甲醇工艺(精馏工段)设计说明书

甲醇工艺（精馏工段）设计说明书一概述1甲醇生产的发展概况甲醇生产技术发展很快，近20年来，在原料路线、生产规模、节能降耗、过程控制与优化及与其他化工产品联合生产等发面都有新的突破与进展。

1）原料路线甲醇生产的原料大致有煤、石油、天然气和含H2、CO（或CO2）的工业废气等。

从50年代开始，天然气逐步成为制造甲醇的主要原料，因为它简化了流程，便于输送，降低了成本，目前世界甲醇总产量中约有70%左右是天然气为原料的。

但是，随着能源的紧张，如何有效地开发煤炭资源，这是个从未中断过的研究课题，煤气化技术发展迅速，除传统的固定床UGI炉外，固定床鲁奇汽化炉，流化闯温克勒汽化炉，气流床K-T炉，气流床德士古汽化炉的开发均取得进展并都在工业上得到使用。

从长远的战略观点来看，世界煤的储藏量远超过天然气和石油。

我国情况更是如此，将来以煤制取甲醇的原料路线终将占主导地位。

2）生产规模甲醇生产技术发展趋势之一是单系列，大型化。

由于高压设备尺寸的限制，50年代以前，甲醇合成塔的单塔生产能力一般不超过100~200t/d，60年代不超过200~300t/d。

但近十年来，单系列大型甲醇合成塔不断被开发，并在工业生产中使用，Lurgi管壳型甲醇合成塔单塔生产能力可达2500t/d。

随着由气轮机驱动的大型离心压缩机研制成功，为合成气压缩机、循环机的大型化提供了条件。

国内的甲醇装置的规模偏小，除引进的Lurgi与ICI装置单系列年产10万吨甲醇外，较多中型化肥厂中单系列甲醇装置年产仅3~4万吨。

更有一些单醇与联醇装置年产仅数千吨。

今后必须不断创造条件，增大单系列甲醇装置的生产规模。

3）节能降耗甲醇成本中能源消耗费用占较大比重。

目前，甲醇生产技术改进的重点放在采用低能耗工艺，充分回收和利用能量等方面。

主要方向是研制性能更好的转化与合成催化剂，降低甲醇合成压力，开发新的净化方法，降低燃料消耗。

采用节能型精馏工艺与设备高、中、低位热能的合理配置与低位能热能的合理使用等措施。

4）过程控制甲醇生产是连续操作，技术密集的工艺。

目前正向高度自动化操作水平发展，化工过程优化控制在甲醇生产中得到推广与应用。

国内甲醇装置的过程控制水平还停留在仪表显示与单参数控制水平。

采用数学模型方法对系统进行分析，已有初步成果。

引进国内外先进控制技术进一步提高自控水平，对发展我国甲醇工业很有意义。

5）联合生产国内外大多甲醇装置都是与其他化工产品实现联合生产的。

甲醇装置成为大型化肥厂或石油化工厂的一个组成部分。

其中具有代表性的是合成氨联产甲醇与城市煤气联产甲醇。

此外，还有利用含CO与H2的尾气、废气生产甲醇。

目前已投产的有乙炔尾气制甲醇，乙烯裂解废气制甲醇等。

2设计任务（1）设计项目：甲醇工艺（精馏工段）设计（2）生产能力：150t/d精甲醇(4) 生产方法：采用双塔(预精馏塔和主精馏塔)精馏方法预精馏塔的作用：1)脱除轻组分有机杂质，如二甲醚、甲酸甲酯等，以及溶解在粗甲醇中的合成气。

