煤气化制甲醇工艺流程
煤气化制甲醇工艺流程
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煤制甲醇工艺
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，经称重给料机控制输送量送入棒磨机，加入一定量的水，物料在棒磨机中进行湿法磨煤。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%，排入磨煤机出口槽，经出口槽泵加压后送至气化工段煤浆槽。煤浆制备首先要将煤焦磨细，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。煤浆制备能力需和气化炉相匹配，本项目拟选用三台棒磨机，单台磨机处理干煤量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。
为了节约水源，净化排出的含少量甲醇的废水及甲醇精馏废水均可作为磨浆水。
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+rH2S
CO+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。
离开气化炉反应段的热气体和熔渣进入激冷室水浴，被水淬冷后温度降低并被水蒸汽饱和后出气化炉；气体经文丘里洗涤器、碳洗塔洗涤除尘冷却后送至变换工段。
气化炉反应中生成的熔渣进入激冷室水浴后被分离出来，排入锁斗，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，经高压闪蒸浓缩后的黑水混合，经低压、两级真空闪蒸被浓缩后进入澄清槽，水中加入絮凝剂使其加速沉淀。澄清槽底部的细渣浆经泵抽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。
闪蒸出的高压气体经过灰水加热器回收热量之后，通过气液分离器分离掉冷凝液，然后进入变换工段汽提塔。
闪蒸出的低压气体直接送至洗涤塔给料槽，澄清槽上部清水溢流至灰水槽，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分后，进入气体过滤器除去杂质，然后分成两股，一部分（约为54%）进入原料气预热器与变换气换热至305℃左右进入变换炉，与自身携带的水蒸汽在耐硫变换催化剂作用下进行变换反应，出变换炉的高温气体经蒸汽过热器与甲醇合成及变换副产的中压蒸汽换热、过热中压蒸汽，自身温度降低后在原料气预热器与进变换的粗水煤气换热，温度约335℃进入中压蒸汽发生器，副产4.0MPa 蒸汽，温度降至270℃之后，进入低压蒸汽发生器温度降至180℃，然后进入脱盐水加热器、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CO2、H2S、NH3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
本装置拟采用两套吸收系统，分别处理变换气和未变换气，经过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。
由变换来的变换气进入原料气一级冷却器、氨冷器、进入分离器，出分离器的变换气与循环高压闪蒸气混合后，喷入少量甲醇，以防止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℃出吸收塔，然后经二级原料气冷却器，一级原料气冷却器复热后去甲醇合成单元。净化气中CO2含量约3.4%，H2S+COS<0.1PPm。
来自甲醇再生塔经冷却的甲醇－49℃从甲醇吸收塔顶进入，吸收塔上段为CO2吸收段，甲醇液自上而下与气体逆流接触，脱除气体中CO2，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器冷却以降低由于溶解热造成的温升。在吸收塔下段，引出的甲醇液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COS，自塔底出来的含硫富液进入H2S浓缩塔。为减少H2和CO损失，从高压闪蒸槽闪蒸出的气体加压后送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从塔上部进入，在塔顶部降压膨胀。高压闪蒸器下部的含硫甲醇富液从塔中部进入，塔底加入的氮气将CO2汽提出塔顶，然后经气提氮气冷却器回收冷量后，作为尾气高点放空。
富H2S甲醇液自H2S浓缩塔底出来后进热再生塔给料泵加压，甲醇贫液冷却器换热升温进甲醇再生塔顶部。甲醇中残存的CO2以及溶解的H2S由再沸器提供的热量进行热再生，混和气出塔顶经多级冷却分离，甲醇一级冷凝液回流，二级冷凝液经换热进入H2S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甲醇水分离器，通过蒸馏分离甲醇和水。甲醇水分离器由再沸器提供。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温度对应的冷凝压力，然后进入氨冷凝器。气氨通过对冷却水放热冷凝成液体后，靠重力排入液氨贮槽。液氨通过分配器送往各制冷设备。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℃，然后进入气冷反应器壳侧继续进行甲醇合成反应，同时预热冷管内的工艺气体，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，产生的富氢气经压缩机压缩后作为甲醇合成原料气；膜回收尾气送至甲醇蒸汽加热炉过热甲醇合成反应器副产的中压饱和蒸汽（2.5MPa），将中压蒸汽过热到400℃。
粗甲醇从甲醇分离器底部排出，经甲醇膨胀槽减压释放出溶解气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
从甲醇合成膨胀槽来的粗甲醇进入精馏系统。精馏系统由预精馏塔、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，一部分作为回流，一部分作为产品甲醇送入贮存系统。由加压塔底出来的甲醇溶液自流入常压塔下塔进一步蒸馏，常压塔顶出来的回流液一部分回流，一部分作为精甲醇经泵送入贮存系统。常压塔底的含甲醇的废水送入磨煤工段作为磨煤用水。在常压塔下部设有侧线采出，采出甲醇、乙醇和水的混合物，由汽提塔进料泵送入汽提塔，汽提塔塔顶液体产品部分回流，其余部分作为产品送至精甲醇中间槽或送至粗甲醇贮槽。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
甲醇精馏工序临时停车时，甲醇合成工序生产的粗甲醇，进入粗甲醇贮罐中贮存。甲醇精馏工序恢复生产时，粗甲醇经粗甲醇泵升压后送往甲醇精馏工序。
甲醇精馏工序生产的精甲醇，进入甲醇计量罐中。经检验合格的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
本装置工艺为分子筛净化空气、空气增压、氧气和氮气内压缩流程，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。
原料空气自吸入口吸入，经自洁式空气过滤器除去灰尘及其它机械杂质。过滤后的空气进入离心式空压机经压缩机压缩到约0.57MPa(A)，然后进入空气冷却塔冷却。冷却水为经
水冷塔冷却后的水。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二氧化碳、碳氢化合物和水分被吸附。分子筛纯化器为两只切换使用，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。
其余空气分成两股，一股直接进入低压板式换热器，从换热器底部抽出后进入下塔。另外一股进入空气增压机。
经过空气增压机的中压空气分成两部分，一部分进入高压板式换热器，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，其中富氧液空和低纯液氮经过冷器过冷后节流进入上塔。经上塔进一步精馏后，在上塔底部获得液氧，并经液氧泵压缩后进入高压板式换热器，复热后出冷箱，进入氧气管网。
在下塔顶部抽取的低压氮气，进入高压板式换热器，复热后送至全厂低压氮气管网。
从上塔上部引出污氮气经过冷器、低压板式换热器和高压板式换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。
从上塔中部抽取一定量的氩馏份送入粗氩塔，粗氩塔在结构上分为两段，第二段氩塔底部的回流液经液体泵送入第一段顶部作为回流液，经粗氩塔精馏得到99.6?Ar，2ppmO2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的**氩作为产品抽出送入进贮槽。四,生产甲醇的工艺流程
(一)生产工序
合成气合成甲醇的生产过程,不论采用怎样的原料和技术路线,大致可以分为以下几个工序,见图5-1.
气态烃或 CO,CO2 H2,CO,CO2比例合适 5,10,32MPa
液态烃,煤 H2 含硫量小于0.2ppm
蒸汽精甲醇成品粗甲醇
或氧,空气
图5-1 甲醇生产流程图
1.原料气的制备
合成甲醇,首先是制备原料氢和碳的氧化物.一般以含碳氢或含碳的资源如天然气,石
油气,石脑油,重质油,煤和乙炔尾气等,用蒸汽转化或部分氧化加以转化,使其生成主要由氢,一氧化碳,二氧化碳组成的混合气体,甲醇合成气要求(H2-CO2)/(CO+CO2)=2.1左右.合成气中还含有未经转化的甲烷和少量氮,显然,甲烷和氮不参加甲醇合成反应,其含量越低越好,但这与制备原料气的方法有关;另外,根据原料不同,原料气中还可能含有少量有机和无机硫的化合物.
