年产20万吨煤制甲醇生产工艺初步设计说明书_可行性论证报告word文档

典型代表为气流床气化工艺。

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采用的粉煤。

气化温度达，对环保很有利，没有酚焦油，有机硫很少，且硫年产万吨煤制甲醇生产工艺初步设计形态单。

气化压力可达，可大大节省合成气的压缩功。

碳转化率高，均大于，能耗低。

气化强度大。

但投资相对较高，尤其是粉煤气化。

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从流程分，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。

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。

干粉气流床该技术的特点是碳的转化率高，气化反应中，所产煤气中含量高，含量较低，这种煤气的热值较高。

另外，这种气化炉均采用水冷壁而不是耐火砖，炉衬的使用寿命长。

水煤浆气流床水煤浆气化技术的特点是煤浆带水入炉，因此氧耗比干粉煤气化约高炉衬是耐火砖，冲刷严重，每年要更换次生成量大，碳的转化率低，有效气体成份低对煤有定要求，如要求灰分，灰熔点，含水量等，虽然具有气流床煤气化的共同优点，仍是美中不足。

通过比较可知道大型甲醇的煤气化的应该优先考虑干粉煤气化。

设计采用的是冷激气化工艺，其兼有和的技术优点。

代表着未来气流床加压气化技术的发展方向。

工艺技术简介工艺技术是世纪年代末由原民主德国开发并投入商业化运行的大中型煤气化技术。

与其他同类气化技术相比，该技术因采用了气化炉顶干粉加料与反应室周围水冷壁结构，因而在气化炉结构以及工艺流程上有其先进之处。

气化技术的主要特点如下采用干粉煤水份含量作为气化原料，根据后续化工产品的要求，煤粉可用年产万吨煤制甲醇生产工艺初步设计氮气或氧化碳输送，故操作十分安全。

由于气化温度高，故对煤种的适应性更为广泛，从较差的褐煤次烟煤烟煤到石油焦均可使用，也可以两种煤掺混使用。

对煤的灰熔点的适用范围比其他气化工艺更宽，即使是高水份高灰分高硫含量和高灰熔点的煤种也能使用。

气化温度高，般在，煤气中甲烷体积分数小于，体积分数高达以上。

氧耗较低，与水煤浆加压气化工艺相比，氧耗低约，可降低配套空分装置投资和运行费用。

气化炉采用水冷壁结构，无耐火材料衬里。

水冷壁设计寿命按年考虑。

正常使用时维护量很少，运行周期长。

只有个联合喷嘴开工喷嘴与生产喷嘴合二为，喷嘴使用寿命长，为气化装置长周期运行提供了可靠保障。

碳转化率高达以上，冷煤气效率高达以上。

对环境影响小，气化过程无废气排放。

投资省，粗煤气成本较低。

净化工艺方案的选择净化工艺包括变换脱硫脱碳硫回收三个部分。

变换工序以煤为原料制得的粗甲醇原料气必须经过氧化碳变换工序。

变换工序主要有两个方面的作用通过变换调整氢碳比和使有机硫转化为无机硫。

变换工艺主要有鲁奇低压甲醇生产中的变换工艺，法甲醇生产中的变换工艺，以及国内的以重油为原料的全气量部分变换工艺。

设计中的变换工艺是种全新的设计，该工艺采用的是部分气变换。

该工艺的简单流程为气化工段来的水煤气首先进入预变换炉，出炉后分为两部分部分进入另变换炉，变换后经过多次换热和气液分离后去了脱硫系统另部分先进入有机硫水解槽脱硫，出来后气体又分为两部分，部分去调节变换炉出口含量，部分去发电系统发电。

工艺条件的确定温度变换反应是个可逆放热反应，对应于定的组成和个最佳温度。

为了让反应年产万吨煤制甲醇生产工艺初步设计沿着最佳温度曲线进行，必须移走反应热以降低反应温度。

设计中的变换炉内装两段耐硫变换触媒，两段间配有煤气激冷管线，采用连续换热式来降低温度，控制温度在左右。

预变换炉温度控制在左右。

压力设计中是将气体压缩到后送入变换炉的。

压力对反应的化学平衡没有影响，但对反应速率影响显著，在范围内反应速率大约与压力的次方而成正比，故加压操作可提高设备生产能力。

现代甲醇装置采用加压变换可以节约压缩合成气的能量，并可充分利用变换气中过剩蒸汽的能量。

最终变换率最终变换率由合成甲醇的原料气中氢碳比及氧化碳和二氧化碳的比例决定的。

当全气量通过变换工序时，此时要求最终变换率不太高，必须保证足量的作为合成甲醇的原料设计中采用的是部分气量变换，其余气量不经过变换而直接去合成，这部分气体可以调节变换后甲醇合成原料气中的含量，所以通过的气体变换率达以上。

催化剂粒度为了提高催化剂的粒内有效因子，可以减少催化剂粒度，但相应地气体通过催化剂床的阻力就将增加，变换催化剂的适宜直径为，工业上般压制成圆柱状，粒度或。

设计中采用催化剂粒度为。

脱硫脱碳溶剂的物理性质和应用性能溶剂主要组分是聚乙二醇二甲醚的同系物，分子式为，式中，平均分子量为。

物理性质密度蒸汽压表面张力粘度比热导热系数年产万吨煤制甲醇生产工艺初步设计冰点闪点燃点应用性能表各种气体在溶剂中的相对溶解度组分相对溶解度溶剂的优点如下溶剂对，等酸性气体吸收能力强。

