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01煤制甲醇工艺路线
将原煤通过粉碎(水磨)处理后送入气化炉,得到含硫超过1mg/
m³含CO₂较多的粗合成气,经过碳洗塔与脱硫塔进行脱硫脱碳处理后,得到精制合成气,经过压缩后送入甲醇合成回路,制得含有甲烷、乙烯、丙醇、甲醛等杂质的粗甲醇进行精馏,最终制得商品甲醇。
其工艺路线大致可以可以分为:气化、净化、甲醇合成三个部分。
1. 煤气化部分:
目前,大型甲醇装置所应用的气化技术主要有:美国德士古气化(Texaco)技术和荷兰壳牌谢尔(shell)粉煤加压气化技术和国产水煤浆四喷嘴撞击流气化技术。
德士古气化技术属于气流床气化技术。它是在煤中加入添加剂、助熔剂和水,磨成水煤浆,加压后喷入气化炉,与纯氧进行燃烧和部份氧化反应。气化温度1300~1400℃,气化炉无转动部件,对于生产合成气的气化炉,大多采用冷激流程。
谢尔气化技术是荷兰谢尔公司多年开发的一种先进的气化技术,该技术采用纯氧、蒸汽气化,干粉进料,气化温度达1400~1500℃,碳转化率达99%,有效气体(CO+H2)达87%以上,液态排渣,采用特殊的水冷壁气化炉,使用寿命长。
2. 合成气净化部分:
气化工艺生产的粗煤气除含CO、H2、CO₂外,还有少量H₂S、COS、CH4、 N2,微量的氯,氨等成分。硫化物、氯、重金属镍等对甲醇合成催化剂是毒物,必须除去,H2与CO的比例也不能满足甲醇合成的需要,因而粗煤气需经部分变换调整H2/CO、除去多余CO2、H₂S、COS等净化过程方可进行甲醇合成。
3. 甲醇合成精制部分:
甲醇的合成工艺按合成压力主要分为高压、中压和低压法。目前新建与改造的甲醇装置几乎全部采用低压法。经典的低压法使用活性较高的铜锌基催化剂,合成压力为5~10MPa,合成温度为220~280℃。
低压法合成甲醇技术主要有英国IC1技术和德国Lurgi技术。两种低压法甲醇合成工艺大同小异,主要区别在于甲醇反应器的结构、反应热移走及回收利用方式和催化剂性能。甲醇合成反应是强放热反应,为保证催化剂床层温度相对恒定,多采用管壳式等温反应器。
合成气经合成气压缩机加压至5. 3~5. 5MPa后进入合成塔,在温度220~260℃及铜基催化剂的作用下,合成气中的CO、CO₂与H2反应合成甲醇,其主要反应为:
CO+2H2 → CH3OH
CO₂+3H2 → CH3OH+H₂O
反应过程中CO、CO₂与H2除生成甲醇外,还发生一系列副反应,生成烃、高碳醇、醛、酸、酯、醚及单质碳等逾40种副产品,合成产物是甲醇和水及多种有机杂质的混合物,即粗甲醇。粗甲醇经冷却降温至40℃,进入甲醇分离器,冷凝分离出的粗甲醇液体进入甲醇膨胀槽,减压闪蒸除去溶解在粗甲醇中的气体后送入甲醇精馏工段(双塔精馏)。
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