为了满足氢碳比例,如果原料气中氢碳不平衡,当氢多碳少时(如以甲烷为原料),则在
制造原料气时,还要补碳,一般采用二氧化碳,与原料同时进入设备;反之,如果碳多,则在以后工序要脱去多余的碳(以CO2形式).
2.净化
净化有两个方面:
一是脱除对甲醇合成催化剂有毒害作用的杂质,如含硫的化合物.原料气中硫的含量即使降至1ppm,对铜系催化剂也有明显的毒害作用,因而缩短其使用寿命,对锌系催化剂也有一定的毒害.经过脱硫,要求进入合成塔气体中的硫含量降至小于0.2ppm.脱硫的方法一般有湿法和干法两种.脱硫工序在整个制甲醇工艺流程中的位置,要根据原料气的制备方法而定.如以管式炉蒸汽转化的方法,因硫对转化用镍催化剂也有严重的毒害作用,脱硫工序需设置在原料气设备之前;其它制原料气方法,则脱硫工序设置在后面.
二是调节原料气的组成,使氢碳比例达到前述甲醇合成的比例要求,其方法有两种.
(1)变换.如果原料气中一氧化碳含量过高(如水煤气,重质油部分氧化气),则采取蒸汽部分转换的方法,使其形成如下变化反应:CO+H2OH2 + CO2.这样增加了有效组分氢气,提高了系统中能的利用效率.若造成CO2多余,也比较容易脱除.
(2)脱碳.如果原料气中二氧化碳含量过多,使氢碳比例过小,可以采用脱碳方法除去部分二氧化碳.脱碳方法一般采用溶液吸收,有物理吸收和化学吸收两种方法.
3.压缩
通过往复式或透平式压缩机,将净化后的气体压缩至合成甲醇所需要的压力,压力的高低主要视催化剂的性能而定.
4.合成
根据不同的催化剂,在不同的压力下,温度为240～270℃或360～400℃,通过催化剂进行合成反应,生成甲醇.由于受催化剂选择性的限制,生成甲醇的同时,还有许多副反应伴随发生,所以得到的产品是以甲醇为主和水以及多种有机杂质混合的溶液,即粗甲醇.
5.蒸馏
粗甲醇通过蒸馏方法清除其中有机杂质和水,而制得符合一定质量标准的较纯的甲醇.称精甲醇.同时,可能获得少量副产物.
(二)工艺流程
工业上合成甲醇工艺流程主要有高压法和中,低压法.
1.高压法合成甲醇的工艺流程
高压法工艺流程一般指的是使用锌铬催化剂,在高温高压下合成甲醇的流程,如图5-2所示.
由压缩工段送来的具有31.36MPa压力的新鲜原料气,先进入铁油分离器(5),在此与循环压缩机(4)送来的循环气汇合.这两种气体中的油污,水雾及羰基化合物等杂质同时在铁油分离器中除去,然后进入甲醇合成塔(1).CO与H2在塔内于30MPa左右压力和360～420℃温度下,在锌铬催化剂上反应生成甲醇.转化后的气体经塔内热交换预热刚进入塔内的原料气,温度降至160℃以下,甲醇含量约为3%.经塔内热交换后的转化气体混合物出塔,进入喷淋式冷凝器(2),出冷凝器后混合物气体温度降至30～35℃,再进入高压甲醇
图5-2 高压法合成甲醇工艺流程
1-合成塔;2-水冷凝器;3-甲醇分离器;4-循环压缩机;5-铁油分离器;6-粗甲醇中间槽
分离器(3).从甲醇分离器出来的液体甲醇减压至0.98～1.568MPa后送入粗甲醇中间槽(6).由甲醇分离器出来的气体,压力降至30MPa左右,送循环压缩机以补充压力损失,使气体循环使用.
为避免惰性气体(N2,Ar及CH4)在反应系统中积累,在甲醇分离器后设有放空管,以维持循环气中惰性气体含量在15%～20%左右.
原料气分两路进入合成塔.一路经主线(主阀)由塔顶进入,并沿塔壁与内件之间的环隙流至塔底,再经塔内下部的热交换器预热后,进入分气盒;另一路经过副线(副阀)从塔底进入,不经热交换器而直接进入分气盒.在实际生产中可用副阀来调节催化层的温度,使H2和CO
能在催化剂的活性温度范围内合成甲醇.
2.低压法合成甲醇工艺流程
低压工艺流程是指采用低温,低压和高活性铜基催化剂,在5MPa左右压力下,由合成气合成甲醇的工艺流程,如图5-3所示.
图5-3 低压法甲醇合成的工艺流程
1-加热炉;2-转化炉;3-废热锅炉;4-加热器5-脱硫器;6,12,17,21,24-水冷器;
7-气液分离器;8-合成气压缩机;9-循环气压缩机;10-甲醇合成塔;11,15-热交换器;
13-甲醇分离器;14-粗甲醇中间槽;16-脱轻组分塔;18-分离塔;19,22-再沸塔;20-甲醇精馏塔;23-CO2吸收塔
天然气经加热炉(1)加热后,进入转化炉(2)发生部分氧化反应生成合成气,合成气经废热锅炉(3)和加热器(4)换热后,进入脱硫器(5),脱硫后的合成气经水冷却和汽液分离器(7),分离除去冷凝水后进入合成气三段离心式压缩机(8),压缩至稍低于5MPa.从压缩机第三段
出来的气体不经冷却,与分离器出来的循环气混合后,在循环压缩机(9)中压缩到稍高于
5MPa的压力,进入合成塔(10).循环压缩机为单段离心式压缩机,它与合成气压缩机一样都
采用气轮机驱动.
合成塔顶尾气经转化后含CO2量稍高,在压缩机的二段后,将气体送入CO2吸收塔(23),用K2CO3溶液吸收部分CO2,使合成气中CO2保持在适宜值.吸收了CO2的K2CO3溶液用蒸汽直接再生,然后循环使用.
合成塔中填充CuO-ZnO-Al2O3催化剂,于5MPa压力下操作.由于强烈的放热反应,必须迅速移出热量,流程中采用在催化剂层中直接加入冷原料的冷激法,保持温度在240～270℃之间.经合成反应后,气体中含甲醇3.5%～4%(体积),送入加热器(11)以预热合成气,塔(10)釜部物料在水冷器(12)中冷却后进入分离器(13).粗甲醇送中间槽(14),未反应的气体返回循环压缩机(9).为防止惰性气体的积累,把一部分循环气放空.
粗甲醇中甲醇含量约80%,其余大部分是水.此外,还含有二甲醚及可溶性气体,称为轻馏分.水,酯,醛,酮,高级醇称为重馏分.以上混合物送往脱轻组分塔(16),塔顶引出轻馏分,塔底物送甲醇精馏塔(20),塔顶引出产品精甲醇,塔底为水,接近塔釜的某一塔板处引出含异丁醇等组分的杂醇油.产品精甲醇的纯度可达99.85%(质量).
