甲醇工艺流程说明

目录绪论：第一章工艺流程综述一、焦炉气生产流程二、甲醇生产工艺流程1、空分工艺流程2、精脱硫工艺流程3、转化工艺流程4、合成工艺流程5、甲醇精馏工艺流程第二章基本理论及操作原理1、空分部分2、精脱硫部分3、转化部分4、合成部分5、甲醇精馏部分6、离心式压缩机7、往复式压缩机8、泵类第三章岗位操作法（依据建滔甲醇工艺流程）1、空分岗位2、净化岗位3、合成岗位4、精馏岗位5、空气压缩机6、氧气压缩机7、焦炉气压缩机8、氮气压缩机9、合成气压缩机用焦炉气作原料生产甲醇操作培训教材绪论：焦炭生产过程中，必然伴生出大量荒煤气，荒煤气的主要成分为：H2、CH4、CnHm、CO、CO2，以及少量的N2>O2焦油、苯，萘、硫化物……。过去，荒煤气经脱焦油、苯、萘，和粗脱硫后，一部分作为炼焦燃料；其余大部分或做城市燃气，或用做发电厂燃料。有些地方干脆白白放空燃烧掉了，给周围环境造成严重污染。我国最重要的煤炭及炼焦生产省份一一山西省，目前就处在处处“狼烟，，，城乡环境不堪重负的状况。为使宝贵的煤炭资源得到充分合理的利用，改变我国中西部地区的落后面貌，扭转炼焦企业污染环境的局面，变废为宝，利用焦炉气做化工原料是最佳选择。根据焦炉煤气的成分，用焦炉煤气生产甲醇、合成氨，应该是成熟的工艺。他们与用煤、油气，用天然气转化生产甲醇、合成氨，在气体成分比例上有差别，但基本组成上并无差异。由化工部的二设计院设计，建滔（河北）焦化厂使用的百万吨、/年甲醇装置已为焦炉气综合利用探索出了成功经验。必将在全国各地兴建起一大批更为先进的企业，结出更加丰硕的成果。为适应迅速发展的焦炉气生产甲醇操作需要，培养系统综合性的人才，我们把工艺基本原理知识和操作经验教训相结合，汇编成下面的培训教材，并期待在今后的生产实践中不断补充完善。第一章工艺流程综述一、焦炉气生产流程焦炉气生产流程是指焦炉气的生产、收集、再经过气液分离、洗涤，电捕除焦油，脱硫，除氨，洗脱笨等工序生产出合格焦炉气的工艺过程。、按照一定的比例配合使用的煤在焦炉高温环境下转变成焦炭，同时释放出高温荒煤气，其中可用甲醇生产的大约240NM3气/吨焦。荒煤气自上升管逸出，经氨水喷淋（化产车间送来），温度迅速从800°C左右降到约80r，荒煤气中原来以气态存在的焦油、水份有很多被冷凝下来。荒煤气带着氨水、进入化产车间的气液分离器，氨水和焦油被分离下来，由分离器底部排放到机械化氨水澄清槽；而分离掉氨水、焦油的煤气则从分离器上不引出，去初冷器。煤气煤气从顶部进入自上而下通过初冷器，在上段被循环水间接冷却，降温至40C左右，又有液体冷凝下来，并收集作为上段循环喷洒洗涤液；煤气再经下段制冷水冷却到21C，还有液体冷凝，收集作为下段循环喷洒冷凝液。循环喷洒液的作用是冲刷、洗涤煤气中的焦油和灰尘，并溶解吸收煤气中的萘。经初冷器处理的煤气还含有5-12g/m3焦油雾滴，从电捕下部进入，自下而上通过并列着的“蜂窝”状管束。在每根管子中心有高电压负极导线，与管子壁（沉降桩阳极）之间形成强电场。焦油雾滴和微尘被导线负极化，又被阳极管壁吸引过来，附着在管壁上，随着厚度增加，受重力作用沿管壁流到电捕底部，排入水封。除焦油后的煤气被煤气鼓风机吸入，并被鼓风机加压至10Kpa左右，送往脱硫岗位。脱硫岗位三个脱硫塔，两开一备，可串联也可并联使用。所谓串联是指鼓风机送来的煤气先后通过两台脱硫塔，形成二级（二次）脱硫；并联是指送来的煤气同时进入两个脱硫塔，然后同在塔后汇合，形成一级（次）脱硫。脱硫塔后的煤气有时还要经碱洗塔进一步脱除硫化氢。然后送往硫胺工序。