年产万吨甲醇精馏工艺

年产万吨甲醇精馏工艺1大同煤炭职业技术学院毕业论文题目：年产万吨甲醇精馏工艺学号：0902291034姓名：王海新年级：09级煤化工学院：大同煤炭职业技术学院系别：煤化工系专业：煤化工生产技术指导教师：王超完成日期：20120508年产万吨甲醇精馏工艺2摘要近年来随着各种工业对焦炭需求的与日俱增，在焦炭产能无序扩张、产量大幅度增长的同时，副产的大量焦炉煤气采用点天灯的方式直接燃烧排空导致了焦炭产区的环境急剧恶化，既严重污染空气又造成资源浪费。因此煤炭的深加工、煤炭产业链的扩展延伸对于我国实现节源型社会、实现经济可持续发展具有重要意义。甲醇是一种极重要的有机化工原料，也是一种燃料，是碳一化学的基础产品，在国民经济中占有十分重要的地位。长期以来甲醇作为农业，医药，染料等行业的工业原料。但随着科技的发展甲醇被应用与更多的领域。近年来，随着甲醇下经济发展对甲醇的需求，开展了万吨的甲醇项目。论文的主要内容是简述甲醇精馏工艺的基本流程以及安全生产的方面。本论文本着符合国情、技术先进和易得、经济、环保的原则，采用煤炭为原料；利用GSP气化工艺造气；NHD净化工艺净化合成气体；低压下利用列管均温合成塔合成甲醇；三塔精馏工艺精制甲醇；此外严格控制三废的排放，充分利用废热，降低能耗，保证人员安全与卫生。关键词：能源甲醇合成精馏年产万吨甲醇精馏工艺3目录1甲醇1.1甲醇结构分子式……………………………………………………………41.2甲醇的物理性质……………………………………………………………41.3甲醇的化学性质……………………………………………………………41.4合成甲醇的目的和意义……………………………………………………51.5甲醇生产工艺的发展………………………………………………………52甲醇精馏2.1粗甲醇的精馏………………………………………………………………62.2甲醇精馏原理………………………………………………………………62.4双塔精馏工艺………………………………………………………………72.3精馏工艺和精馏塔的选择…………………………………………………72.4双塔精馏工艺………………………………………………………………72.5三塔精馏工艺………………………………………………………………72.6双塔与三塔精馏技术比较…………………………………………………82.7精馏塔的选择………………………………………………………………102.8生产工艺参数………………………………………………………………102.9甲醇精馏工艺流程…………………………………………………………103操作要点及工艺指标3.1操作要点：…………………………………………………………………124安全生产及注意事项4.1安全技术……………………………………………………………………124.2安全生产及注意事项………………………………………………………135环境保护……………………………………………………………………146总结…………………………………………………………………………14年产万吨甲醇精馏工艺4主要设备基本结构及设计原理………………………………………………工艺流程说明设备主要参数注意事项1.1甲醇的结构分子式化学分子式为CH3HO结构式如下：H|H───C──O──H|H分子结构C原子以sp3杂化轨道成键O原子以sp3杂化成键分子为极性分子燃烧热植化学反应方程式CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△=-725.76KJ/mol1.2甲醇的物理性质甲醇是一种无色、透明、易燃、易挥发的有毒液体，常温下对金属无腐蚀性（铅铝除外）略有酒精气味，易燃其蒸汽与空气易形成爆炸混合物，完全燃烧生成二氧化碳和水蒸气，同时放出热量。方程式2H3OH+3O2=2O2+4H2O工业制法和储备工业用一氧化碳和氢气的混合气（合成气）在一定的条件下制备甲醇。甲醇可用做溶剂和燃料也是一种华工原料，要用于生产甲醛等化学产品。