传统硫酸生产工艺迎来新变革
传统硫酸装置的热能回收率仪为70％左右，而采用美国孟莫克有限公司(以下简称孟莫克公司)开发的低温热能回收技术(HeatRecovery System，简称HRS技术)，可以回收93％
以上的热能，同时，循环冷却水的用量可减少65％左右，不仅节能效果明显，而且使生产成本大大降低。前不久这项“大中型硫酸生产装置低温位热能回收技术”入选《国家重点节能技术推广目录(第一批)》。
开发：开创低温热能回收工业化先河
孟莫克公司总部位于美国密苏里州圣路易斯市，前身是孟山都环境化学公司，主要从事原孟山都公司主干业务中的硫酸装置及环境保护领域的工作。从接触法硫酸工艺的研发开始，孟莫克公司始终在硫酸工业技术领域处于国际领先地位，具有近百年的硫酸工业设计、制造、生产和管理经验，可为采用各种原料工艺的硫酸企业提供全方位的解决方案，包括：技术许可、工艺包设计、工程设计、污染控制、成套设备、特殊合金材料、催化剂、除雾器以及装置建设、开车指导、人员培训和技术服务等。至今孟莫克公司已在全球设计并建造了近干套硫酸生产及相关配套装置，业务遍及六十多个国家和地区。在多年从事硫及与硫相关事业的基础上，孟莫克公司开发出了一项市场前景巨大、节能减排成效突出的先进技术——HRS技术。
硫黄制硫酸工艺主要包含硫黄与空气燃烧产生二氧化硫、二氧化硫转化为三氧化硫、三氧化硫吸收水分子生成硫酸等三个工段。以上三步均为放热反应，第一工段与第二工段放出的热量占放热总量的75％左右，这两个工段产生的热量被称为高温位热；第三工段放出的热量占放热总量的25％左右，该工段产生的热量被称为低温位热。自19世纪70年代以来，如何充分利用硫酸工艺过程中反应产生的热能，已成为世界硫酸制造业关注的热点。
1980年，孟莫克公司曾率先引入现代高效利用能源的设计理论，使前两个工段的高压蒸汽的产量提高了20％以上，为高温位热能回收做出了贡献。然而，在HRS技术诞生之前，世界上的硫酸装置仅能回收前两个工段产生的热量，也就是说热量回收率仅为70％左右。
对于第三个工段，传统工艺是采用浓硫酸来吸收三氧化硫，但由于反应是放热的，硫酸升温后对设备的腐蚀大幅增强，因此必需采用循环冷却水进行降温，使硫酸温度保持在80℃以下，经过此过程，余热只能直接排向大气。这意味着，传统的工艺不仅浪费了热能，而且还需要使用大量的冷却水。
然而，孟莫克公司始终没有放弃对传统工艺中被浪费的这部分热能回收的技术研发。他们将化学工程、机械工程、防腐工程以及仪表工程等专业的一流人才汇集到一起，潜心研究，终于于1984年开发出了回收利用第三个工段酸冷却器中损失热量的技术，即HRS 技术。1987年，世界第一套HRS装置在挪威建成并投入使用，至此，孟莫克公司开创了硫酸生产过程中低温热能回收由理论研究到工业化应用的先河。
孟莫克公司一贯秉承为用户提供高质量技术、高品质产品和优质服务的理念，凭借对HRS技术近乎苛刻的不懈追求，致力于最大限度地将硫酸反应热加以回收利用。如今，经过二十余年的发展，HRS技术已能将硫酸生产过程中93％以上的热能回收利用，不仅提高了热能回收利用率，而且减少了约65％的循环冷却水的用量，大大降低了生产成本。HRS技术的诞生和工业化应用被业内称为硫酸生产工艺的一次巨大变革。目前，孟莫克公司的HRS
技术已成为世界硫酸低温回收领域惟一可行的技术，在全球建成或在建的HRS装置有四十多套，广泛应用于磷肥、金属冶炼等行业。
传统硫酸装置的热能回收率仪为70％左右，而采用美国孟莫克有限公司(以下简称孟莫克公司)开发的低温热能回收技术(HeatRecovery System，简称HRS技术)，可以回收93％以上的热能，同时，循环冷却水的用量可减少65％左右，不仅节能效果明显，而且使生产成本大大降低。前不久这项“大中型硫酸生产装置低温位热能回收技术”入选《国家重点节能技术推广目录(第一批)》。
化工专业-煤气化制甲醇-毕业设计
*************学院毕业（论文） *******学院 毕业设计（论文） (冶金化工系) 题目煤气化制甲醇(年产8万吨)的研究专业应用化工技术 班级化工***班 姓名***** 学号***** 指导教师张**** 完成日期*****************
*************学院毕业（论文） 目录 前言 ............................................................................................................................................................. - 2 -第一章绪论........................................................................................................................................ - 3 -1.1煤炭气化的发展 .. (3) 1.2新型煤化工内容简介 (4) 1.3煤炭气化在新型煤化工中的应用 (4) 1.3.1煤炭气化技术 ................................................................................................ - 4 - 1.3.2煤制含氧化合物 ............................................................................................ - 4 - 第二章煤炭气化原理 ......................................................................................................................... - 6 -2.1煤炭气化技术 (6) 2.2原料煤对气化性能的影响 (7) 2.3气化用煤种的主要特性 (7) 2.4煤的反应性能 (8) 第三章煤气化制甲醇 ......................................................................................................................... - 9 -3.1煤气化制甲醇工艺流程 (9) 3.2合成气制备 (9) 3.2.1合成气工艺 ...................................................................................................... - 9 - 3.2.2 反应设备—气化炉 ..................................................................................... - 10 - 3.2.3合成气的净化 ................................................................................................. - 11 - 3.3甲醇的制备.. (12) 3.3.1甲醇的性质 .................................................................................................. - 12 - 3.3.2甲醇市场现状及展望 .................................................................................... - 12 - 3.3.3合成气制甲醇 ................................................................................................ - 14 - 3.3.4低压法合成甲醇的工艺 ................................................................................ - 14 - 3.3.5甲醇合成反应器 ............................................................................................ - 17 - 3.4物料衡算 .. (19) 第四章结论 .......................................................................................................................................... - 25 -4.1低压法合成甲醇的影响因素 (25)
天然气制甲醇工艺总结word精品
天然气制甲醇工艺技术总结 中化二建集团有限公司王瑞军 工程名 称：内蒙古天野化工油改气联产20万吨/年甲醇项目 工程地点：内蒙古呼和浩特巾 开工日期：2004年5月 竣工日期：2005年11月 投资金 额： 约6亿元人民币 1甲醇装置简介 1.1内蒙古天野化工集团为调整产品结构，开拓碳一化工领域产品，增强企业参与市场的竞争能力，解决企业生存发展问题，以天然气取代重油为原料，采用非催化部分氧化技术对现有的30万吨/年合成氨生产装置进行技术改造，同时增建一套以天然气为原料年产20万吨的甲醇装置。 1.2 本项目由中国五环科技有限公司设计，中化二建集团有限公司承建。所采用的技术均为国产。所选用的设备除三台天然气压缩机组为进口外，其余均为国产。设计日产甲醇667吨，日耗天然气608500立方米。装置采用：变频电机驱动离心式天然气压缩、 2.5MPa 补碳一段蒸汽转化炉、蒸汽透平驱动离心式合成气压缩机、8.0MPa林达均温合成塔、三塔 精馏、普里森膜分离氢回收、MEA二氧化碳回收工艺。另外还为合成氨配套一台蒸汽透平驱动离心式天然气压缩机。 2甲醇装置工艺特点 2.1 天然气压缩工序 天然气压缩工序是将1.25MPa( A)天然气压缩至蒸汽转化要求的压力2.85MPa(A)。天然气压缩机组采用德国阿特拉斯生产的电机驱动的离心式压缩机组?离心压缩机的显著 特点是单机打气量大。运转平稳无脉冲、维修少、无需备用，与蒸汽透平驱动相比投资少，占地面积较小。 2.2 天然气转化工序 2.2.1天然气转化工序是通过天然气和蒸汽转化反应生产甲醇合成需要的合成气。天然气转化工序只设一段转化炉，转化炉采用顶烧方箱炉，对流段为水平布置，水碳比为 3.2, 转化炉出口转化气温度855E，压力2.19MPa,甲烷含量约2.5% (干基)。 2.2.2 原料天然气脱硫采用钻钼加氢串氧化锌脱硫工艺，氧化锌脱硫槽采用双塔，可并联可串联保证天然气中总硫小于O.IPPn,同时脱硫剂更换不影响生产。
煤制甲醇工艺设计
煤制甲醇工艺流程化设计 主反应为：C + O 2 → C O + C O 2 + H 2 → C H 3O 副反应为： 1 造气工段 （1）原料：由于甲醇生产工艺成熟,市场竞争激烈,选用合适的原料就成为项目的关键,以天然气和重油为原料合成工艺简单，投资相对较少，得到大多数国家的青睐，但从我国资源背景看，煤炭储量远大于石油、天然气储量，随着石油资源紧缺、油价上涨，在大力发展煤炭洁净利用技术的形势下，应该优先考虑以煤为原料,所以本设计选用煤作原料。 图1-1 甲醇生产工艺示意图 （2）工艺概述：反应器选择流化床，采用水煤浆气化激冷流程。原料煤通过粉碎制成65%的水煤浆与99.6%的高压氧通过烧嘴进入气化炉进行气化反应，产生的粗煤气主要成分为CO ，CO 2，H ２等。 2423CO H CH H O +?+2492483CO H C H OH H O +?+222CO H CO H O +?+
2 净化工段 由于水煤浆气化工序制得粗煤气的水汽比高达1.4可以直接进行CO变换不需加入其他水蒸气，故先进行部分耐硫变换，将CO转化为CO2，变换气与未变换气汇合进入低温甲醇洗工序，脱除H2S和过量的CO2，最终达到合适的碳氢比，得到合成甲醇的新鲜气。 CO反应式： CO+H O=CO+H 222 3 合成工段 合成工段工艺流程图如图1。 合成反应要点在于合成塔反应温度的控制，另外，一般甲醇合成反应10～15Mpa的高压需要高标准的设备，这一项增加了很大的设备投资，在设计时，选择目前先进的林达均温合成塔，操作压力仅5.2MPa，由于这种管壳式塔的催化剂床层温度平稳均匀，反应的转化率很高。在合成工段充分利用自动化控制方法，实行连锁机制，通过控制壳程的中压蒸汽的压力，能及时有效的掌控反应条件，从而确保合成产品的质量。 合成主反应： CO+2H=CH OH 23 主要副反应： CO+3H=CH OH+H O 2232 4 精馏工段 精馏工段工艺流程图见图2。 合成反应的副产主要为醚、酮和多元醇类，本设计要求产品达质量到国家一级标准，因此对精馏工艺的合理设计关系重大，是该设计的重点工作。设计中选用双塔流程，对各物料的进出量和回流比进行了优化，另外，为了进一步提高精甲醇质量，从主塔回流量中采出低沸点物继续进预塔精馏，这一循环流程能有效的提高甲醇的质量。
煤制甲醇项目(最终版)
雄伟煤化有限公司 60万t/a煤制甲醇项目建议书 项目人员：曾雄伟毛龙龙方建李永朋 时间：2015年10月
第一部分项目背景 甲醇是结构最为简单的饱和一元醇，又称“木醇”或“木精”，是仅次于烯烃和芳烃的重要基础有机化工原料，用途极为广泛。主要用于制造甲醛、二甲醚、醋酸、甲基叔丁基醚( MTBE) 、甲醇汽油、甲醇烯烃等方面。近年来，国内外在甲醇芳烃方面进行了应用。 我国甲醇工业始于20 世纪50 年代，随着国内经济发展的不断增长，甲醇下游产品需求的拉动，甲醇行业发展迅猛。从2004 年到2012 年甲醇产能和产量大幅增长，2012 年产能首次超过5 000 万t，产量也达到2 640 万t。2013 年我国甲醇产能已达5650 万t，产量约2 878 万t，已经成为世界第一大甲醇生产国，见图1。 从甲醇产能的区域分布来看，甲醇的产能主要集中在西北、山东、华北等地区。从2013 年各省市产量分布情况来看，排名前五的有内蒙、山东、陕西、河南及山西，内蒙古精甲醇的产量达563 万t［2］，约占全国总产量20%，其次是山东、陕西、河南和山西，这五省合计约占总产量的63%。内蒙古、山西、陕西等地凭借其资源优势，成为甲醇生