吸收了硫化氢的脱硫溶液（富液）经加热，温度调节至35°C左右，与压缩空气一起进入再生塔，由下而上并流接触，使富液被氧化再生为贫液。贫液由再生塔顶部靠位差产生的静压差自流到脱硫塔顶喷洒，与自下而上的煤气逆向接触，吸收煤气中的H2S和HCN，再次成为富液。再生塔浮选出来的硫泡沫，被加热到145C。从顶部进入熔硫釜，自上而下沉降并被继续加热密度大的熔融硫沉降与釜底排除，冷却后成为硫磺。由脱硫送出的煤气被加热到55C，进入饱和器上段的吸收室，与喷淋着的循环硫酸铵母液充分接触，煤气中的绝大部分氨被SO-2吸收。脱氨后的煤气送往后序。循环硫胺母液在吸氨过程中4不断有过饱和器和硫胺结晶生成，结晶物经干燥处理后就是硫胺化肥。来自硫胺工序的55°C煤气，自上而下通过终冷塔，分别与上段循环水，下段制冷水间接换热，被冷却至24C进入洗苯塔下部。煤气自下而上与塔顶喷淋的循环洗油逆向接触，煤气中的苯被洗油吸收，然后煤气经塔顶除雾器除去央带的油雾滴，干净的煤气送往大气柜储存。建滔（河北）焦化厂的煤气柜为三节上浮顶，最大容量23000m3,最大工作压力4Kpa的湿式气柜。有出入口控制阀及水封。并有出入口旁路至此，焦炉煤气送到甲醇装置前的工艺全部完成。二、甲醇生产工艺流程1、空分工艺流程空分是空气分离制取氧、氮、（氩、氦、氖）工艺的简称。对于建滔（河北）空分工艺是指空气经除尘、压缩、脱水、脱除CO2.同时不断降低焓值，降低温度，使气态空气变成液态空气，再通过差压冷凝蒸发形成双塔精馏。最终将空气分离成高纯度氧气、氮气，以及其间制冷和冷量回收的全过程。空气来自环境大气，经过滤器L17101网箱外附着的无纺布和网箱里纸芯袋式过滤器处理，将空气中的大部分尘埃、油滤除，过滤后的空气被空气压缩机J17101吸入，J17101为三段五级水平剖分气缸3MCL705型离心压缩机，空气被加压至30.5Mpa,V105°C送往空气冷却塔E17101.空气从冷却塔下部进入，向上穿过二层填料环，分别与中段加入的循环水、上段加入的“冷水”逆向接触，除去残余尘埃，降低温度至W16C，也就减少了饱和水含量，然后送往纯化器。“冷水”是循环水或原水在水冷塔E17102里与从下部的低温污氮逆向接触，吸收了氮气的冷量，并有部分水气化，吸收大量潜热，使没气化的水温度大大降低成为“冷水”。纯化器L17105A、B为两台立式圆柱型容器，每台里面分上下两层，下层装有AI2O3吸附剂，主要起吸附空气中H2O作用；上层则装有分子筛吸附剂，起吸附H2OCO2的作用。两台纯化器中一台空气通过，进行H2O和CO2吸附脱除，另一台则利用氮气逆向通过，进行加热吸附。从空冷塔来的0.5Mpa空气进入一台纯化器下部，先穿过AI2O3床层。再穿过分子筛床层，脱除H2O和CO2后，由中心集气管引出纯化器底部另一管口，送往后部。与此同时，另一台纯化器进行着再生工作；由冷箱送出的污N2，受FiC1201控制在8000Nm3/h左右。先经FCV1201A进入C17107蒸汽加热器或C17106电加热器，污N2被加热至185C，由再生纯化器中心管进入上不，由上向下传过分子筛床层和AI2O3床层。利用低压力，高温度，快流速的CO2、H2O解析出来并带出纯化器。一小时后加热完成，污N2自动切换至FCV1201B，不经加热以冷态进入再生纯化器上部，由上之下冷吹两床层。把床层热量和没有完全解吸的CO2、H2O彻底带出床层。在冷吹阶段由于床层储热被带出会出现一次出口温度〉100°C的峰值（一般110-130°C）,以此验证再生效果。最终再生床层温度被冷吹至W35C,准备切换做空气吸附床。