一、裝置簡(jiǎn)介
(一)裝置發(fā)展及類型
以一氧化碳和氫為原料合成甲醇的生產(chǎn)技術(shù)始于20世紀(jì)20年代。到50年代末，我國已掌握了甲醇和合成甲醇催化劑的制備技術(shù)。60年代未，我國又實(shí)現(xiàn)了合成氨和合成甲醇的聯(lián)合生產(chǎn)(簡(jiǎn)稱聯(lián)醇)，聯(lián)醇技術(shù)降低了合成氨和甲醇的生產(chǎn)成本。20世紀(jì)60年代，世界上，低壓法合成甲醇新工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。低壓法由于其能耗低，逐步取代了原來的高壓法合成甲醇工藝，并得到了快速發(fā)展。80年代初，我國研制的低壓合成甲醇催化劑已達(dá)到國際水平。
聯(lián)醇工藝技術(shù)是合成氨生產(chǎn)過程中，利用合成氨原料氣中一氧化碳、二氧化碳與氫氣同時(shí)生產(chǎn)甲醇。聯(lián)醇工藝技術(shù)由于生產(chǎn)方式靈活、工藝簡(jiǎn)單、原料利用率高、成本低、效益好，在我國中型合成氨裝置得到普遍的推廣。
甲醇生產(chǎn)一般以天然氣、輕油、重油、煤及某些加工過程中產(chǎn)生的尾氣為原料。制得的原料氣通過凈化，得到一氧化碳、二氧化碳與氫氣，經(jīng)合成生成甲醇。典型的流程包括原料氣制備、原料氣凈化、甲醇合成和粗甲醇精餾等工序。
甲醇裝置生產(chǎn)工藝所采用的原料氣制備與凈化工藝，與合成氨裝置相同或相類似。原料氣制備工藝類型一般有：煤(焦)固定床氣化工藝；煤(焦)氣流床氣化工藝；渣油、水煤漿部分氧化制氣工藝；烴類(輕油、天然氣)蒸汽轉(zhuǎn)化制氣工藝。氣體凈化工藝類型也與合成氨原料氣凈化工藝類型相同，一般根據(jù)原料氣的組成不同而采用不同的脫硫、變換、脫碳工藝技術(shù)。甲醇的合成工藝類型主要有高壓法和低壓兩種：前者操作溫度300-400℃，操作壓力30-50MPa(表)；后者操作溫度220-250℃，操作壓力5．0—8．0MPa(表)。甲醇合成塔類型：按氣體流向分有軸向塔和徑向塔；按床層換熱方式分有內(nèi)部換熱式、中間換熱式和中間冷凝式。甲醇精餾有常壓法和加壓法，以及雙塔精餾和三塔精餾兩種流程。
低壓法合成甲醇工藝技術(shù)目前發(fā)展的方向是：采用活性高、轉(zhuǎn)化率高、選擇性好的甲醇合成催化劑；采用溫差小、阻力小、反應(yīng)溫度易控制、熱能回收率高的均溫型合成塔；并不斷提高熱量利用率和合成氣利用率，向低能耗方向發(fā)展。
(二)單元組成與工藝流程
1．組成單元
甲醇生產(chǎn)裝置采用的原料種類不同，工藝流程不同，其組成單元也不同。現(xiàn)介紹以天然氣為原料，采用低壓合成工藝技術(shù)的甲醇生產(chǎn)裝置。
裝置由硫化物脫除(簡(jiǎn)稱脫硫)、天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化制氣(簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)化)、合成氣壓縮(簡(jiǎn)稱壓縮)、甲醇合成(簡(jiǎn)稱合成)、粗甲醇精餾(簡(jiǎn)稱精餾)5個(gè)單元組成。各單元介紹如下：
(1)脫硫
天然氣與氫氣混合進(jìn)行加氫反應(yīng)，將天然氣中的不飽和烴、有機(jī)硫化物轉(zhuǎn)化為飽和烴、硫化氫。再由氧化鋅脫硫劑吸附除去原料中的硫化物。如天然氣中硫含量過高，則在脫硫單
元中要增加預(yù)脫硫裝置。
(2)轉(zhuǎn)化
天然氣與蒸汽發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)，得到含氫氣、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等的氣體，并回眼熱量產(chǎn)生中壓蒸汽。
轉(zhuǎn)化反應(yīng)需要的熱量由天然氣和合成吹出氣燃燒提供。
(3)壓縮
通過合成氣壓縮機(jī)將工藝氣壓力提高，補(bǔ)充入甲醇合成循環(huán)回路，并提供甲醇合成回路氣體循環(huán)需要的動(dòng)力。
(4)合成
一氧化碳、二氧化碳與氫氣在一定的壓力、溫度及催化劑存在下反應(yīng)生成甲醇。反應(yīng)后的氣體經(jīng)換熱，冷卻分離出粗甲醇。未反應(yīng)的氣體經(jīng)加壓后與新鮮氣匯合，換熱后回到合成塔。
(5)精餾
粗甲醇通過精餾，除去水、不溶氣體及雜質(zhì)，得到精甲醇產(chǎn)品。
