煤制甲醇工艺讲解

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1、煤制甲醇工艺Coal methanol synthesis process张凯兰州交通大学摘要：甲醇是重要的化工原料，市场需求量大；随着甲醇汽油，特别是大比例甲醇汽油的推 广使用，甲醇将来的需求量必然会日益增加。此外，甲醇汽油的推广和及高硫、劣质煤生产 甲醇的项目都属于环保项目，并已经在国内推广开来。本文简单介绍国内现行的以煤为原料 的甲醇生产工艺流程.煤制甲醇即以煤为原料的甲醇生产工艺。在工业上，生产甲醇的主要 原料为：煤炭、天然气、焦炉气；其次的原料还有以重油、石脑油、焦炉煤气、乙炔尾气等。 以煤炭为主生产甲醇，这种结构符合我国油气资源不足、煤炭资源相对丰富的国情。关键词：煤化工；甲醇;工

2、艺流程；Abstract: methanol is an important chemical raw materials, market demand is big; With methanol gasoline, especially large proportion to promote the use of methanol gasoline, methanol demand is bound to be increasing in the future. In addition, the promotion and and high sulfur, methanol gasoline

3、 inferior coal in the production of methanol project belong to environmental protection projects, and has been popularized in China. The paper simply introduces the current domestic methanol production process with coal as raw material, coal to methanol to coal as the raw material of methanol produc

4、tion process. In industry, the main raw material of producing methanol as: coal, natural gas, coke oven gas; Second raw material and with heavy fuel oil, naphtha, coke oven gas, acetylengeas, etc. Is given priority to with coal production of methanol, this structure accords with the oil and gas reso

5、urces relative insufficiency, the coal resources in our country.Key words: coal chemical industry; Methanol; Process;1.概述1.1甲醇性质甲醇俗称木醇、木精，英文名为methanol，分子式CH3OH。是一种无色、透明、易燃、 有毒、易挥发的液体，略带酒精味。甲醇分子量32.04，相对密度0.7914（*。），蒸气相对密度1.11（空气二1），熔点-97.8C， 沸点64.7C，闪点（开杯）16C，自燃点473C，折射率（20C） 1.3287，表面张力（25C） 45.05m

6、N/m，蒸气压（20C） 12.265kPa，粘度（20C） 0.5945mPas。甲醇能与水、乙醇、乙醚、苯、酮类和大多数其他有机溶剂混溶。蒸气与空气形成爆炸 性混合物，爆炸极限6.0%36.5%（体积比）。化学性质较活泼，能发生氧化、酯化、羰 基化等化学反应。1.2甲醇用途甲醇是重要有机化工原料和优质燃料，广泛应用于精细化工，塑料，医药，林产品加工 等领域。 甲醇主要用于生产甲醛，消耗量要占到甲醇总产量的一半，甲醛则是生产各种合 成树脂不可少的原料 用甲醇作甲基化试剂可生产丙烯酸甲酯、对苯二甲酸二甲酯、甲胺、甲基苯胺、 甲烷氯化物等 甲醇羰基化可生产醋酸、醋酐、甲酸甲酯等重要有机合成中间体

7、，它们是制造各 种染料、药品、农药、炸药、香料、喷漆的原料，目前用甲醇合成乙二醇、乙醛、 乙醇也日益受到重视 甲醇也是一种重要的有机溶剂，其溶解性能优于乙醇，可用于调制油漆。作为一 种良好的萃取剂，甲醇在分析化学中可用于一些物质的分离 甲醇还是一种很有前景的清洁能源，甲醇燃料以其安全、廉价、燃烧充分，利用 率高、环保的众多优点，替代汽油已经成为车用燃料的发展方向之一 另外燃料级甲醇用于供热和发电，也可达到环保要求 甲醇还可经生物发酵生成甲醇蛋白，富含维生素和蛋白质，具有营养价值高而成 本低的优点，用作饲料添加剂，有着广阔的应用前景。1.3甲醇生产工艺的发展甲醇是醇类中最简单的一元醇。1661年

8、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一渣油为原料的低 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

9、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)X艺。目前，国外的液 相甲醇合成新工艺具有投资省、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95

10、kt/a低压 法装置，采用英国ICI技术。1995年12月，由化工部第八设计院和上海化工设计院联合设 计的200 kt/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，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。1.4甲醇生产原料合成甲醇的工业生产是以固体（如煤、焦炭）、液体（如原油、重油、轻油）或气体（如 天然气及其它可燃性气体）为原料，经造气、净

