冷凝液汽提塔的底部，低压蒸汽进入塔的底部进行汽提冷凝液，塔的操作压力为 ～ (A)。 从塔底排出的冷凝液送至气化工段，塔顶排出的解析气， 送至气化系统的火炬。 脱盐水站来的脱盐水分成两部分，一部分进入脱盐水加热器Ⅰ（ E2020）与变换气换热温度升至 98℃后分两股，一股脱盐水去热电站，另一股进入除氧器除氧；另一部分进入脱盐水加热器Ⅱ（ E2020）与水煤气（发电气）换热温度升至 98℃，进入除氧器除氧。 除氧器用本工段产生的低压蒸汽吹入除氧，除氧后的锅炉给水由锅炉给水泵和高、低压给水泵提压，经低压锅炉给水泵升压至 (A)去锅炉给水加热器Ⅱ（ E2020），升温至 153℃后，一部分去变换气第二废热锅炉（ E2020）产生 (A)低压蒸 汽 ，另一部分去发电气废热锅炉（ E2020）产生 (A)低压蒸汽 ； 经高压锅炉给水泵升压到 (A)去甲醇合成系统；经。