1．3甲醇的化学性质甲醇又名木醇，木酒精，甲基氢氧化物，是一种最简单的饱和醇。甲醇用途广泛，是基础的华工原料和优质燃料。也是一种化学原料，主要用于精细化工，塑料等领域，用于制造甲醛、醋酸、甲氨、硫酸二甲脂等多种有机产品，也是农药、医药的终了原料之一。甲醇深加工后可作为一种新型清洁燃料，也加入汽油掺烧。甲醇的生产，主要是合成法，上游少量从木材干馏作为副产品回收。合成的化学反应式H2+CO→CH3OH合成甲醇可以固体（煤、焦炭）液体（原油、重油、轻油）气体（天然气和其他可燃气）为原料经造气（脱硫）变换，除去二氧化碳，配制年产万吨甲醇精馏工艺5成一定的合成气（一氧化碳和氢气），在不同的催化剂条件下选择不同的工艺条件。单产甲醇（分高压法中压和低压法），或以和成氨联产甲醇（联醇法），将合成后的粗甲醇预精馏脱除甲醛，精馏而得成品甲醇。1.4合成甲醇的目的和意义甲醇是极为重要的有机化工原料，在化工、医药、轻工、纺织及运输等行业都有广泛运用，其衍生物产品发展前景广阔。目前甲醇的深加工产品已达120多种，我国以甲醇为原料的一次加工产品已达30多种，在化工生产中甲醇可用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲烷、甲基叔丁基醚（MTBE）、聚乙烯醇。1.5甲醇生产工艺的发展甲醇是醇类中最简单的一元醇。1661年英国化学家R.波义耳首先在木材干馏后的液体产物中发现甲醇，故甲醇俗称木精、木醇。在自然界只有某些树叶或果实中含有少量的游离态甲醇，绝大多数以酯或醚的形式存在。1857年法国的M·贝特洛在实验室用一氯甲烷在碱性溶液中水解也制得了甲醇。1923年德国BASF公司首先用合成气在高压下实现了甲醇的工业化生产，直到1965年，这种高压法工艺是合成甲醇的唯一方法。1966年英国ICI公司开发了低压法工艺，接着又开发了中压法工艺。1971年德国的Lurgi公司相继开发了适用于天然气－渣油为原料的低压法工艺。由于低压法比高压法在能耗、装置建设和单系列反应器生产能力方面具有明显的优越性，所以从70年代中期起，国外新建装置大多采用低压法工艺。世界上典型的甲醇合成工艺主要有ICI工艺、Lurgi工艺和三菱瓦斯化学公司(MCC)工艺［1］。目前，国外的液相甲醇合成新工艺［2］具有投资省、热效率高、生产成本低的显著优点，尤其是LPMEOHTM工艺，采用浆态反应器，特别适用于用现代气流床煤气化炉生产的低H2／(CO＋CO2)比的原料气，在价格上能够与天然气原料竞争。我国的甲醇生产始于1957年，50年代在吉林、兰州和太原等地建成了以煤或焦炭为原料来生产甲醇的装置。60年代建成了一批中小型装置，并在合成氨工业的基础上开发了联产法生产甲醇的工艺。70年代四川维尼纶厂引进了一套以乙炔尾气为原料的95kt/a低压法装置，采用英国ICI技术。1995年12月，年产万吨甲醇精馏工艺6由化工部第八设计院和上海化工设计院联合设计的200kt/a甲醇生产装置在上海太平洋化工公司顺利投产，标志着我国甲醇生产技术向大型化和国产化迈出了新的一步。2000年，杭州林达公司开发了拥有完全自主知识产权的JW低压均温甲醇合成塔技术［3］，打破长期来被ICI、Lurgi等国外少数公司所垄断拥的局面，并在2004年获得国家技术发明二等奖。2005年，该技术成功应用于国内首家焦炉气制甲醇装置上。2.1粗甲醇的精馏［14］在甲醇合成时，因合成条件如压力、温度、合成气组成及催化剂性能等因素的影响，在产生甲醇反应的同时，还伴随着一系列的副反应。所得产品除甲醇为，还有水、醚、醛、酮、酯、烷烃、有机酸等几十种有机杂质。由于甲醇作为有机化工的基础原料，用它加工的铲平种类很多，因此对甲醇的纯度均有一定的要求。甲醇的纯度直接影响下游产品的质量、消耗、安全生产及生产过程中所用的催化剂的寿命。所以粗甲醇必须提纯。2.2精馏原理精馏是将沸点不同的组分所组成的混合液，在精馏塔中，同时多次部分气化和多次部分冷凝，使其分离成纯态组分的过程。