11、化（脱硫）变换，除二氧化碳，配制成一定 配比的合成气。在不同的催化剂存在下，选用不同的工艺条件可单产甲醇（分高、中、低压 法），或与合成氨联产甲醇（联醇法）。将合成后的粗甲醇经预精镏脱除甲醚，再精镏而得 成品甲醇。自1923年开始工业化生产以来，甲醇合成的原料路线经历了很大变化。20世纪50年 代以前多以煤和焦碳为原料；50年代以后，以天然气为原料的甲醇生产流程被广泛应用； 进入60年代以来，以重油为原料的甲醇装置有所发展。对于我国，从资源背景看，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，因此在大力发展煤炭洁净利用 技术的背景下，在很长一段时间内煤是我国甲醇生产最重要的原料

12、。2.工艺由煤经煤气化制取合成气，再有合成气在有催化剂的条件下合成甲醇的典型流程如下 图。?，敢伉产晶甲醇图2-1煤制甲醇的典型工艺流程示意图煤与空分的氧气在煤气化炉内制得高CO含量的粗煤气，经高温变换将CO变换为鸟来 实现甲醇合成时所需的氢碳比，再经净化工序将多余的CO2和硫化物脱除后即是甲醇合成气。 由于煤制甲醇碳多氢少，必需从合成弛放气中回收氢来降低煤耗和能耗（弛放气是指在化工 生产中合成工艺生产工段中没有参加合成反应，被当作合成工艺的废弃物而排放的气体的统 称）。回收的氢气与净化后的甲醇合成气配得甲醇所需的合成气，即 （h2-co2） / （CO+CO2）=2.OO-2.O5。甲醇合成

13、的含水粗甲醇最后精制得产品甲醇。煤制甲醇典型工艺流程中的气化和合成是二个决定性的工序工艺。而空分、压缩和氢回 收属于成熟的成套工艺包，直接选用即可。其余的如变换净化及精馏均为常规设计。2.1煤气化煤气化技术通常按气化反应器的形式来划分，可分为移动床（固定床）、流化床、气流 床三类。山，土，中&厂常压固定床（GI炉、恩德炉） -固定床（块煤）丁加压固定床（以电炉）煤气一流化床（碎煤CFB炉（Lurgi）Winkler 炉、LGas 炉、HTW 炉、气流床（粉煤）一厂干粉煤一Shel】 SCGP)、G$P (德)、 Prenflo(lg)水煤浆-Texaco(GE) .DOW(LGTI)图2-2煤

14、气化分类示意图2.1.1移动气化床采用一定粒度范围的碎煤（5mm50mm）为原料，与气化剂逆流接触，炉内温度分布曲 线出现最高点，反应残渣从炉底排出，生成气中含有可观量的挥发气。典型的气化炉为鲁奇 (Lurgi)炉。移动床气化，是目前世界上用于生产合成气的主要方法之一。在大型煤制甲醇的装置中， 固定床的优点是投资低，可是它有很多不足：（1）对原料煤的黏结性有一定有一定要求：（2） 气化强度低：（3）环境污染负荷大，治理较麻烦。2.1.2流动气化床采用一定粒度分布的细粒煤（10mm）为原料，吹入炉内的气化剂使煤粒呈连续随机运 动的流化状态，床层中的混合和传热都很快。所以气体组成和温度均匀，解决了

15、固定床气化 需用煤的限制。生成的煤气基本不含焦油，但飞灰量很大。发展较早且比较成熟的是常压温 克（Winkler）炉。它的缺点是：（1）在常压或接近于常压下生产，生产强度低、能耗高、碳转化率只有 88%90%。（2）对煤的气化活性要求高，仅适合于气化褐煤和高活性的烟煤。（3）缺少大型使用经验；要在大型甲醇装置中推广，受一定限制。2.1.3气流气化床流化床比固定床有较多的优点，但气化温度不能更高，要求煤具有高的反应性。气流床 气化优点很多，它是针对流化床的不足开发的。气流床气化具有以下特点：（1）采用0.2mm 的粉煤。（2）气化温度达1 4001 600C，对环保很有利，没有酚、焦油，有机硫很

16、少，且 硫形态单一。（3）气化压力可达3.56.5MPa，可大大节省合成气的压缩功。（4）碳转化 率高，均大于90%，能耗低。（5）气化强度大。但投资相对较高，尤其是Shell粉煤气化。 从技术先进性、能耗、环保等方面考虑，对于大型甲醇煤气化应选用气流床气化为宜目前，常用的、技术较成熟的气流床主要有干粉和水煤浆两种；从高温煤气的冷却流 程分，可分为冷激式流程和废热锅炉流程。前者在煤气离开气化炉后用激冷水直接冷却，它 适合于制造氨气或氢气。因为这种流程易于和变换反应器配套，激冷中产生的蒸汽可满足变 换反应的需要。后者热煤气是经辐射锅炉，再送往对流锅炉，产生高压蒸汽可用于发电或作 热源。2.1.3

