合成車間工藝簡介.ppt

同事們！上午好！,合成車間歡迎你,鄂爾多斯60萬噸/年甲醇項目 合成車間工藝介紹,一、合成車間工藝范圍 二、合成車間主要介質(zhì) 三、合成車間主要產(chǎn)品 四、合成車間工藝原理 五、合成車間工藝流程 六、合成車間主要設(shè)備 七、合成車間工藝特點,前 言,甲醇的發(fā)展?fàn)顩r及我公司項目的發(fā)展前景 甲醇是一種重要的有機化工原料,應(yīng)用廣泛,可以用來生產(chǎn)甲醛、合成橡膠、甲胺、對苯二甲酸二甲脂、甲基丙烯酸甲脂、氯甲烷、醋酸、甲基叔丁基醚等一系列有機化工產(chǎn)品,而且還可以加入汽油摻燒或代替汽油作為動力燃料以及用來合成甲醇蛋白。隨著當(dāng)今世界石油資源的日益減少和甲醇單位成本的降低,用甲醇作為新的石化原料來源已經(jīng)成為一種趨勢。 大力生產(chǎn)和發(fā)展甲醇下游產(chǎn)品種類很多,結(jié)合市場需求,發(fā)展國內(nèi)市場緊缺,特別是可以替代石油化工產(chǎn)品的甲醇下游產(chǎn)品,是未來大規(guī)模發(fā)展甲醇生產(chǎn),提高市場競爭能力的重要方向。當(dāng)前在我國大力發(fā)展甲醇和下游產(chǎn)品二甲醚等下游產(chǎn)品，市場前景十分廣闊。,我公司的60萬噸甲醇、40萬噸二甲醚/年項目面臨的市場機遇：,(1)甲醇燃料：20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的兩次石油危機及嚴格的環(huán)保要求,大大促進了甲醇車用燃料的開發(fā),甲醇汽油是工業(yè)液態(tài)清潔燃料,在國際上早已經(jīng)作為清潔汽車燃料使用。與汽油混合燃燒充分,所以動力很足。國際上和國內(nèi)目前正面臨著能源日益緊張、汽車日漸增多、油價持續(xù)上漲的難題，2005年國際原油更是突破了70美元/桶。而甲醇優(yōu)越的燃料品質(zhì),進一步引起了人們的重視。經(jīng)過多年的研究開發(fā),我國在甲醇燃料的開發(fā)及應(yīng)用已具有了-定的基礎(chǔ):在汽油中摻人5%、15%,、25%和85%的甲醇及用純甲醇(100%)作為汽車燃料的試驗研究方面已經(jīng)進行大量實質(zhì)性工作,特別是低比例摻燒甲醇,汽車無需做任何改動,可直接摻入汽油中使用。,(2)二甲醚燃料。二甲醚(DME)除了在日用化工、制藥、農(nóng)藥、染料、涂料等方面具有廣泛的用途外,它還具有方便、清潔、十六烷值高、動力性能好、污染少、稍加壓即為液體,易貯存等燃料性能。較好地解決了能源和污染的矛盾這一世界難題,被譽為“21世紀(jì)的綠色燃料”。在我國大力發(fā)展二甲醚燃料已經(jīng)具備較成熟的條件,通過鍋爐改用二甲醚燃料或建設(shè)二甲醚為燃料的燃氣輪機,目前火力發(fā)電中供應(yīng)越來越緊張的柴油和燃料油也可以考慮用二甲醚來代替。目前,甲醇、DME生產(chǎn)技術(shù)和規(guī)模使得DME作為燃料在經(jīng)濟上是可行的,其發(fā)展前景廣闊。 而新奧集團的主業(yè)是城市燃氣，而在燃氣中摻燒二甲醚目前已在部分地區(qū)獲得市場準(zhǔn)入，為此我公司的甲醇二甲醚市場與同行業(yè)廠家有不可比擬的優(yōu)勢。,（3）隨著世界化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，特別是中國及亞太地區(qū)經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展，加上中國貧油富煤的現(xiàn)狀，甲醇消費市場也在迅速擴大。