产企业最为青睐的地区，向资源地集中成为我国甲醇产能布局的主导趋势。受资源因素限制，我国的甲醇生产多以煤为原料，并有焦炉煤气和天然气工艺。2013 年我国甲醇产能中，煤制甲醇产能3 610 万t，占比64%，天然气制甲醇产能1 080 万t，占比19%，焦炉煤气制甲醇产能960 万t，占比17%［3］。受国家治理大气污染、加快淘汰钢铁等“两高”行业落后产能以及经济增速放缓等因素的影响，对焦炭的需求将会减少，从而使焦炉煤气制甲醇装置面临原料短缺的局面，因此焦炉煤制甲醇产能会降低。天然气制甲醇装置，则受到天然气供应不足和气价攀升双重制约，也将大幅限产。据金银岛统计数据显示，截至2013 年12月中旬，国内气头装置开工负荷在三成左右，低于国内平均开工水平，甘肃及新疆气头企业普遍停车。2013 年全国甲醇生产企业有300 余家，其中产能在100 万t 以上的企业占总产能的58．9%，形成了神华、中海油、兖矿、远兴能源、华谊、久泰、河南能化、大唐、晋煤、新奥、新疆广汇等18 家百万吨级超大型甲醇生产企业，见表1。这些百万吨甲醇企业大致可以分为三类，第一类是以神华集团、久泰化工为代表的大型化、规模化、基地化的煤制甲醇企业，靠近煤炭资源富集区域，其综合竞争力在当前竞争环境下最强，也符合国家产业政策方向; 第二类是以晋煤集团、河南能源化工集团为代表的，在国内多地分布，有多个较小规模的煤制甲醇装置构成的甲醇企业，在煤价下降的情况下，其竞争力有所提升; 第三类是以“三桶油”为代表的天然气路线企业，在天然气价格高企的情况下，这类企业的产量将受到抑制。
天然气造气工艺流程说明
天然气造气工艺流程说明 一、合成氨工序造气流程： 经加压脱硫来的天然气和蒸汽混合分别送进各自的混合气 预热器预热后进入箱式一段转化炉和换热式转化炉进行转 化反应，反应后的气体和甲醇工段送来的驰放气进入二段炉。压缩送来的空气，经过空气预热器预热达到一定温度后进入二段炉，空气中的氧与转化气中的氢燃烧释放热量在二段炉内继续进行甲烷转化（当有甲醇弛放气时，配适量的纯氧）。出二段炉的工艺气体进入换热式转化炉的管间，作为热源供换热式转化炉转化管内天然气的转化，然后管间的二段转化气离开换热式转化炉进入换转炉的混合气预热器，预热进换转炉的混合气，换热后的二段转化气经过废热锅炉进一步回收热量产生蒸汽，气体降至一定温度后进入中温变换炉进行一氧化碳的变换，中温变换炉出来的气体进入甲烷化第二换热器，预热甲烷化入口气，换热后的中温变换气进入中变废锅，气体降至一定温度后进入低温变换炉，进一步将一氧化碳变换为二氧化碳，出低温变换炉一氧化碳达到≤． 0.3%，经低变废锅回收部份热量产蒸汽，回收热量后的低变气进入脱碳系统低变气再沸器预热再生塔底部溶液，最后进入低变冷却系统降温至35℃以下进入压缩工段或碳化工段。脱碳来的净化气或压缩来的碳化气进入甲烷化第一换热器
预热后进入甲烷化第二换热器进一步预热，气体达到一定温度后进入甲烷化炉，残余的一氧化碳和二氧化碳在镍触媒作用下生成甲烷，使CO+CO的含量＜10PPm，甲烷化出来的气2体进入甲一换回收部份热量后进入甲烷化第一、第二冷却器，气体温度降至35℃以下送压缩加压，最后送往合成氨工序。 二、甲醇造气流程 经加压脱硫来的天然气和蒸汽混合分别送进各自的混合气 预热器预热后进入箱式一段转化炉和换热式转化炉进行转 化反应，反应后的气体进入二段炉。空分来的氧气经预热后达到一定温度进入二段炉，氧与转化气中的氢燃烧释放热量在二段炉内继续进行甲烷转化。出二段炉的工艺气体进入换热式转化炉的管间，作为热源供换热式转化炉转化管内天然．气的转化，然后管间的二段转化气离开换热式转化炉进入换转炉的混合气预热器，预热进换转炉的混合气，换热后的二段转化气经过废热锅炉进一步回收热量产生蒸汽，气体降至一定温度后根据甲醇合成气体成分情况通过中变近路阀调 整入中温变换炉的气量进行一氧化碳的变换，以便调整气体成分。中温变换炉出来的气体和中变近路转化气进入甲化第二换热器，预热甲醇合成来的弛放气，换热后的中温变换气或转化气进入中变废锅，气体降至一定温度后根据中变气体的成分通过低变近路阀调整入低温变换炉的气量，进一步调整气体成分，低变炉或低变近路来的气体经低变废锅回收部
煤制乙二醇工艺流程详细工艺
环氧乙烷水合制乙二醇 乙二醇是合成聚酯树脂的主要原料,大家熟知的涤纶纤维就是由乙二醇与对苯二甲酸合成的。乙二醇还可用作防冻液,w(乙二醇)=55%的水溶液的冰点为-36℃,可用作中国北方冬天汽车必需的冷却液。此外,乙二醇还可用作溶剂和用于化妆品、毛皮加工、烟叶润湿和纺织工业染整等。据预测,2000年乙二醇的世界产量将达到10Mt/a。中国1995年的产量为53×１０４ t/a,到2000年将达72×１０４ t/a。 1.乙二醇生产方法综述 现在,乙二醇有多种工业生产方法,但环氧乙烷水合制乙二醇法仍占主导地位。 (1)环氧乙烷法 可用酸作催化剂,但用得较多的是加压水合: 反应中生成约10%的二乙二醇醚(二甘醇)和三乙二醇醚(三甘醇),它们是有用的化工产品,故反应所得的有用产品总产率按环氧乙烷计接近100%,生成的二乙二醇醚用作纤维素、树胶、涂料、喷漆的溶剂或稀释剂。三乙二醇醚主要用来生产刹车液。它们的售价比乙二醇还高,因此可改善生产装置的经济效益。 环氧乙烷法因环氧乙烷售价高,生产总成本也比较高。 (2)乙烯乙酰氧基化法 乙烯乙酰氧基化法又称奥克西兰(Oxirane)法,它可由乙烯为原料生产乙二醇。工艺分二步进行,第一步乙烯与醋酸反应生成乙二醇-醋酸酯和乙二醇二醋酸酯: 反应条件:反应温度160℃,反应压力,催化剂TeO２/HBr[w(HBr)=48%的水溶液]，还可用醋酸锰加碘化钾作催化剂,乙烯转化率60%,选择性95%～97%,产品分布:乙二醇二醋酸酯70%,乙二醇一醋酸酯25%,乙二醇5%。 第二步是醋酸酯水解生成乙二醇和醋酸:
反应条件为:反应温度107～130℃,压力,选择性95%。 该法的总反应式为: ２ＣＨ２=ＣＨ２＋２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２→２ＨＯＣＨ２-ＣＨ２ＯＨ 以乙烯计的摩尔产率为94%,高于以环氧乙烷法生产乙二醇的产率。 该法虽然以廉价的乙烯作原料,但投资和能耗比环氧乙烷法高,经济上是否比环氧乙烷法好尚有争论,再加上醋酸对设备的腐蚀是一个头痛问题,催化剂的再生和回收问题也没有很好解决,致使已开工生产的a生产装置被迫停产关闭。 (3)乙烯氧氯化法 该法又称帝人(Teijin)法。由日本帝人公司开发成功,是对老式的氯乙醇法生产环氧乙烷的改进。采用TiCl３-CuCl２-HCl水溶液为催化剂。化学反应如下: ＣＨ２＝ＣＨ２＋ＴiCl３＋Ｈ２Ｏ→ClCH２－ＣＨ２ＯＨ＋TiCl＋ＨCl ClCH２－ＣＨ２ＯＨ＋Ｈ２Ｏ→ＨＯＣＨ２－ＣＨ２ＯＨ＋HCl 催化剂再生: TiCl+2CuCl２→2CuCl２+H２Ｏ 2CuCl+2HCl+ 1/2 O２→2CuCl２＋Ｈ２Ｏ 反应条件为:反应温度160℃,压力,pH<4,乙二醇选择性为89%,乙醛6%,其他(二氧杂环己烷和二乙二醇)5%,如果Cl－∶Ti３＋的比例小于4∶1时,乙醛产率将显著增大,在反应温度大于120℃时,氯乙醇可在同一装置内水解。 乙烯的氧氯化亦可在另一个催化剂体系中进行: 催化剂再生: 2Cu＋(或2Fe２＋)＋２Ｈ＋＋１/２Ｏ２→2Cu２＋(或2Fe３＋)＋Ｈ２Ｏ 反应条件:反应温度150～180℃,压力～,乙二醇选择性86%,该法的优点是乙烯消耗定额很低,仅 kg/kg乙二醇,但有强腐蚀性,产物与催化剂溶液的分离比较困难。 (4)由合成气制乙二醇 合成气是一氧化碳和氢气混合物的总称。现在工业上用煤、天然气和劣质重油为原料可廉价、大量的生产出来,目前主要用来生产甲醇、合成氨、羰基化产品等。由合成气制乙二醇已引
焦炉工艺流程
炼焦工艺 现代焦炭生产过程分为洗煤、配煤、炼焦和产品处理等工序。 1.洗煤 原煤在炼焦之前，先进行洗选。目的是降低煤中所含的灰分和去除其他杂质。 2.配煤 将各种结焦性能不同的煤按一定比例配合炼焦。 目的是在保证焦炭质量的前提下，扩大炼焦用煤的使用范围，合理地利用国家资源，并尽可能地多得到一些化工产品。 3.炼焦 将配合好的煤装入炼焦炉的炭化室，在隔绝空气的条件下通过两侧燃烧室加热干馏，经过一定时间，最后形成焦炭。 4.炼焦的产品处理 将炉内推出的红热焦炭送去熄焦塔熄火，然后进行破碎、筛分、分级、获得不同粒度的焦炭产品，分别送往高炉及烧结等用户。 熄焦方法有干法和湿法两种。