2)加水萃取，脱除与甲醇沸点详尽的轻馏分，以及分离与甲醇沸点接近的甲醇-烷烃沸物，通过预精馏后，含水甲醇的高锰酸钾可达1分以上，PH值控制在8~9。

3)如对精甲醇中乙醇含量有特殊要求时，则预精馏塔对乙醇共沸物有部分预脱除的作用。

主塔的作用：1）将甲醇组分和水及重组分分离，得到产品精甲醇。

2）将水分离出来，并尽量降低其有机杂质的含量，排除系统。

3）分离出重组分——杂醇油。

4）分离中组分及采出乙醇，制取低乙醇含量的精甲醇。

3产品用途甲醇是重要的华工原料，是多中有机产品的基本原料和重要溶剂。

广泛用于有机合成、染料、医药、涂料和国防等工业。

近年来，随着技术的反站和能源结构的改变，甲醇又开辟了许新的用途。

甲醇是较好的人工合成蛋白的原料，蛋白转化率高，发酵速度快，无毒性，价格便宜。

目前，世界上已有年产10万吨甲醇制电百的工业装置在运转。

年产30万吨的大型装置是容易运输的清洁燃料，可以单独与汽油混合作为汽车燃料。

用它作为汽车添加济可起到节约芳烃，提高辛烷值的作用。

汽车制造业将成为耗用甲醇的巨大部门；由甲醇转化为汽油的研究成果，间接开辟了由煤转换为汽车燃料的途径。

甲醇是直，也可接合成乙酸的原料，也可直接用与还原铁矿（甲醇可以预先分解为CO、H2以不作预分解），得到高质量的海绵铁。

特别是近年来C化工工业的发展。

甲醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、乙酸乙酯、乙酐、甲酸甲酯和氧分解性能好的甲醇树脂等产品，正在研究和工业化中。

4 车间布置一般可沿工艺流程布置将分为仓库部分，预塔部分和主精馏塔部分三部分。

仓库部分包括各种泵、槽的进、出口阀门。

预塔部分主要有预精馏塔、预塔冷凝器、预塔再沸器和预塔回流罐等5双塔精馏的正常开车步骤：原则先开预精馏塔，再开主精馏塔，待预塔塔内温度、回流及各工艺指标正常后再向主精馏塔进料。

1）开车前通知调度室及有关岗位。

2）仓库开粗甲醇储槽出口阀、粗甲醇泵进出口阀，并进行盘车。

3）开精馏塔全冷凝器、预塔冷凝器、精甲醇冷却器、杂醇油冷却器进水阀。

4）开仪表电源、气源，开冷凝水储槽进出口阀。

5）蒸汽系统进行排水，并开各循环蒸发器蒸汽进口阀，冷凝水调节系统和总管冷凝水排出阀，开蒸汽调节系统，维持蒸汽压力0.3~0.35Mpa（自调）6）开启粗甲醇泵进行送料，同时加碱液与萃取冷凝水入预塔。