近年來我國提倡大力發(fā)展煤制甲醇產(chǎn)品作為石油的替代燃料，為甲醇開拓了新的廣闊市場，提供了大力發(fā)展甲醇產(chǎn)品的良好機遇。,我國甲醇生產(chǎn)的原料主要有天然氣、重（渣）油、煤等，從投資看，以煤為原料投資高，且裝置操作運行難度大，但從長遠看，世界上煤的儲藏量遠遠超過天然氣和石油，我國的情況更是如此，以煤為原料發(fā)展碳一化工將很快占據(jù)主導(dǎo)地位。我公司在內(nèi)蒙鄂爾多斯已取得30億噸的優(yōu)質(zhì)煤開采權(quán)，因此，我公司以煤為原料生產(chǎn)一氧化碳和甲醇在原料方面具有優(yōu)勢。,主流程各崗位框圖,變換,氣化,低溫甲醇洗,甲醇合成,空分,甲醇精餾,硫回收,CO,煤,O2,COH2CO2,H2SCOS,CO2,H2S,COS,硫磺（S）,COH2CO2,CH3OH（粗）,產(chǎn)品CH3OH,一、合成車間工藝范圍,包括變換工段、低溫甲醇洗工段、硫回收工段、冷凍站、甲醇合成工段、甲醇精制工段、產(chǎn)品罐區(qū)、裝車站。,二、合成車間主要介質(zhì),變換工段：進口水煤氣、出口變換氣,低溫甲醇洗工段介質(zhì),低溫甲醇洗工段:進口變換氣、出口凈煤氣、濃縮的H2S氣、放入大氣的廢氣（CO2）,硫回收工段進口濃縮的H2S氣、液固態(tài)硫磺、去脫硫脫炭工段的含H2S尾氣,冷凍站：液氨、氣氨,甲醇合成工段介質(zhì),甲醇合成工段：進口凈化氣（合成氣）、出口粗甲醇、馳放氣,甲醇精制工段介質(zhì),甲醇精制工段：進口粗甲醇、出口精甲醇產(chǎn)品、雜醇油,三、合成車間主要產(chǎn)品,甲醇、雜醇和硫磺等，下面就這些產(chǎn)品的簡單的介紹一下,1、甲醇：主要性質(zhì)：,甲醇是最簡單的飽和一元醇，俗稱“木精”、“木醇”，其分子式為CH3OH，分子量為32.04。 常溫常壓下，純甲醇是無色透明、易燃、極易揮發(fā)且略帶醇香味、刺激性氣味的有毒液體。甲醇能和水以任意比互溶，甲醇蒸汽和空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起爆炸。甲醇燃燒時無煙，其燃燒時顯藍色火焰。與氧化劑接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或引起燃燒。在火場中，受熱的容器有爆炸危險，其蒸汽比空氣重，能在較低處擴散到相當(dāng)遠的地方，遇明火會引起回燃，屬危險性類別；試劑甲醇常密封保存在棕色瓶中置于較冷處。,表一：甲醇物性參數(shù)表,甲醇主要用途：,甲醇是一種重要基本有機化工原料和溶劑，在世界上的消費量僅次于乙烯、丙稀和苯。甲醇可用于生產(chǎn)甲醛、甲酸甲酯、香精、染料、醫(yī)藥、火藥、防凍劑、農(nóng)藥和合成樹脂等；也可以替代石油化工原料，用來制取烯烴（MTP、MTO）和制氫（MTH）；還廣泛用于合成各種重要的高級含氧化學(xué)品如醋酸、酸酐、甲基叔丁基醚(MTBE)等。,甲醇用途,甲醇是較好的人工合成蛋白的原料，蛋白轉(zhuǎn)化率較高，發(fā)酵速度快，無毒性，價格便宜。 另外,由于世界石油供給不穩(wěn)定因素的影響以及世界能源危機與交通運輸業(yè)蓬勃發(fā)展形成了極度尖銳的矛盾。利用甲醇、二甲醚等清潔燃料部分替代汽油、柴油、液化石油氣，其燃燒熱值高、揮發(fā)性好且燃燒氣毒物排放量低，在工業(yè)上和民用上具有較大的應(yīng)用潛力。,工業(yè)甲醇包裝貯運,工業(yè)甲醇應(yīng)該用干燥、清潔的鐵制槽車、船、鐵桶等包裝運輸，并定期清洗和干燥。