经分子筛纯化器吸附处理过的空气为纯净空气，要求CO2W1PPm,露点温度W-60C.纯净空气压力＞0.45Mpa,其中约500Nm3/h送入仪表空气总管，供全厂使用。其余约34000Nm3/h通过HCV101后分为两路。一路经过板式住冷E『、B的空气通道，与过冷器E2送来的低温N2、O2、污N2及膨胀机出口部分膨胀空气间隙换热，空气被冷却至-172C左右进入分馏塔下塔下部；另一路约4000Nm3/h空气经过增压膨胀机的增压叶轮J17106A、B一并被高速旋转（28000-32000rpm）的叶轮离心加压至0.75Mpa，进入EA、1B的增压空气通道，换热冷却到-101C左右进入膨胀机J17106A、B的喷嘴，0.75Mpa空气吹动膨胀叶轮，等熵膨胀，温度急剧降至-165C一下（不得低于出口压力下的露点温度），同时飞速旋转的膨胀叶轮带动同轴增压叶轮对空气做工增压。这样，膨胀增压机组同时起到了降低空气焓值和温度，又能对空气做功提高压力的双重作用。膨胀机出口-165C的空气被分配进入上塔参与精馏，或返回EA、B回收冷量。1进入分馏下塔的空气压力0.45-0.5Mpa，温度-172C，在下塔逐“板”上升，到分馏塔中部的冷凝蒸发器高压侧，与冷凝蒸发器低压侧（上塔底部0.005Mpa）液体换热，上升空气被冷凝，形成下塔回流，并使上塔液体蒸发沸腾。下塔回流液在逐“板”下降的过程中与上升气体传质传热使上升气体中N2（轻组分）浓度越来越高，最终在冷凝蒸发器高压侧形成高纯度液N2的上升和送往上塔，形成氧含量约37%的富氧液体空气。富氧液空在过冷器E2中与上塔送出的气体间壁换热被冷却至-177°C,在京LCV-1节流降压降温进入上塔参与精馏。上塔底部冷凝蒸发器低压侧的液体被下塔高压侧冷凝气体加热而沸腾。气化的气流逐“板”上升，与下塔LCV-1来入料，HV-1来液N2,以及膨胀机出口空气进行反复传质传热，最终在冷凝蒸发器低压侧的液体蒸馏为液氧，蒸发液上部形成99.6%的“纯”氧气体，而在上塔上部送出约97%纯度的污氮，上塔最顶辅塔生成O2V10ppm的高纯度氮气。氧气（约-183C）、污氮气、氮气（约-190C）进入£2的各自通道，与下塔来的液空回流液也间壁换热，温度上升至-174C左右，再进入EA、B各自通道，与空气换热，回收冷量。自身1“复热接近”EA、B热端进口空气温度（金勇。），分别送出1冷箱。污N2纯化器再生，再生，工水冷塔制冷；纯N2除部分送氮压机被加压至0.65Mpa供全厂用之外，部分送水冷塔制冷，多余的排入大气。氧气约5500-6000Nm3/h送入氧压机J17107.J17107为水平剖分两缸，五段十级2MCL454+3MCL406型离心压缩机。氧气经五

段压缩以2.4Mpa送往转化岗位。至此，空分送氧氮工作完成。2、精脱硫工艺流程精脱硫是指焦炉气的精制过程。是将气柜来的焦炉气中的有机硫与不饱和烃先经铁幕触媒与镍钼触媒加氢转化，变成HS与2饱和烃然后经氧化铁、锰和氧化锌处理。将硫、氯脱除到0.1ppm焦炉气从气柜送出约1.5Kpa，经4M50——330/25往复式焦炉气压缩机三段压缩，约2.5Mpa,130°C送到精脱硫。焦炉气先经过两台串联（二开一备）的焦油过滤器F6120A、B、C、由下而上穿过焦油吸附剂床层，将焦炉气中央带的冷凝水、焦油吸附过滤除去。脱油焦炉气经并联的处于热器C60603A/B管程，被其壳程的高温转化气加热至270-285C。