7）开预塔循环蒸发器冷凝水调节遥控板，调节预塔进蒸汽量。

预塔开温，待预塔收集槽4/5后，开启预塔回流泵。

根据负荷调节回流量，同样主塔进行此操作。

8）调节二塔各点温度正常，待主塔26层温度进行正常指标范围内，开精甲醇导出阀，进行采出。

质量指标未达标前采出返回粗醇槽。

9）主塔塔底温度达140℃以上开残液调节阀，残液排入残液槽，联系调度送生化处理，开启残液泵。

10）主塔杂醇油温度达到采油温度是，开始采杂醇油。

根据分析油层调节采出口及采出量。

11）分析成品质量达标后采出口倒换采入成品槽12）生产稳定后，仪表切入自调系统。

6 双塔精馏的正常停车、紧急停车。

正常停车：1）通知调度室及有关部门，停送残液及蒸汽冷凝水。

2）停仓库精甲醇泵，关进出口阀，关碱液加入阀，萃取冷凝水加入阀，停蒸汽，关冷凝水遥控阀。

3）停杂醇油采出，粗甲醇采出，主塔进料。

停主塔入料泵，关仪表电源、气源。

4）关残液排出阀。

5）关精甲醇采出阀6）关蒸汽总阀，各循环蒸发器蒸汽进口阀。

关循环蒸发器冷凝水排出阀，稍开蒸汽道淋阀。

7）待预塔、主塔收集槽液位抽尽时停预、主塔回流泵。

关预、主塔回流泵进出口阀。

8）关预、主塔冷凝器，精甲醇冷却器，杂醇油冷却器各进水阀（冬季防冻可稍开）紧急停车：不属于正常停车计划，在生产过程中、突然发生事故，使生产无法继续而被迫停车。

1）急关蒸汽总阀及各蒸汽进口阀。

2）将各泵电源切断。

3）停二塔入料与各采出。

4）停加碱液与萃取冷凝水。

5）关残液排出阀。

6）关预、主塔冷凝器，精甲醇冷却器，杂醇油冷却器各进水阀（短期停车可不关）。

7）关控制仪表。

（短期停车可不关）二原材料、产品的主要规格和性质粗甲醇：精馏工段的原料粗甲醇来自合成工段。

甲醇的合成以CO、H2为原料的，也可以甲烷氧化生成甲醇，液化石油气氧化生成甲醇。

由锌铬催化剂或铜基催化剂合成粗甲醇中除含有甲醇和水外，还含有醇、醛、酮、酸、醚、酯、烷烃、胺、羰基铁等十几种微量有机物质。

甲醇：甲醇是最简单的饱和醇，相对分子量为32.04，在通常情况下纯甲醇为无色、易流动、易挥发的可燃液体，并带有与乙醇类似的气味。

在0℃，甲醇的密度是0.81g/ml，沸点64.5~64.7℃，熔点-97.8℃，导热系数0.00209J/(cm.s.k)。

甲醇的电导率主要决定于它含有的能电离的杂质。

如胺、酸、硫化物和金属等。

甲醇可以积水以及许多有机液体如乙醇、乙醚等无限混合，但不能与脂肪族烃类混合。

它易于吸收水蒸气、二氧化碳和某些其他物质。

因此，只有应特殊的方法才能制得完全无水的甲醇。

同样，也难以从甲醇中清除有机杂质。

产品甲醇总含有有机杂质约0.01%以下。

甲醇具有毒性，内服10ml有失明的危险，30ml能致人死亡。

空气中允许最高甲醇蒸汽浓度为0.05mg/l。

甲醇又含有一个甲基与一个羟基，因为它有羟基，所以具有醇类的典型反应：因它又含有甲基，所以又能进行甲基化反应。

甲醇可以与一系列物质反应。

甲醇规格见概论。

三甲醇的生产工艺近年来，甲醇的合成大多采用铜基低温高活性催化剂，可在低压5Mpa下将CO+H2合成气或含有CO2的CO+ H2合成气进行合成。

1996年，英国I.C.I公司建立了世界上第一个低压甲醇工厂。

它采用四段冷激型甲醇合成反应器，合成气经离心式压缩机升压至5MP，它与循环压缩后的循环气混合，大部分混合气经热交换器预热，于230~245 ℃进合成踏，一小部分混合气作为合成踏冷激气，控制床层反应温度。

在合成塔内，气体在低温高活性的铜基催化剂上合成甲醇，反应温度在230~270℃范围。

合成塔出口气经热交换器换热，再经水冷分离，得到粗甲醇，未反应气体返回循环机升压，完成一次循环。

1 原料气的制备（固定层间歇法煤气炉生产原理）将焦碳加入煤气炉后，按吹风、制气程序循环操作。

在吹风时空气吹入炉内燃料层在700℃以上，发生防热化学反应，以提高燃料层温度，积蓄热量。

在制气时通入蒸汽，蒸汽与燃料层中高温的碳反应，发生吸热反映生成水煤气。

吹风阶段的化学反应：C + O2→CO2+ Q2C + O2→CO + QCO2+ C →2CO + Q吹风气通过燃烧室的过程中，加入二次空气使吹风气中的CO燃烧生成CO2以回收热量，化学反应为：2CO + O2→2 CO2+ Q制气阶段的化学反应：C + H2O(g) →CO + H2- QC + 2 H2O(g) →CO + 2 H2- QC + 2 H2→CH4+ Q特别是制气阶段，化学反应较多。

以上仅为几个主要反映，可能发生的反应还有CO和H2的变换成CO2和H2等反应。

2 原料气的变换1）原料气的变换C + H2O(g) ↔CO + H2∆H︒298=-41.19kJ/mol 这是一个可逆放热反应，从化学平衡来看，降低温度、增加蒸汽量和除去二氧化碳可使平衡向右移动，从而提高一氧化碳变换率，从反映速度看，提高温度有利于反映速度的增加，因此，目前采用两段式或三段式变换，以获得叫高的变换率。

一氧化碳在某种条件下能发生下列副反应：CO + H2↔ C + H2OCO + 3 H2↔CH4+ H2OCO2+ 4H2O ↔CH4+ 2 H2O在变换操作中，提高反映温度，或是选用对变换反应具有良好的选择性的催化剂就可以防止或减少副反应的发生。

2）二氧化碳的脱除（用丙碳脱碳的生产方法）丙碳脱碳是利用合成氨原料气中CO2，H2S等酸性气体在加压条件下溶于丙碳溶液中，达到脱除CO2，H2S的目的，溶解CO2，H2S气体的丙碳溶剂在减压（或真空）、气提等条件下，将所溶解的大部分CO2，H2S等气体解吸出来达到再生循环使用。