湿法熄焦是把红热焦炭运至熄焦塔，用高压水喷淋60～90s。 干法熄焦是将红热的焦炭放入熄焦室内，用惰性气体循环回收焦炭的物理热，时间为2～4h。 在炼焦过程中还会产生炼焦煤气及多种化学产品。焦炉煤气是烧结、炼焦、炼铁、炼钢和轧钢生产的主要燃料。 炼焦工艺主要设备 1、焦炉简介: 现代焦炉炉体由炭化室、燃烧室和蓄热室三个主要部分构成。一般，炭化室宽0.4～0.5m、长10～17m、高4～7.5m,顶部设有加煤孔和煤气上升管(在机侧或焦侧)，两端用炉门封闭。燃烧室在炭化室两侧，由许多立火道构成。蓄热室位于炉体下部，分空气蓄热室和贫煤气蓄热室。 焦炉系统中常用的控制设备：PLC、变频器、组态软件、电动机、断路器、接触器、按钮、温度仪表等等。 2、捣固焦炉简介: 捣固焦泛指采用捣固炼焦技术在捣固焦专用炉型内生产出的焦炭，这种专用炉型即捣固焦炉。捣固炼焦技术是一种可根据焦炭的不同用途，配入较多的高挥发分煤及弱粘结性煤，在装煤推焦车的煤箱内用捣固机将已配合好的煤捣实后，从焦炉机侧推入炭化室内进行高温干馏的炼焦技术。
合成气制备甲醇原理与工艺
合成气制备甲醇原理与工艺 简要概述 班级：xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 专业：化学工程与工艺 姓名：xxxxx 学号：201473020108 指导教师：xxxxx
一、甲醇的认识 1.物理性质 无色透明液体，易挥发，略带醇香气味；易吸收水分、CO2和H2S，与水无限互溶；溶解性能优于乙醇；不能与脂肪烃互溶，能溶解多种无机盐磺化钠、氯化钙、最简单的饱和脂肪醇。 2.化学性质 3.甲醇的用途 （1）有机化工原料 甲醇是仅次于三烯和三苯的重要基础有机化工原料 （2）有机燃料 (1)、甲醇汽油混合燃料；(2)、合成醇燃料；(3)、与异丁烯合成甲基叔丁基醚（MTBE）、高辛烷值无铅汽油添加剂；(4)、与甲基叔戊基醚（TAME）合成汽油含氧添加剂
4.甲醇的生产原料 甲醇合成的原料气成分主要是CO 、 CO2、 H2 及少量的N2 和CH4。主要有煤炭、焦炭、天然气、重油、石脑油、焦炉煤气、乙炔尾气等。 天然气是生产甲醇、合成氨的清洁原料，具有投资少、能耗低、污染小等优势，世界甲醇生产有90％以上是以天然气为原料，煤仅占 2%。 二、合成气制甲醇的原理 1.合成气的制备 a.煤与空气中的氧气在煤气化炉内制得高 CO 含量的粗煤气； b.经高温变换将 CO 变换为 H2 来实现甲醇合成时所需的氢碳比； c.经净化工序将多余的 CO2 和硫化物脱除后即是甲醇合成气。 说明： 由于煤制甲醇碳多氢少,必需从合成池的放气中回收氢来降低煤耗和能耗，回收的氢气与净化后的合成气配得生产甲醇所需的合成气, 即( H2-CO2) /( CO+CO2)＝2.00~2.05。 2.反应机理 主反应 OH CH H CO 322→+ △H 298=-90.8kJ/mol CO 2 存在时 O H OH CH H CO 23222+→+ △H 298=-49.5kJ/mol 副反应 O H OCH CH H CO 233242+→+ O H CH H CO 2423+→+ O H OH H C H CO 2942384+→+ O H CO H CO 222+→+ 增大压力、低温有利于反应进行，但同时也有利于副反应进行，故通过加入催化剂，提高反应的选择性，抑制副反应的发生。 3. 影响合成气制甲醇的主要因素 （1）合成甲醇的工业催化剂
焦炉气制甲醇工艺
焦炉气的精制是以炼焦剩余的焦炉气为生产原料,经化工产品回收(焦炉气的粗制);再经压缩后(2.55MPa),进入脱硫转化工段,脱硫采用NHD湿法脱硫和干法精脱硫技术,总硫脱至0.1×10-6,转化采用烃类部分氧化催化技术;制得合格的甲醇合成新鲜气(又称精制气),送去压缩工段合成气压缩机,最后进入甲醇合成塔制得甲醇。 第1章焦炉气成分分析 1.1典型焦炉气的组成 焦炉气的主要成分为甲烷26.49%、氢气58.48%、一氧化碳6.20%和二氧化碳2.20%等,还有少量的氮气、不饱和烃、氧气、焦油、萘、硫化物、氰化物、氨、苯等杂质。焦炉气基础参数:流量62967m3/h(2台焦炉生产的剩余焦炉气);温度25℃;压力0.105MPa(a)(煤气柜压力)。 1.2焦炉气的回收利用 焦炉气是良好的合成氨、合成甲醇及制氢的原料。根据焦炉气组成特点,除H 2 、CO、 CO 2 为甲醇合成所需的有效成分外,其余组分一部分为对甲醇合成有害的物质(如多种形态的硫化物,苯、萘、氨、氰化物、不饱和烃等)。如焦炉气中的硫化物不仅会与转化催化剂的主要活性成分Ni迅速反应,生成NiS使催化剂失去活性,而且还会与甲醇合成催化剂的主要活性组分Cu迅速反应,生成CuS,使催化剂失去活性,并且这两种失活是无法再生的。又如,不饱和烃会在转化催化剂表面发生析碳反应,堵塞催化剂的有效孔隙及表面活性位,使催化剂活性降低。另一部分为对甲醇合成无用的物质(对甲醇合成而言为惰 性组分),如CH 4、N 2 等。惰性气体含量过高,不仅对甲醇合成无益,而且会增加合成气体 的功耗,从而降低有效成分的利用率。 第2章焦炉气的精制 2.1硫的脱除及加氢净化 焦炉气制甲醇工艺中,焦炉气精制的首要工作是“除毒”,将对甲醇合成催化剂有害
煤气化制甲醇工艺流程
煤气化制甲醇工艺流程 1 煤制甲醇工艺 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，经称重给料机控制输送量送入棒磨机，加入一定量的水，物料在棒磨机中进行湿法磨煤。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%，排入磨煤机出口槽，经出口槽泵加压后送至气化工段煤浆槽。煤浆制备首先要将煤焦磨细，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。煤浆制备能力需和气化炉相匹配，本项目拟选用三台棒磨机，单台磨机处理干煤量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。 为了节约水源，净化排出的含少量甲醇的废水及甲醇精馏废水均可作为磨浆水。 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+rH2S CO+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。 离开气化炉反应段的热气体和熔渣进入激冷室水浴，被水淬冷后温度降低并被水蒸汽饱和后出气化炉；气体经文丘里洗涤器、碳洗塔洗涤除尘冷却后送至变换工段。 气化炉反应中生成的熔渣进入激冷室水浴后被分离出来，排入锁斗，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，经高压闪蒸浓缩后的黑水混合，经低压、两级真空闪蒸被浓缩后进入澄清槽，水中加入絮凝剂使其加速沉淀。澄清槽底部的细渣浆经泵抽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。 闪蒸出的高压气体经过灰水加热器回收热量之后，通过气液分离器分离掉冷凝液，然后进入变换工段汽提塔。 闪蒸出的低压气体直接送至洗涤塔给料槽，澄清槽上部清水溢流至灰水槽，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
天然气转化合成甲醇的工艺