之后焦炉气进入铁钼预热转化器D61201A/B（一开一备）顶部，自上而下穿过铁钼触媒（JT-8）床层，在这串联的铁钼转化器中，（JT-8）床层，在这串联的铁钼转化器中，焦炉气在270-400C，如RSH如RSH（硫醇）+H2=RH（烃）+H2S+Q并可能伴生甲烷化副反应：C。+3H=CH+=+HO+Q由于以上反应均为放热反应，为防止温度累积超高，在D61202中段设有从焦油过滤器出口来的130C气体作为“冷激”气，调节D61202下段及出口＜450C（正常W400C）。从铁钼转化器出来的焦炉气中大部分有机硫与不饱和烃转化成HS与饱和烃，送往串联时用的氧化锰脱硫槽D61203A、B、C2（二开一备），从第一台顶部进入，先后穿过二台脱硫槽的铁、锰脱硫剂MF-1床层，进行如下脱硫反应：MnO+HS=MnS+HOFeO+3HS+H=3FeS+4HO由此除去焦炉气中绝大部分的HS。之后焦炉气再由镍钼转化器

2D61205顶部进入，穿过JT-1型镍钼触媒床层。在NiS和MoS触2媒作用下，焦炉气中残余的有机硫和不饱和烃，再次与氢发生加氢转化反应，生成HS及饱和烃，此反应过程同样可能发生甲烷2化反应，因此控制反应温度非常重要。镍钼转化器底部出来的焦炉气从中温氧化锌反应器D61204A/B（一开一备）顶部进入，穿过上层KT405脱氯剂床层和KT-3下层脱硫剂床层，进行如下反应：COS+H2=H2S+COCu（Zn）+2Cl=CuCl2（ZnCl2）ZnO+HS=ZnS+HOZnO+RSH=ZnS+ROH从氧化锌反应器出来的焦炉气要达到ZS.o.1PPm，ICl<0.1PPm，送往转化岗位。精脱硫岗位开车前温度不够时，由焦炉气压缩机送N（后转2送焦炉气）经升温炉B61201提供热量，气体循环升温。转化工艺流程转化是利用空分送来的2.3Mpa，纯度>99.6%的氧气，与精脱硫送来的合格焦炉气在转化炉上部空间部分燃烧放出热量，形成1100°C左右的高温，使为燃烧的焦炉气与同时加入的水蒸气发生化学反应，将焦炉气中的CH4与多碳烃转变成甲醇合成反应所需要的原料气——转化气，以及转化气热量回收，转化气冷却降温，分离工艺冷凝液的全过程。由精脱硫中温氧化锌槽送出的焦炉气按约0.55Kg/Nm3焦炉气配入饱和蒸汽，然后进如焦炉气预热器C60602壳程，与管程约520C的转化器换热，混合气温度升至约320C，进入预热炉B60601的焦炉气混合气炉管。由空分氧压机送来的2.3Mpa氧气按约1Kg/Nm3氧气配入饱和蒸汽，进入预热炉氧气混合气炉管。预热炉底部三个火嘴用燃料气（焦炉气或合成释放气）配入压缩空气燃烧、加热焦炉气混合气炉管和氧气混合气炉管。焦炉气混合气温度被加热至650C左右，从转化炉顶“大帽”两侧进入转化炉D60601；氧气混合气温度被加热至320C左右，从转化炉“大帽”下颈部分两路旋转进入刚玉砖围砌的分布器夹层，再从96个©15喷孔中流入转化炉顶空间。两种混合气接触，在高温下部分焦炉气（主要是其中的H）燃烧。22H十。一2HO十。放出大量热，使未燃烧的焦炉气水蒸气温丁—丁^Q度升至1100C左右，当焦炉气、蒸汽穿过Z205、Z204镍转化触媒层时，吸收热量，发生转化反应。CH+HO=CO+3H-QCH+CO=CO+2H-QCnHm+nHO=nCO+（n+m/2）H-Q以及其它反应。将焦炉气中的CnHm的全部，CH4的绝大部分（＞96%）转变成H、C。、c。，转化炉低约950°C并含有大量“过剩”蒸汽的22转化气，首先进入废热锅炉C60601的“火管”，与管外沸腾着锅炉水换热，使锅炉水蒸发成W2.75Mpa,230C的拔河蒸汽，除部分配入焦炉气和氧气中，其余导入低压蒸汽管网。