工業(yè)甲醇應(yīng)貯存在干燥、通風(fēng)、低溫的危險品倉庫中，避免日光照射并隔絕熱源、二氧化碳、水蒸汽和火種，貯存溫度不超過30，貯存期限6個月。槽車、船、鐵桶在裝運甲醇過程中應(yīng)在螺絲口加膠皮墊密封，避免漏損，裝卸運輸工具應(yīng)有接地設(shè)施。,2、硫磺主要性質(zhì)：,硫磺產(chǎn)品為淡黃色固體，呈粉狀、粒狀或片狀等形式。其分子量為32，熔點為110.4，沸點為444.6，閃點為205，燃點為232，密度為1.96-2.07t/m3，粘度為6.7-8(150時)不溶于水，能溶于酒精和醚類，易溶于二硫化碳、四氯化碳和苯。能燃燒，燃燒時會生成有毒氣體二氧化硫，火焰呈蘭色。硫磺粉塵或蒸汽能與空氣形成爆炸性混合物，其最低爆炸極限為2（V）。硫磺與氯化劑的混合物在加熱、碰撞及研磨時將會燃燒。,硫磺產(chǎn)品主要用途：,可以用來制造工業(yè)硫酸、橡膠制品，在農(nóng)業(yè)上可用來制作殺蟲劑，在醫(yī)藥工業(yè)上可用來制造磺胺等藥品，軍事上可用來制造炸藥，食品工業(yè)上可用來制作蔗糖脫色劑等，在半導(dǎo)體工業(yè)上也有一定的應(yīng)用。,產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：,執(zhí)行中華人民共和國石油化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn)號： GB2449-92,四、合成車間工藝原理,一氧化碳變換原理,吸收原理：,根據(jù)混合氣體中各組分在某液體溶劑中的溶解度不同而將氣體混合物進行分離。吸收操作所用的液體溶劑稱為吸收劑；混合氣體中，能夠顯著溶解于吸收劑的組分稱為溶質(zhì)；而幾乎不被溶解的組分統(tǒng)稱為惰性組分或載體；吸收操作所得到的溶液稱為吸收液或富液；被吸收后排出的氣體稱為吸收尾氣，其主要成分為惰性氣體。,蒸餾原理：,利用液體混合物中各組分揮發(fā)能力的不同，將混合液加熱沸騰汽化，分別收集揮發(fā)出的汽相和殘留的液相而將液體混合物中各組分分離的操作稱為蒸餾。 精餾原理：利用溶液中各組分揮發(fā)度的不同而實現(xiàn)的連續(xù)的高純度分離。,氨制冷原理：,氨制冷原理 壓縮式制冷循環(huán)（我裝置） 冷凍劑在低壓下吸收熱量后蒸發(fā)（制冷），蒸發(fā)后的冷凍劑進行壓縮，使壓力提高到能用一般冷卻水將其冷凝為液態(tài)的狀態(tài)。再行減壓蒸發(fā)完成一個循環(huán)。這個循環(huán)必須具備四個主要設(shè)備：壓縮機（或稱做冰機）、冷凝器、膨脹機（或節(jié)流閥）、蒸發(fā)器。,氨制冷原理（續(xù)1）,任何一種物質(zhì)的液體沸點（或叫冷凝點），都是隨壓力的變化而變化。液氨的蒸發(fā)溫度與壓力有關(guān)。溫度愈低，壓力也愈低。由此可根據(jù)所要求的冷凍溫度確定液氨蒸發(fā)壓力。根據(jù)冷凍量（即取走的熱量）確定液氨蒸發(fā)量。做為冷凍劑的氨必須循環(huán)使用，在經(jīng)濟上、工藝上才算合格。那么氣氨如何轉(zhuǎn)變?yōu)橐喊蹦?？可想而知，?yīng)該采用冷卻的方法，可是蒸發(fā)溫度較低，要把低溫下的氣氨冷凝成液態(tài)，則要求冷卻劑溫度更低，顯然不能用冷卻水。把氣氨壓力提高后，冷凝溫度也相應(yīng)提高。當(dāng)冷凝溫度高于冷卻水的溫度，也就可以用冷卻水使之液化了。這樣看來，蒸發(fā)與冷凝必須處于兩個不同的壓力等級。