天然气转化合成甲醇的工艺综述 2015-6-24 专业：化工12-3班 学号： 学生姓名：劳慧 指导教师：刘峥
一．前言 (1) 二．主体部分 (2) 1. 天然气合成甲醇的原理 (2) 2. 高压法合成甲醇的原理及工艺流程 (2) 3. 低压法合成甲醇的原理及工艺流程 (3) 4. 中压法合成甲醇的原理及流程 (4) 5. 三者的比较 (4) 6. 以天然气合成甲醇的优势和现状 (6) 7. 其他原料合成甲醇与天然气合成甲醇的比较 (6) 三．结论部分 (8) 1. 对天然气合成甲醇的认识和了解 (8) 2. 对天然气转化合成甲醇提出我的观点和见解 (8) 四．参考文献 (8)
天然气转化合成甲醇的工艺 一．前言 20世纪60年代，石油和天然气作为一次能源与煤炭一起成为主要能源。与此同时，以石油和天然气为原料的化学工业也迅猛发展起来。与石油不同的是，天然气的成分主要是低分子量的烷烃。因此，天然气化工在发展中逐步成为一个体系。天然气是储量十分丰富的资源和能源，同时也是主要的温室气体之一，合理地利用天然气不仅关系到未来的资源配置和能源利用，而且也是可持续发展的重要战略发展方向之一。 天然气可以合成多种化工原料产品，比如生产合成氨还有甲醇，其中甲醇是最重要的。甲醇是一种重要的基础化工产品和化工原料，主要用于生产甲醛。醋酸、甲苯胺、氯甲烷、乙二醇及各种酸的酯类和维尼纶等，并在很多工业部门中广泛用作溶剂。甲醇在气田开发中用作防冻剂，添在汽油中可提高汽油的辛烷值，甲醇还可直接用作燃料用于发动机。 目前工业上几乎都是采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇。典型的流程包括原料气制造、原料气净化、甲醇合成、粗甲醇精馏等工序。 天然气、石脑油、重油、煤及其加工产品（焦炭、焦炉煤气）、乙炔尾气等均可作为生产甲醇合成气的原料。天然气与石脑油的蒸气转化需在结构复杂造价很高的转化炉中进行。由天然气制合成气进而合成甲醇是制甲醇产品一条重要的工艺路线。
焦炉气制甲醇工艺
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第1章焦炉气成分分析 1.1典型焦炉气的组成 焦炉气的主要成分为甲烷26.49%、氢气58.48%、一氧化碳6.20%和二氧化碳2.20%等,还有少量的氮气、不饱和烃、氧气、焦油、萘、硫化物、氰化物、氨、苯等杂质。焦炉气基础参数:流量62967m3/h(2台焦炉生产的剩余焦炉气);温度25℃;压力0.105MPa(a)(煤气柜压力)。 1.2焦炉气的回收利用 焦炉气是良好的合成氨、合成甲醇及制氢的原料。根据焦炉气组成特点,除H2、CO、CO2为甲醇合成所需的有效成分外,其余组分一部分为对甲醇合成有害的物质(如多种形态的硫化物,苯、萘、氨、氰化物、不饱和烃等)。如焦炉气中的硫化物不仅会与转化催化剂的主要活性成分Ni迅速反应,生成NiS使催化剂失去活性,而且还会与甲醇合成催化剂的主要活性组分Cu迅速反应,生成CuS,使催化剂失去活性,并且这两种失活是无法再生的。又如,不饱和烃会在转化催化剂表面发生析碳反应,堵塞催化剂的有效孔隙及表面活性位,使催化剂活性降低。另一部分为对甲醇合成无用的物质(对甲醇合成而言为惰性组分),如CH4、N2等。惰性气体含量过高,不仅对甲醇合成无益,而且会增加合成气体的功耗,从而降低有效成分的利用率。 第2章焦炉气的精制 2.1硫的脱除及加氢净化 焦炉气制甲醇工艺中,焦炉气精制的首要工作是“除毒”,将对甲醇合成催化剂有害 的物质脱除到甲醇合成催化剂所要求的精度。这是因为甲醇合成催化剂对硫化物的要求要高于转化催化剂。甲醇合成催化剂要求总硫＜0.1×10-6,转化催化剂要求总硫＜0.×10-6。第二就是要减少惰性组分的含量。脱除“毒物”的方法,根据系统选择工艺方案的不同而有所差别。而降低惰性气体的组分含量主要是采用将烃类部分氧化催化转化的方法,使其转化为甲醇合成有用的CO和H2,同时达到降低合成气中惰性组分的目的。 2.1.1无机硫的脱除 焦炉气中硫质量浓度高达6g/m3,氰化物质量浓度约为1.5g/m3。在焦炉气净化工艺中设有脱硫、脱氰、蒸苯、焦油电捕捉等一系列净化装置,除为了减轻硫化氢和氰化物对后续装置的腐
煤制甲醇工艺原理
第一章:甲醇生产工艺原理 第一节:甲醇的物理化学性质、用途 甲醇是一种有机化学产品。1661年英国化学家波义耳最早从干馏木材中发现了甲醇。所以也叫木醇。1922年,德国BＡSF公司用化学方法合成了甲醇。１923年建成年产300吨的甲醇生产装置。采用锌铬催化剂,在高压条件下生产甲醇,所以也叫高压法甲醇。到１966年,英国帝国化学工业（I.C.Ｉ）研究出了铜基催化剂,开发出了低压合成工艺,197１年,德国鲁奇公司(Lurgｉ)也开发出了低压合成甲醇工艺,以后,世界上甲醇生产工艺基本上采用低压合成工艺。 从1９75年以后，世界上甲醇生产规模越来越大,甲醇装置单套生产能力达到20万吨／年，到９0年代，单套生产能力达到60-80万吨/年，目前已达到100万吨/年的水平。 1.甲醇的物理化学性质 在常态下，甲醇是无色透明的液体，有轻微的酒香;有良好的溶解性,与水、乙醇互溶,在汽油中有较大的溶解度;易燃易爆;有毒性,人摄入20-３0ml,会导致失明;摄入５0－60mｌ，会致死。 甲醇分子式:CH３OＨ，分子量：32 结构式： H Ｈ-Ｃ－OH H 沸点:64.4-64．8℃; 冰点：-9７.68℃；比重０.791；
爆炸极限：6.０%-36.5％；闪点：１6℃; ２．甲醇的主要用途。 甲醇的化学性质很活泼。可进行氧化、脂化、羰基化、胺化、脱水反应。甲醇是一种重要的基本有机化工原料。是碳一化学的基础。用甲醇可以生产上百种化工产品。典型的有:甲醛、聚甲醛、醋酸、甲胺、甲基叔丁基醚(ＭTBE)、甲基丙烯酸甲脂（MMＡ）、聚乙烯醇、碳酸二甲脂、硫酸二甲脂、对苯二甲酸二甲脂(DＭＴ）、二甲脂甲酰胺(DMF）、二甲醚、乙烯、丙烯及苯,等等。还是一种重要的能源，可直接做燃料、做甲醇燃料电池、甲醇汽油、还可以分解制氢和一氧化碳。2０08年,全球甲醇产量达到４500万吨。我国甲醇产量1000多万吨。 第二节:甲醇生产工艺原理 1．合成气的制造与生产甲醇的主要原料 合成气(含有CO、CO2、H2的气体）在一定压力(5—10ＭPa）、温度230-2８0℃)和催化剂的条件下反应生成甲醇，合成反应如下:ＣO+2Ｈ2＝ＣH３OH＋Q CＯ2＋３H2=ＣH3ＯH+H2O+Q １．1生产甲醇的主要原料 含有CO、ＣO2、H２的气体叫合成气。能生产合成气的原料就是生产甲醇的原料。主要有：
焦炉气制甲醇
焦炉气制甲醇 焦炉煤气制甲醇的工艺技术研究2008-06-05 14:49 吴创明(新奥集团股份有限公司，河北廊坊065001) 近年来，随着钢铁工业对焦炭的巨大需求而高速发展起来的炼焦产业，在焦炭产能无序扩张、产量大幅度增长的同时，大量副产的焦炉煤气导致了焦炭产区的环境急剧恶化，不少单一炼焦的**焦化企业“只焦不化”，将大量的焦炉煤气采取点天灯的方式燃烧放散，既严重污染环境，又造成资源浪费。作为贫油、缺气的能源需求大国，如何充分、合理地利用大量点天灯的焦炉煤气，对建设资源节源型社会，实现经济可持续发展具有重要意义。1 焦炉煤气的利用途径1.1 焦炉煤气的组成与杂质含量焦炉煤气的主要组分为H2、CO、CH4、CO2等，随着炼焦配比和操作工艺参数的不同，焦炉煤气的组成略有变化。一般焦炉煤气的组成见表1，杂质含量见表2。表1 焦炉煤气的组成 组分 H2 CO CO2 CH4 CmHn N2 O2 ,(V) 54.0,59.0 5.0,8.0 2.0,4.0 23.0,27.0 2.0,3.0 3.0,6.0 0.2,0.4 表2 焦炉煤气中的杂质含量(mg/m3)名称焦油苯萘硫化氢 COS 二硫化碳 氨噻吩类 杂质含量微量 2000,5000 300 100 100 80,100 300 20,50 1.2 焦炉煤气的综合利用途径焦炉煤气是很好的气体燃料和宝贵的化工原料气，净化后的焦炉煤气除用作城市燃气外，还可用于制造甲醇、合成氨、提取氢气和发电，其中以制造甲醇的附加值最高，经济效益最好。若将全国每年放散的 350×108 m3焦炉煤气全用于制造甲醇，可产甲醇1 600万吨，可大大缓解我国石油供应的紧张局面，从而带动经济高速发展。2 焦炉煤气制甲醇的工艺技术2.1 焦炉煤气制甲醇的工艺流程 2004年底，世界上第一套8万t/ a焦炉煤气制甲醇项目在云南曲靖建成投产以来，目前国内已有近10套焦炉煤气制甲醇装置已投入