在废热锅炉出口转化气温度降至540C左右，进入焦炉气预热器C60602管程，将壳程的焦炉气加热。转化气则降温至370C左右几年如焦炉气处于热器C60603AB壳程，将管程的焦炉气加热。转化气又降至280C左右，进入锅炉给水预热器C60604管程，将课程的锅炉水加热至200C左右，供合成塔汽包和转化废锅汽包补水。转化气温度降至160C左右进入汽提塔再沸器壳程，与送入汽提塔再沸器管程的工艺冷凝液换热，使之沸腾部分汽化，并解析释放出其中的c。、NH等，未被汽化的工艺冷凝液23经泵送走。再沸器出口的转化气温度降至150C左右，有1/3的过剩在蒸汽冷凝出来随转化气一起进入脱盐水预热器C60606管程，将其壳程25C脱盐水加热至75C左右，转化气自身温度则降至90C左右，又有部分过剩蒸汽冷凝，最后转化气进入循环水冷却器C60607管程，将其壳程的循环水冷却降温至40C。转化气中的“过剩”蒸汽基本被冷凝下来，只剩40C的蒸汽分压。央带着蒸汽冷凝液的转化气经串联使用的气液分离器F60602A、B，将转化气与蒸汽冷凝液——工艺冷凝液分开。工艺冷凝液靠压差直接送往汽提塔E60601上塔，与下塔再沸器产生的蒸汽逆流接触换热，释放出°。、洲等。分离后的转化气经23C60608复热。（防止转化器中饱和水汽冷凝）从常温氧化锌脱硫槽D60602A、B（一开一备）顶部向下穿过氧化锌床层，将中温氧化锌因工艺波动未能脱尽的Hs在常温氧化锌中彻底脱尽。氧2化锌出口再经一道气液分离器把关（一开一备），最后转化气送往合成压缩机入口。转化系统原始开车或大修常听后由低温开始，需经焦炉气压缩机送N气，经升温炉B61201加热与精脱硫2升温，当预热炉出口TI60621稳定在650°C以上，转化炉内温度均3550C且稳定不降时，转入陪我配氢（加入焦炉气）、配氧。当用氧气傍通阀稍加入氧却未见转化炉膛温度升高，视为配氧失败，须切氧、切氢，重新蒸汽置换升温。合成工艺流程合成是将转化转化送来的合格原料气，经过压缩、换热，在适当的温度压力下经过触媒催化作用，部分合成甲醇及水份。未反应的气体和生成的甲醇气体在经过换热冷却，甲醇从未反应气中冷凝下来，经过分离后，未反应气体循环再加压，再次参加反应，分离后的粗甲醇则送去精馏的工艺过程。由转化来的合成新鲜气约42400Nm3/h，压力2.0MPa,温度GW40C，进入合成器压缩机压缩段入口。J40001为纵剖双层气缸二段九级汽轮机驱动的离心式压缩机。新鲜气经压缩段八级叶轮作功，升压至5.4MPa。与合成循环回路返回的约

177500Nm3/h,5.4MPa,40°C气体汇合，组成合成气，进入J40001G最后一级循环段，被提压至5.9MPa约75-80C.随后合成气进G入气气换热C40001B的壳程，与其管程高温反应气换热，使反应气温度降至甲醇露点以下，而合成气温度升至150C左右；再进入气气换热器C40001A的壳程，与管程合成塔出口高温反应气换热，反应气降温使合成气温度升至210-240CC随合成触媒活性调整）。合成气进入合成塔D40001顶部，的气体分布器°D40001为仿Lurgi型管程水浴式甲醇合成塔。合成气穿过塔内4513根©38X2长6m的触媒管子。合成气由上向下通过每根触媒管的时候，合成反应开始进行，而触媒管外的锅炉起着使触媒恒温度作用。co+2H=CHOH+QCO+3H=CHOH+HO+Q另外还有高级醇、醛、酮、醚以及石蜡生成的副反应同时发生。甲醇反应为可逆放热反应。由于受触媒活性、气体成份、反应温度、压力、停留时间诸多条件制约，合成塔内反应不可能达到反应的平衡点，而c。