溶剂的蒸汽压极低，挥发性小。

溶剂不氧化不降解，有良好的化学和热稳定性。

溶剂对碳钢等金属材料无腐蚀性。

溶剂本身不起泡。

具有选择性吸收的特性，并且可以吸收等有机硫。

溶剂无臭无味无毒。

能耗低。

溶剂系物理吸收溶剂。

再生时，只需空气气提可节约大量再生能耗。

溶剂吸收机理净化技术属物理吸收过程，在溶剂中的溶解度能较好地符合亨利定律。

当分压小于时，气相压力与液相浓度的关系基本符合亨利定律。

因此，和在溶剂中的溶解度随压力升高温度降低而增大。

降低压力升高温度可实现溶剂的再生。

甲醇生产要求净化气含硫量低，溶剂脱硫包括无机硫和有机硫溶解度大，对二氧化碳选择性好，而且，脱硫后串联脱碳，仍是脱硫过程的延续。

脱硫脱碳的甲醇装置的生产数据表明，经法净化后，净化气总硫体积分数小于，再设置精脱硫装置，总硫体积分数可小于，满足甲醇生产的要求。

综上所述，法脱硫脱碳净化工艺是种高效节能的物理吸收方法。

且在国内些装置上己成功应用，有定的生产和管理经验，本着节约投资采用国内先进成熟的净化技术这原则，设计采用了脱硫脱碳净化工艺。

年产万吨煤制甲醇生产工艺初步设计合成甲醇工艺的选择甲醇合成的典型工艺主要是低压工艺低压工艺低压工艺中压工艺高压工艺。

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催化剂的和反应器，设计采用用的是低压合成工艺。

甲醇合成塔的选择甲醇合成反应器实际是甲醇合成系统中最重要的设备。

从操作结构，材料及维修等方面考虑，甲醇合成反应器应具有以下要求催化剂床层温度易于控制，调节灵活，能有效移走反应热，并能以较高位能回收反应热反应器内部结构合理，能保证气体均匀通过催化剂床层，阻力小，气体处理量大，合成转化率高，催化剂生产强度大结构紧凑，尽可能多填装催化剂，提高高压空间利用率高压容器及内件间无渗漏催化剂装御方便制造安装及维修容易。

甲醇合成塔主要由外筒内件和电加热器三部分组成。

内件事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，甲醇内件份为若干类型。

按气体在催化剂床的流向可分为轴向式径向式和轴径复合型。

按催化剂筐内反应惹得移出方式可分为冷管型连续换热式和冷激型多段换热式两大类。

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。

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，用进塔冷管年产万吨煤制甲醇生产工艺初步设计来移走反应热。

冷管的结构有逆流式并流式和型管式。

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，冷管改为并流或形冷管。

如年公司提出的逆流式冷管型及年提出的并流冷管型合成塔和国内林达公司的形冷管型。

这种塔型碳转化率较高但仅能在出塔气中副产的低压蒸汽。

日前大型装置很少使用。

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，缩小传热面积，多装催化剂，同时可副产的中压蒸汽，是大型化较理想的塔型。

固定管板列管合成塔这种合成塔就是台列管换热器，催化剂在管内，管间壳程是沸腾水，将反应热用于副产的中压蒸汽。

代表塔型有公司的合成塔和三菱公司套管超级合成塔，该塔是在列管内再增加小管，小管内走进塔的冷气。

进步强化传热，即反应热通过列管传给壳程沸腾水，而同时又通过列管中心的冷气管传给进塔的冷气。

这样就大大提高转化率，降低循环量和能耗，然而使合成塔的结构更复杂。

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。

在日产超过时，往往需要并联两个。

这种塔型是造价最高的种，也是装卸催化剂较难的种。

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段逆传热段，也就是进塔气，管外的沸腾水却是，不是将反应热移走而是水给反应气加热。

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种。

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。

合成塔的选用原则般为反应能在接近最佳温度曲线条件下进行，床层阻力小，年产万吨煤制甲醇生产工艺初步设计需要消耗的动力低，合成反应的反应热利用率高，操作控制方便，技术易得，装置投资要底等。

综上所述和借鉴大型甲醇合成企业的经验，大型装置不宜选用激冷式和冷管式，设计选用固定管板列管合成塔。

这种塔内甲醇合成反应接近最佳温度操作线，反应热利用率高，虽然设备复杂投资高，但是由于这种塔在国内外使用较多，具有丰富的管理和维修经验，技术也较容易得到外加考虑到设计的是年产万吨的甲醇合成塔日产量为吨左右，塔的塔径和管板的厚度不会很大，费用也不会很高，所以本设计采用了固定管板列管合成塔。

催化剂的选用甲醇合成催化剂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种是以氧化铜为主体的铜基催化剂，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，压力为寿命为年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，压力为般寿命为年。

通过操作条件的对比分析，可知使用铜基催化剂可大幅