天然气制甲醇与煤制甲醇的区别
浅谈天然气制甲醇与煤制甲醇的区别 摘要：天然气制甲醇和煤制甲醇是我国目前主要产甲醇工艺，但是随着经济的发展，各种资源的短缺，煤和天然气的产量存在了差异，这就直接导致甲醇的产量和主要生产工艺的选择。本文将从天然气和煤产甲醇各自的利弊进行分析，探究甲醇未来生产道路。关键词：天然气煤甲醇利弊分析 一、天然气制甲醇与煤制甲醇各自的利弊 经济飞速发展的当下，甲醇以及其下游、上游产品的需求量在不断的增加，制甲醇的方法工艺也日渐增多，然而煤制甲醇和天然气制甲醇这两种工艺依旧是最主要的制造生产甲醇的重要工艺手段。这两种生产工艺可以说是各有千秋。本文就从生产工艺、建设成本、生产成本、产品质量以及发展前景对这两个主要制甲醇工艺予以比较。 在生产工艺方面，煤制甲醇总体是一个气化、变换、低温甲醇洗、甲醇合成及精馏、空分装置地过程。煤制甲醇，是以煤和水蒸气为原料生产甲醇，在这个过程中得先把煤制成煤浆，通过加入碱液调整煤浆的酸碱度，使用棒磨机或者球磨机对原煤进行煤浆气化，相比之下球磨机磨出的煤浆粒度均匀，筛下物少，在这个过程中排出的废水中含有一定量的甲醇和甲醇精馏废水，这些废水可以充分利用在磨浆水；气化就是煤浆与氧气部分氧化制的粗合成气，在这个过程中会产生co、co2等有害气体；接下来是灰水处理；变换的
过程就是把co转化成h2；在这个过程会产生大量的杂质；低温甲醇洗，这一过程是把制的甲醇的硫化物和杂质等脱除；甲醇合成及精馏的过程其实就是把制的甲醇进行再次净化和优化。煤制甲醇工艺整个过程相对于复杂，在生产过程中产生的杂质比较多，操作难度比较大，杂质多就导致甲醇纯度相对比较低，合成的粗甲醇中杂质种类和量都比天然气甲醇多，因此精馏难度也较大。天然气制甲醇的主要原料是天然气，甲烷是天然气的主要部分，此外还存在少量的烷烃、氮气与烯烃。以非催化部分氧化、蒸汽氧化等方法进行生产甲醇，蒸汽转化法作为应用最广的生产方法，它的生产环境是管式炉中在常压或者加压下进行的，在催化剂的催化下，甲烷与水蒸气进行反应，生成甲醇以及二氧化碳等混合气体。目前我国主要采取的是一段炉采用蒸汽转化、两段炉串联工艺，可以更高效直接的生产出甲醇。这些工艺手段简单高效，生产过程中不会产生大量的有害物质，清洁燃料莫过于这种生产工艺。 煤制甲醇工艺的建设成本，从以上的制造工艺中不难看出，该种制造工艺复杂，每一道工序需要的设备比较多，成本自然而然会比较高；天然气制甲醇工艺流程相对比较简单，所需设备一般都是高效的质量保证的设备，经过工序少，建设成本不高。 在生产成本上，煤碳的消耗是固定的，它的消耗量也受设备装置和生产工艺的影响，此外煤制甲醇还需要电力的支持。煤炭、电力费用在经济日益发展的当前费用也在日益增加，根据相关部门的数
现代煤化工工艺路线总图
现代煤化工工艺路线总图煤化工工艺路线图
煤制甲醇典型工艺路线图 1、合成甲醇的化学反应方程式： （1）主反应： CO+2H2=CH3OH+102.5KJ/mol （2）副反应 2CO+4H2=CH3OCH3+H2O+200.2 KJ/mol CO+3H2=CH4+H2O+115.6 KJ/mol 4CO+8H2=C4H9OH+3H2O+49.62 KJ/mol CO2+H2=CO+H2O-42.9 KJ/mol 2、甲醇合成气要求氢碳比f=(H2-CO2)/(CO+CO2)≈2.05~2.10，由于煤炭气化所得到的水煤气CO含量较高，H2含量较低，因此水煤气须经脱硫、变换、脱碳调整气体组成，以达到甲醇合成气的要求。 3、CO变换反应 CO+H2O(g)=CO2+H2 （放热反应）
4、水煤气组分与甲醇合成气组分对比 气体种类气体组分（%） CO H2CO2CH4 水煤气37.350.0 6.50.3 甲醇合成 29.9067.6429.900.1 气 天然气制甲醇工艺流程图 1、合成甲醇的化学反应方程式： CH4+H2O=CH3OH+H2 2、甲醇合成气要求氢碳比f=(H2-CO2)/(CO+CO2)≈2.05~2.10，由于天然气甲烷含量较高，因此要对天然气进行蒸汽转化，生成以H2、CO和CO2位主要成分的转化气。由于蒸汽转化反应是强吸热反应，因此还要对天然气进行纯氧部分氧化以获取热量，使得蒸汽转化反应正常连续进行，最终达到甲醇合成气的要求。
3、蒸汽转化反应 CH4+H2O(g)=CO+H2（强吸热反应） 4、纯氧部分氧化反应 2CH4+O2=2CO+4H2+35.6kJ/mol CH4+O2=CO2+2H2+109.45 kJ/mol CH4+O2=CO2+H2O+802.3 kJ/mol 5、天然气组分与甲醇合成气组分对比 气体种 气体组分（%） 类 CO H2CO2CH4天然气----------- 3.296.2 甲醇合 29.9067.6429.900.1 成气 石油化工、煤炭化工产品方案对比（生产烯烃） 以天然气（或煤气）为原料的MTO技术流程
煤气化制甲醇工艺流程
煤气化制甲醇工艺流程 煤气化制甲醇工艺流程简述 1）气化 a）煤浆制备 由煤运系统送来的原料煤**t/h（干基）（<25mm）或焦送至煤贮斗，经称重给料机控制输送量送入棒磨机，加入一定量的水，物料在棒磨机中进行湿法磨煤。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%，排入磨煤机出口槽，经出口槽泵加压后送至气化工段煤浆槽。 煤浆制备首先要将煤焦磨细，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。 煤浆制备能力需和气化炉相匹配，本项目拟选用三台棒磨机，单台磨机处理干煤量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。 为了节约水源，净化排出的含少量甲醇的废水及甲醇精馏废水均可作为磨浆水。 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+rH2S CO+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。 离开气化炉反应段的热气体和熔渣进入激冷室水浴，被水淬冷后温度降低并被水蒸汽饱和后出气化炉；气体经文丘里洗涤器、碳洗塔洗涤除尘冷却后送至变换工段。 气化炉反应中生成的熔渣进入激冷室水浴后被分离出来，排入锁斗，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，经高压闪蒸浓缩后的黑水混合，经低压、两级真空闪蒸被浓缩后进入澄清槽，水中加入絮凝剂使其加速沉淀。澄清槽底部的细渣浆经泵抽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。 闪蒸出的高压气体经过灰水加热器回收热量之后，通过气液分离器分离掉冷凝液，然后进入变换工段汽提塔。