H的单程转化率也随上述条件变化而变化。因此，一般反H的单程转化率也随上述条件变化而变化。因此，一般反2CO2、应气出塔时甲醇含量大致在5-7%。甲醇合成反应放出大量热被触媒管外的锅炉水吸收。锅炉水变热后在触媒管央套与合成塔顶的汽包F40004之间形成自然循环，并在器包内沸腾部分液化，生成2.0-3.9Mpa（受触媒层需要而调整变化）的饱和中压蒸汽。反应后的气体220-255°C（根据触媒活性调整），先进入C40001A管程，与壳体合成气热换，自身降温至85-100C，有部分甲醇蒸汽被冷凝下来。反应气最后进入循环水冷却器管程（C40002）。被壳程的循环水冷却至40C以下。绝大部分甲醇蒸汽被冷凝下来。再进入甲醇分离器F40003，冷凝了的甲醇在F40003中被分离出来。从底部送入甲醇闪蒸槽F40002；未冷凝的甲醇（40C时、5.5Mpa下约0.64%）随同未反应的气体（占合成进口气80%左右）从F40003顶部引出。未反应气除少量送往炼焦炉和转化预热炉做燃料，大部分循环返回J40001的循环段，加压后再送去参加合成反应。为了回收燃料气中未被冷凝分离下来的甲醇，本装置有一套释放气洗醇装置，泵J40001AB及洗醇塔E40001。为保证合成系统不超压，除部分未反应气送出做燃料外，还靠PIC40024保压，将多余的气体直接送往火炬燃烧。合成塔触媒层的温度是靠触媒管内外温差将热量传递给关外的锅炉水来调节的，锅炉水（受热方）的温度可以调节决定触媒层（给热方）的温度，而锅炉水芙蓉温度又取决于汽包水沸点压力，也就是说调节汽包压力PIC40019,可以达到调节触媒层反应温度的目的。合成塔开车之前，可以通过向央套锅炉水里通入过热蒸汽，提高锅炉水温度来提高触媒层温度。甲醇精馏工艺甲醇精馏就是将粗甲醇精制处理成精甲醇的生产过程。本装置入料粗甲醇中含有17%左右水份，还有乙醇、醛、酮、醚等有机杂质。并且水份及杂质含量随触媒活性、合成反应温度、压力、气体成份、甲醇冷凝分离效果诸多因素影响而变化。为使产品达到国家和用户需求的标准，就必须精制。河北建滔甲醇采用节能型三塔精馏，生产国家A级标准产品。预塔中进行碱中和化学处理和脱除沸点低于甲醇的烃组分，再经过串联运行的加压塔和常压塔。脱除沸点高于甲醇的重组分，最终获得水分＜0.1%，其它杂质低于规定的ppm值，氧化试验超过50分钟的精制甲醇。约40°C的粗甲醇在闪蒸槽F40002中减压，释放出部分溶解在其中的co、H、co、CH、N等等气体。利用F40002的余2242压将粗甲醇送往粗甲醇预热器C40510管程，被加压塔产品精甲醇加热（壳程），配入约30kg/h,5%NaOH稀碱液后送入预精馏塔E40501上部第34层塔板。E40501为45层塔板的精馏塔。入料粗甲醇再次减压，部分气化。气化气体同塔釜来的气体汇合穿过精馏段各塔板与塔板液体进行着逐板传质传热。最后气体从塔顶引出，经预塔冷凝器C40502、C40503控制温度部分冷凝，释放丙酮、甲酸乙酯、二甲醚等轻组分及溶解自粗甲醇的中的H、co2等气体。而冷凝下来的几乎是甲醇液体，经回流泵J40509AB加压返送回预塔顶，做为回流液参加精馏。回流液逐板下降在精馏段与上升气体传质传热。在入料口与入料汇合，向下流过提留段各层塔板，与上升气体进行传质传热。流至E40501塔釜的液体，在再沸塔C40501管程被壳程加入的0.6Mpa近饱和蒸汽加热，蒸汽冷凝放出大量潜热，供塔釜液吸热沸腾部分气化，企划后的气体逐板上升，与塔板液不断进行着传质传热。每层塔板上的传质传