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蝶閥在煤制甲醇工藝系統的應用

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如今煤化工產業線遍布全世界各地,煤化工產業鏈的產品和我們生活息息相關。
煤化工是以煤為原料,通過各種工藝對煤進行深、淺加工獲得不同的煤化工制品。
據統計,和煤化工相關的產品有數千種,知名企業神華包頭煤化工煤制烯烴產線是把煤變成甲醇,再把甲醇轉化成烯烴,煤制甲醇是一個中間環節產品;另有陜西榆林煤制甲醇項目,煤制甲醇時最終產品。
在煤制甲醇產線中需要用到各種設備,如泵,閥門,壓縮機等等,本文具體討論蝶閥在煤制甲醇工藝的應用。

煤制甲醇生產工藝

甲醇是一種重要的有機化工原料,而煤是甲醇一個重要原料,甲醇下游產品有甲醛、醋酸、甲胺、對苯二甲酸二甲脂、甲基叔丁基醚等一系列有機化工產品,在石油資源日益緊張大環境下,甲醇還可作為石化原料來源,當前甲醇生產工藝路線主要有如下四種:

  • 木材或者木質素干餾法
    此工藝方法是傳統工藝方法,需要消耗大量的木材,這和當前我們提倡退耕還林,保護環境趨勢不符,而且生產效率極其低下,因此此工藝很少應用。
  • 氯甲烷水解法
    氯甲烷水解生產效率較高,產品純度也高,但是生產成本昂貴,應用場合有限。
  • 甲烷部分氧化法
    當前此方法生產技術難度不大,但產品純度不高,因此應用較少。
  • 合成氣化學法
    合成氣來源于煤,焦爐煤氣,天然氣,生產效率高,甲醇純度高,成本不高,是當前主流生產甲醇工藝方法。

本文討論合成氣化學法,合成氣化學法制甲醇是德國巴斯夫發明的工藝方法。合成氣化學法生產甲醇的工藝流程如下:


▲甲醇生產流程圖

原料氣制備

甲醇合成的原料氣主要成分是C0, C02, H2以及少量的CH4和N2,來源于煤炭,焦炭等,主要步驟如下:

  • 煤與空氣中的氧氣在煤氣化爐內制得高CO含量的粗煤氣;
  • 經高溫變換將CO變換為H2來實現甲醇合成時所需的氫碳比。

在合成甲醇氣體工藝中,影響合成氣制甲醇有兩大因素。
第一大因素是催化劑因素:工業應用中常用催化劑有銅基催化劑,此外還有未工業化的鈀系催化劑,低溫液相催化劑。
第二大因素是空速:空速直接關系到催化劑的生產能力和單位時間的放熱量,適宜的空速與催化劑的活性、反應溫度以及原料氣體組成有關。

凈化 工業凈化甲醇從兩個方面凈化
1)脫除對甲醇合成不利的雜質
例如硫化物類雜質,工業生產甲醇要求進入反應塔的硫含量需小于0.2PPm,脫硫方法有干法和濕法。
2)調節原料氣的組成
氫氣和氮氣需要調配成合成甲醇所需的比例,調節方法有兩種:第一種方法是把原料氣體中含量過高的一氧化碳通過蒸汽部分轉換方法獲得更多的氫氣。第二種方法是把原料氣體中含量過高二氧化碳通過溶液吸收方法脫碳。
壓縮
通過壓縮機將凈化后的合成氣壓縮成合成甲醇所需的壓力,高壓法需要25-30MPa的壓力,中壓法需要10-15MPa的壓力,低壓法需要5MPa的壓力。
合成
通過催化劑在不同壓力溫度下合成甲醇,因為在合成甲醇中不可避免產生一些副反應,所以合成的產品是甲醇,水以及其他的有機雜質混合物,即本環節生產的甲醇屬于粗甲醇。
精餾
在上一環節的合成的粗甲醇里面包含的水和其他的有機雜質需要除去,我們可通過精餾法除去雜質,值得注意的是經過精餾后的甲醇仍然會含有少量的水和其他有機物雜質。
當前工業上精餾甲醇采用兩塔流程和三塔流程,兩塔流程已經可以精餾出純度很高的甲醇,但是能耗大,三塔流程將以往的主精餾塔分為加壓精餾塔和常壓精餾塔,將加壓精餾塔塔頂出來的甲醇蒸汽作為常壓精餾塔的熱源,降低了蒸汽消耗,通常情況下可降低能耗30%。

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