17、.1干粉气流床代表性的干粉气流床技术有：Shell、Prenflo和GSP技术。Shell工艺是将原煤粉碎到0.09mm粒度，水分干燥2%以下送入常压煤仓和加压煤仓。然 后以氮气为载体用喷嘴输入气化炉。氧气、蒸汽和粉煤在炉内反应，温度超过1 4001 600C。 熔渣沿水冷壁内衬里注入水溶而固化，通过锁斗打出，煤气和炭灰用循环冷煤气激冷到约 900C以免黏性灰渣带入废热锅炉。煤气冷到约300C，在一个特殊的除尘器，分离炭灰再送 入气化炉，冷煤气（约40C）送出气化装置。Shell气化工艺属废热锅炉流程。原料煤干灰循环1-原煤及干燥2煤进料 3-喷嘴 4一气化炉5碎渣机6-贮渣罐7渣池8合成气冷

18、却器 9 一返冷气压缩机 10干固体 11干灰系统 12湿洗中压蒸汽（自用）图2-3 Shell煤气化工艺流程示意图Prenflo气化流程是K-T炉的改进技术。进炉粉煤的粒度0. 075mm(200目)，输送载气为 氮气，烧嘴通常为2个，对喷嘴和飞灰向上进入废热锅炉，经冷却后在旋风除尘器和洗涤塔除尘。该气化冷却流程兼有废热锅炉和水洗流程，保证煤气低的含尘量。1 一煤斗2螺旋给料机3一氧煤混合器4一粉煤喷嘴5气化6一辐射锅炉7-废热锅炉8-除渣机9 一运渣车10冷却洗涤塔 U泰生洗涤机 12最终冷却塔 13水封槽 14一急冷器图2-4 Prenflo煤气化工艺流程示意图GSP气化流程中，原煤磨到

19、0. 2mm粒度，水分干燥到2%以下送入气化炉，并同烧嘴喷入 的氧气在气化室进行燃烧和部分氧化反应。GSP是单个烧嘴。粉煤载气是氮气还是C0：可根 据煤气用途而定。煤气和熔渣同向由下部出口导出并进入激冷室用水淬冷，液渣固化为颗粒 状排出。出气化炉的煤气温度为210C-220C的饱和煤气。GSP是冷激式热回收流程。1气化炉2-碎渣雄3一变换炉4一变换废锅3一水解器6一冷却器图2-5 GSP煤气化工艺流程示意图干粉气流床气化的共同点：(1)入炉煤是粒度为0.0750.250mm，水分小于2%的干粉煤;(2) 气化压力在3.54.0MPa； (3)干粉气流床气化反应式:2C + CO2 = 2CO

20、+ 246.4MJ(1)C + O2 = CO2+ 408.8MJ(2)C + H2O = CO+H2 118.8MJ(3)气化温度约1 500C。因此碳的转化率高，气化反应中(2)式和(3)式的反应少，煤气中 CO高，H较低。相比这种煤气的热值较高。另外气化炉均采用水冷壁而不是耐火砖，炉衬的 2使用寿命长。2.1.3.2水煤浆气流床适合于大型化的水煤浆气化有Texaco气化和DOW公司的LGTI气化。Texaco激冷气化流程。原煤先经磨煤制成水煤浆，其质量分数为5560%。煤浆与氧经 烧嘴喷入炉内。炉内温度高于煤的流动温度。Texaco煤气热回收流程有两种，即激冷流程与 废锅流程。炉渣经锁斗

21、系统排出并进入熔渣槽。国内绝大多数为激冷流程。DOW公司的LGTI水煤浆气化在美国路易安娜州煤气化公司使用。可气化炉是两段炉，下 段是气化段，上段是利用下段高温煤气来气化从上段喷入的煤浆(约为总量15%)，使出气化 炉的煤气温度降到约1 000C，然后进入热回收和冷却系统。可气化的热回收是采用废热锅 炉流程。炉渣用水冷激经破碎机破碎，降压送入常压脱水装置。水煤浆气化的特点：(1)煤浆带3540%水人炉，因此氧耗比干粉煤气化约高20%； (2) 炉衬是耐火砖，磨蚀冲刷严重，每年要更换1次；(3)方程(2)式和(3)式反应量较大，生成CO2 量大，有效气体成分(CO+H2)低。(4)对煤有一定要求