把氨從蒸發(fā)壓力提高到冷凝壓力的任務(wù)是由一臺壓縮機來完成，此壓縮機稱為冰機,氨制冷凍原理（續(xù)2）,如液氨在1大氣壓下的沸點為-33.35，但在16個大氣壓下，氣氨的冷凝溫度為40，這樣，就可以利用物質(zhì)的這一特性，使其在低壓下蒸發(fā)，從被冷卻物中吸取熱量，達到冷凍的目的，同時蒸發(fā)后的氣態(tài)物質(zhì)經(jīng)壓縮機壓縮提高壓力。使冷凝溫度高于冷水溫度。在高壓下用冷水冷凝，重新變成液態(tài)物質(zhì)，再減壓蒸發(fā)，如此循環(huán)制冷。,甲醇合成原理：,甲醇合成反應(yīng)是多項銅基催化劑上進行的復(fù)雜的、可逆的化學(xué)反應(yīng)。 主反應(yīng)有： CO+2H2=CH3OH+102.5kJ/mol CO2+3H2=CH3OH+H2O+59.6kJ/mol CO+H2O=CO2+H2+41.19 kJ/mol,甲醇合成反應(yīng)機理,甲醇的合成反應(yīng)符合多相催化機理,可以分為以下五個過程進行。 a）擴散氣體自氣相擴散到催化劑的界面。 b）吸附各種氣體在催化劑的活性表面進行化學(xué)吸附，其中CO在Cu+上吸附，H2在Zn2+上吸附并異裂。 c）表面反應(yīng)化學(xué)吸附的反應(yīng)物在活性表面上進行反應(yīng)，生成產(chǎn)物。 d）解吸反應(yīng)產(chǎn)物脫附 e）擴散反應(yīng)產(chǎn)物氣體自催化劑界面擴散到氣相中去。,以上五個過程，a、e進行得最快；b、d進行的速度比c快得多，因此整個反應(yīng)過程取決于c過程，即反應(yīng)物分子在催化劑的活性表面的反應(yīng)速度。,膜分離原理：,膜法氣體分離已成為與變壓吸附(PSA) 、深冷分離并存的三大主要氣體分離技術(shù)，并因其簡便、經(jīng)濟、操作靈活而日益受到普遍歡迎。膜分離法屬于物理分離法。一般來說，所有的高分子膜對一切氣體都是可滲透的，只不過不同氣體滲透速率各不相同，膜分離的基本原理就是利用各氣體組分在高分子聚合物中的溶解擴散速度不同，因而在膜兩側(cè)分壓差的作用下導(dǎo)致其滲透通過膜壁的速率不同而分離。人們正是借助它們之間在滲透速率上的差異和施加的驅(qū)動力，來實現(xiàn)對某種氣體的濃縮和富集的目的。,膜分離示意圖,膜分離系統(tǒng)的核心部件是一結(jié)構(gòu)形式類似于管殼式換熱器的膜分離器， 數(shù)萬根細小的中空纖維絲澆鑄成管束而置于承壓管殼內(nèi)。混合氣體進 入分離器后沿纖維的一側(cè)軸向流動，“快氣”不斷透過膜壁而在纖維的另 一側(cè)富集，通過滲透氣出口排出，而滯留氣則從與氣體入口相對的另 一端非滲透氣出口排出。,硫回收原理：,在燃燒爐內(nèi)： 2H2S+3O22H2O+2SO2 +Q 4H2S+2SO23S2+4H2O +Q 反應(yīng)結(jié)果是爐內(nèi)約有60-65的H2S生成了氣體硫，經(jīng)廢熱鍋爐冷卻為液硫，余下沒有反應(yīng)的35-40的H2S中，1/3燃燒生成SO2，2/3保持不變，余下的H2S和SO2在克勞斯反應(yīng)器內(nèi)催化劑的作用下，反應(yīng)生成氣體硫： 4H2S+2SO23S2+4H2O+Q,五、合成車間工藝流程,變換工段工藝流程（鏈接） 低溫甲醇洗工藝流程（鏈接） 氨吸收制冷工藝流程（鏈接） 硫回收工藝流程（鏈接） 甲醇合成工藝流程（鏈接） 甲醇精餾工藝流程（鏈接）,六、合成車間主要設(shè)備,變換爐：內(nèi)裝QCS-01/03鈷鉬催化劑，使CO+H2O在其上進行反應(yīng)生成CO2+H2，完成各組分轉(zhuǎn)變的過程,甲醇洗滌塔：為低溫甲醇洗滌硫化氫、二氧