2014年国家高职院校骨干教师化工类顶岗实训报告(煤制甲醇装置)班级:杨子班姓名:连锦花班主任: 钟飞实训日期:2014、8、11—2014、8、23实训内容1、甲醇介绍2、煤制甲醇生产工艺、装置介绍及现场参观3、气化工段仿真模拟训练4、变换工段仿真模拟训练5、合成工段仿真模拟训练6、精馏工段仿真模拟训练实训方案一、性质与任务(一)实训的性质煤制甲醇工艺仿真实训操作就是为了加强培训教师实践性教学环节,培养教师理论联系实际,提高分析问题、解决问题的能力及实践技能。
在学习基础知识、专业基础理论课的基础上,进行为期一周的实训。
通过实训,使教师直接参与生产第一线的实践活动,将所学的理论知识与生产实践相结合,进一步巩固与丰富专业基础知识与专业知识;通过参与生产第一线的实践活动,进一步了解生产组织管理的有关知识,为毕业后从事教育工作打下良好的基础;同时通过实训,为教师提供了一次社会实践的机会,为将来走上工作岗位积累一定的社会实践经验。
二、实训目标(一)知识目标1、甲醇生产原料、产品的性能以及用途;2、掌握煤制甲醇的工艺生产原理、工艺条件、工艺流程;3、熟悉有关装置的化工操作规范与装置的安全运行规则;4、了解主要设备的结构、管道、阀门的类型、作用、性能等情况;5、了解各种操作参数的测量、控制方法以及相应仪表、仪器的类型、性能与使用方法;三、实训内容A、甲醇介绍甲醇,分子式CH3OH,又名木醇或木精,英文名: Methanol; Methyl alcohol;Carbinol;Wood alcohol; Wood spirit; Methyl hydroxide; 理化性质:无色、透明、高度挥发、易燃液体。
略有酒精气味。
分子量32、04。
相对密度0、792(20/4℃)。
熔点-97、8℃。
沸点64、5℃。
闪点12、22℃。
自燃点463、89℃。
蒸气密度1、11。
蒸气压13、33KPa(100mmHg 21、2℃)。
蒸气与空气混合物爆炸下限6～36、5 % 。
能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃与许多其她有机溶剂相混溶。
遇热、明火或氧化剂易着火。
用途:基本有机原料之一。
主要广泛应用于精细化工,塑料,医药,林产品加工等领域的基本有机化工原料,可开发出100多种高附加值化工产品,尤其深加工后作为一种新型清洁燃料与加入汽油掺烧,其发展前景越来越广阔。
主要就是合成法,尚有少量从木材干馏作为副产回收。
合成甲醇可以固体(如煤、焦炭)液体(如原油、重油、轻油)或气体(如天然气及其她可燃性气体)为原料, 经造气净化(脱硫)变换,除去二氧化碳,配制成一定的合成气(一氧化碳与氢)。
在不同的催化剂存在下,选用不同的工艺条件。
单产甲醇(分高压法低压与中压法),或与合成氨联产甲醇(联醇法)。
将合成后的粗甲醇,经预精馏脱除甲醚,精馏而得成品甲醇。
高压法为BASF最先实现工业合成的方法,但因其能耗大, 加工复杂,材质要求苛刻,产品中副产物多,今后将由ICI低压与中压法及Lurgi低压与中压法取代。
它能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃与许多其她有机溶剂相混溶,遇热、明火或氧化剂易燃烧。
燃烧反应式为:CH3OH + 3 O2→ 2 CO2 + 4 H2O还能与水、乙醇、乙醚、苯、丙酮与大多数有机溶剂相混溶。
它就是重要有机化工原料与优质燃料。
主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多种有机产品,也就是农药、医药的重要原料之一。
甲醇亦可代替汽油作燃料使用。
B、煤制甲醇工艺介绍一、气化1、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。
煤浆制备能力需与气化炉相匹配,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2、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+rH2SCO+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与少量CH4、H2S等气体。
离开气化炉反应段的热气体与熔渣进入激冷室水浴,被水淬冷后温度降低并被水蒸汽饱与后出气化炉;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。
3、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。
从气化炉与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。
4、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与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。
5、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、其它杂质与H2O。
（1）吸收系统本装置拟采用两套吸收系统,分别处理变换气与未变换气,经过甲醇吸收净化后的变换气与未变换气混合,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与COS,自塔底出来的含硫富液进入H2S浓缩塔。
为减少H2与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与CO。
未变换气的吸收流程同变换气的吸收流程。
(2)溶液再生系统未变换气与变换气溶液再生系统共用一套装置。
从高压闪蒸器上部与底部分别产生的无硫甲醇富液与含硫甲醇富液进入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,混与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。
从原料气分离器与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,通过蒸馏分离甲醇与水。
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。
(3)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。
6、甲醇合成及精馏(1)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与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。