22、，如灰体积分数应13%，灰熔融性温 度l 300C，水质量分数8%等。2.2 CO变换气化炉出来的煤气中，CO含量高，需经过变换和脱碳，将煤气中的H2/CO比值调节到 甲醇合成所需适宜值。经计算煤气中约有56%的CO变换为鸟。其反应式如下：CO + H2O = H2 + CO2CO变换技术的发展是随变换催化剂的进步而发展的。变换催化剂的性能决定了变换工 艺的流程及其先进性。甲醇合成需要大量的CO，所以煤气中只需将甲醇合成气中的H2/CO比值调节到甲醇合 成所需适宜值即可，不需要深度变换，而煤气中的饱和水，足以满足变换所需的蒸汽。所以 主要考虑的是催化剂的耐硫活性。目前，在国内外含硫在1000p

23、pm的变换过程中，广泛采用的是Co-M。系变换催化剂，操 作温度在200C550C,即宽温耐硫变换工艺，操作温区较宽，流程设计合理,Co-Mo系变 换催化剂的抗硫毒能力极强，对总硫含量无上限要求。2.3净化净化，又称酸性气体脱除，即脱除变换气中的H2S、CO2及微量COS气体。净化工艺主要有液体物理吸收、液体化学吸收、低温蒸馏和吸附四大类，其中以液体物理吸 收和化学吸收两者使用最为普遍。国内应用较多的液体物理吸收法主要有低温甲醇洗法、NHD 法、碳酸丙烯酯法，应用较多的化学吸收法主要有热钾碱法和MDEA法。2.4甲醇合成经脱硫脱碳净化后的合成气压力约为5.6MPa，与甲醇合成循环气混合，经压缩

24、机增压至 6.5MPa，进入合成工序。CO、CO2和鸟在催化剂作用下，合成粗甲醇。由于固定床合成甲醇的转化率低，必需考虑未反应气体的循环利用。对于大型的合成流 程可在串塔合成流程和双级合成流程选用，其工艺流程示意图如下:中压蒸汽1,2甲醇合成塔3一换热器4-水冷器5分离器6-循环机7汽包8一废热回收器9 一闪蒸槽图2-6串塔合成工艺流程示意图中压蒸汽锅炉给水图2-7双级合成工艺流程示意图1,2 -研醇合成塔3-换热器4 一水冷器5一分离器6一循环机7一汽包8-闪蒸槽补充气I驰放气返萋气闪蒸汽中氏蒸汽锅炉给水串塔合成流程可提高单程碳的转化率，减少循环量，使合成塔和下游设备都缩小；而双 级合成流程

25、，第一级合成将甲醇分离后的循环气再进入第二级再合成一次，在特大型甲醇装 置使用较好。甲醇合成工艺中最重要的工序是甲醇的合成，其关键技术是合成甲醇的反应器和催化 剂。2.4.1甲醇合成塔甲醇合成塔主要由外筒、内件和电加热器三部分组成。内件是由催化剂筐和换热器两部 分组成，根据内件的催化剂筐和换热器的结构形式不同，甲醇内件可分为若干类型：按气体 流向可分为：轴向式、径向式和轴径复合型；按换热器的形式分为列管式、螺旋板式、波纹 板式等多种形式。目前，国内外的大型甲醇合成塔塔型较多，归纳起来可分为五种:（1）冷激式合成塔这是最早的低压甲醇合成塔，是用进塔冷气冷激来带走反应热。该塔结构简单，也适于 大型

26、化。但碳的转化率低，出塔的甲醇浓度低，循环量大，能耗高，又不能副产蒸汽，现已 经基本被淘汰。（2）冷管式合成塔这种合成塔源于氨合成塔，在催化剂内设置足够换热面积的冷气管，用进塔冷管来移走 反应热。冷管的结构有逆流式、并流式和“U”型管式。由于逆流式与合成反应的放热不相 适应，即床层出口处温差最大，但这时反应放热最小，而在床层上部反应最快、放热最多， 但温差却又最小，为克服这种不足，冷管改为并流或U形冷管。这种塔型碳转化率较高但仅 能在出塔气中副产0.4MPa的低压蒸汽。目前大型装置很少使用。（3）水管式合成塔将床层内的传热管由管内走冷气改为走沸腾水。这样可较大地提高传热系数，更好地移 走反应热