其分离的原理如下：对于由沸点不同的组分组成的混合液，加热到一定温度，使其部分气化，并将气相与液相分离。因低沸点组分易于气化，则所得气相中低沸点组分含量高于液相中的含量，而液相中高沸点组分含量，较气相中高。若将气相混合蒸汽再部分冷凝下来，将冷凝液再加热到一定温度，使其部分气化，并将气相与液相分离，则所得气相冷凝液中的低沸点组分又高于原气相冷凝液。如此反复，低沸点组分不断提高。道最后制得接近纯态的低沸点组分。2.3精馏工艺和精馏塔的选择甲醇精馏按工艺主要分为三种：双塔精馏工艺技术、带有高锰酸钾反应的精馏工艺技术和三塔精馏工艺技术。双塔精馏工艺技术由于具有投资少、建设周期短、操作简单等优点，被我国众多中、小甲醇生产企业所采用。其在联醇装置中年产万吨甲醇精馏工艺7得到了迅速推广。带有高锰酸钾反应的精馏工艺技术仅在单醇生产中用锌铬为催化剂的产品中有应用。近年来.随着甲醇合成铜基催化剂的广泛应用和气体净化水平的提高。粗甲醇生产中的副反应减少和杂质的降低，此工艺流程己经很少采用。三塔精馏工艺技术是为减少甲醇在精馏中的损耗和提高热利用率，而开发的一种先进、高效和能耗较低的工艺流程。近年来在大、中型企业中得到了推广和应用。2.4双塔精馏工艺国内中、小甲醇厂大部分都选用双塔精馏工艺传统的主、预精馏塔几乎都选用板式结构。双塔精馏工艺流程见下图。来自合成工段含醇90%的粗甲醇，经减压进入粗甲醇贮槽。经粗甲醇预热器加热到45℃后进入预精馏塔。甲醇的精馏分2个阶段：先在预塔中脱除轻馏分.主要是二甲醚；后进入主精馏塔，进一步把高沸点的重馏分杂质脱除，主要是水、异丁基油等。从塔顶或侧线采出.经精馏甲醇冷却器冷却至常温后，就可得到纯度在99.9%以上的符合国家指标的精甲醇产品。该工艺具有流程简单，运行稳定，操作方便，一次投资少的特点。该工艺适合于原料粗甲醇中二甲醚等轻组分、还原性杂质量较低的粗甲醇加工。水甲醇1预精馏塔；2主精馏塔图1甲醇双塔工艺流程2.5三塔精馏工艺年产万吨甲醇精馏工艺8近年来，许多企业原有甲醇双塔精馏装置己不能满足企业的需要。随着生产的强化，不仅消耗大幅度上升，而且残液中的甲醇含量也大大超过了工艺指标。对企业的达标排放构成了较大的威胁。甲醇三塔精馏工艺技术是为了减少甲醇在精馏过程中的损耗，提高甲醇的收率和产品质量而设计的。预精馏塔后的冷凝器采用一级冷凝，用以脱除二甲醚等低沸点的杂质，控制冷凝器气体出口温度在一定范围内。在该温度下，几乎所有的低沸点馏分都为气相，不造成冷凝回流。脱除低沸点组分后，采用加压精馏的方法，提高甲醇气体分压与沸点，减少甲醇的气相挥发，从而提高了甲醇的收率。作为一般要求的精甲醇经加压精馏塔后就可以达到合格的质量。如作为特殊需要，则再经过常压精馏塔的进一步提纯。生产中加压塔和常压塔同时采出精甲醇，常压塔的再沸器热量由加压塔的塔顶气提供，不需要外加热源。粗甲醇预热器的热量由精甲醇提供，也不需要外供热量。因此.该工艺技术生产能力大，节能效果显著，特别适合较大规模的精甲醇生产。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2.6双塔与三塔精馏技术比较（1）工艺流程。三塔精馏与双塔精馏在流程上的区别在于三塔精馏采用了2台主精馏塔(其中1台是加压塔)和1台常压塔，较双塔流程多1台加压塔。这样，在同等的生产条件下，降低了主精馏塔的负荷，并目常压塔利用加压塔塔顶的蒸汽冷凝热作为加热源，所以三塔精馏既节约蒸汽，又节省冷却水。年产万吨甲醇精馏工艺9（2）蒸汽消耗。在消耗方面,由于常压塔加压塔的蒸汽冷凝热作为加热源，所以三塔精馏的蒸汽消耗相比双塔精馏要低。（3）产品质量。三塔精馏与双塔精馏在产品质量上最大的不同是三塔精馏制取的精甲醇中乙醇含量低，一般小于50×10-6,而双塔精馏制取的精甲醇中乙醇含量为400×10-6～500×10-6，三塔精馏制取的精甲醇纯度可达99.99%，含有的有机杂质相对较少。（4）设备投资。三塔精馏的流程较双塔精馏流程要复杂，所以在投资方面，同等规模三塔精的设备投资要比双塔精馏高出20%～3