27、，缩小传热面积，多装催化剂，同时可副产2.54.0MPa的中压蒸汽，是大型化较 理想的塔型。（4）固定管板列管合成塔这种合成塔就是一台列管换热器，催化剂在管内，管间是沸腾水，将反应热用于副产 3.04.0MPa的中压蒸汽，可大大提高转化率，降低循环量和能耗。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2000t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225C，管外的沸腾水却是248C，不是将反应热移走而是水给

28、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。2.4.2催化剂的选用经过长时间的研究开发和工业实践，广泛使用的合成甲醇催化剂主要有两大系列：一种 是以氧化铜为主体的铜基

29、催化剂，一种是以氧化锌为主体的锌基催化剂。锌基催化剂机械强 度好.耐热性好，对毒物敏感性小，操作的适宜温度为350400C，压力为2532MPa；铜 基催化剂具有良好的低温活性，较高的选择性，通常用于低、中压流程。耐热性较差，对硫、 氯及其化合物敏感，易中毒。操作的适宜温度为220270C，压力为515MPa。随着脱硫 技术的发展，使用铜基催化剂己成为甲醇合成工业的主要方向，锌基催化剂已于80年代中 期淘汰。表2-2国内外常用铜基催化剂特性对比催化剂型号组分/%操作条件CuOZnOAl2O3压力/MPa温度/C英国 ICI 51-36030107.811.8190270德国LG10451324

30、4.9210240美国C79-2-1.511.7220330丹麦 LMK4010-9.8220270中国C302系列513245.010.0210280中国XCN-98522085.010.02002902.5粗甲苯的精馏在甲醇合成时，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。所得产品除甲醇外，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

31、必须提纯。甲醇精馅按工艺主要分为三种：双塔精馅工艺技术、带有高锰酸钾反应的精馅工艺技术 和三塔精馅工艺技术。双塔精馅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，在联醇装置中得到了迅速推广。带有高锰酸钾反应 的精馅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，但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，此工艺己 经很少采用。三塔精馅工艺技术是为减少甲醇在精馅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。2.5.1双塔精馏工艺国内中

32、、小甲醇厂大部分都选用双塔精馅工艺传统的主、预精馅塔几乎都选用板式结 构。双塔精馅工艺流程见下图。来自合成工段含醇90%的粗甲醇，经减压、预热后进入预精 馅塔，脱除轻馅分，主要是二甲醚；后进入主精馅塔，进一步把高沸点的重馅分杂质脱除， 主要是水、异丁基油等。从塔顶或侧线采出，经精馅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。1预精馅塔；2主精馅塔图2 8 甲醇双塔工艺流程2.5.2三塔精馏工艺近年来，许多企业原有甲醇双塔精馅装

33、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。甲醇三塔精馅工艺技术是为了减少甲醇在精馅过程中的损耗，提高甲醇的收率和产品 质量而设计的。预精馅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，几乎所有的低沸点馅分都为气相，不造成 冷凝回流。脱除低沸点组分后，采用加压精馅的方法，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馅塔后就可以达到合 格的质量。如作为特殊需要，则再经过常压精馅塔的进一步提纯

34、。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。1预精馏塔 2加压精馏塔3常压精馏塔图2 9 三塔工艺流程2.5.3双塔与三塔精馅技术比较(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。(2) 蒸

35、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50X10-6，而双塔精馏制取的精甲醇中乙醇含量为400X 10-6500 X10-6，三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%30%。(5) 操作方面。由于双塔精馏具有流程简单，运行稳定的特点，所以在操作上较三塔 精馏要方便简单。表2 3双塔精馏与

36、三塔精馏的投资与操作费用比较表项目双塔精馏三塔精馏生产规模万t/a1052.51052.5投资100100100113122.3129操作费用1001001006466.771能耗1001001006060.461.2注：投资、操作费用、能耗为相对数通过上述比较可知，虽然三塔精馏技术的一次性投入要比双塔精馏高出20%30%,但是 从能源消耗、精甲醇质量上都要优于双塔精馏，特别是能耗低的优点十分突出。随着三塔精 馏生产规模的扩大，能耗还有进一步下降的空间。而双塔精馏技术仅在生产规模低于5万 t/ a时具有一定得优势。本设计中甲醇产量为20万t/a，远大于5万t/a，综合考虑各项 因素，所以设计采

37、用三塔精馏工艺。2.5.4精馆塔的选择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

38、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。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

39、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。参考文献1.Energy Savings in Methanol SynthesisUsee of Heat Integration Techniques and Simulation Tools.Franqois Mar6chal a, Georges Heyen a, Boris Kalitventzeff a,ba L.A.S.S.C., Universit6 de Liege, Sart-Tilman Btiment B6, B-4000 Liege （Belgium）

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