甲醇合成实习报告.docx

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甲醇合成实习报告

第一章绪论

1.1苏里格天然气化工有限公司概况

鄂尔多斯市乌审旗境内有丰富的天然气资源,在乌审旗乌审召地区发现了我国最大的世界级整装气田---苏里格气田,该气田已探明天然气储量5.336亿立方米,预测天然气储量在7.000亿立方米以上.

内蒙古苏里格天然气化工有限公司是以天然气化工为主业的现代化工企业，由内蒙古远兴能源股份有限公司、内蒙古博源控股集团有限公司和内蒙古中煤蒙大新能源化工基地开发有限公司共同投资设立，注册资本3亿元。

苏里格天然气化工有限公司是国家“十五”期间内蒙古自治区规划建设的新型能源化工基地。

公司年产18万吨甲醇装置于2003年11月建成投产，该项目是鄂尔多斯市化工由天然碱向天然气、由无机化工向有机化工进军的先锋项目，也是内蒙古第一个以天然气为原料的生产工业精甲醇项目，工艺技术和主体设备从日本三菱瓦斯珠式会社（MGC）引进后，又融入了国内开发的补碳技术和对精馏工序的两塔改造成新型规整填料塔，使装置能力由引进时的120Kt/a扩大到180Kt/a，同时还配置了集散控制操作系统（DCS）且兼有可编程控制系统（PLC），使工艺装备及水平得到进一步提升。

同时，实施了对合成装置甲醇分离系统的改造，使合成反应转化率、原料利用率得到提高，并进一步回收利用了富余的氧、液、氮等资源，成为国内第一套最大的单系列甲醇生产装置。

全厂分为转化、压缩、合成、精馏（罐区）、补碳、循环水、电气、脱盐水、开工锅炉、空氮站、装车台、中控分析室12个工序，生产特点是有毒有害、易燃易爆、高温高压、连续性强的作业。

2007年，公司成功实施了150Kt/a甲醇扩能技改项目，使装置生产能力达到330Kt/a，达到了增产增效，节能降耗的目的。

公司生产经营的精甲醇产品被国家科技部列为"国家重点新产品计划"。

产品指标符合GB338-2004，甲醇精度可达99.99%，可广泛应用于生产甲醛、甲胺、丙烯酸甲酯、醋酸、碳酸二甲酯等；还用在农药、医药、染料、塑料、合成纤维等工业当中。

甲醇经生物发酵生成甲醇蛋白，用作饲料添加剂。

可直接用作汽车、发电站的燃料，也可与汽油掺合使用或转化为汽油。

经过多年来的诚信经营，已覆盖华东、华南、华北等广大地区的市场，与国内著名的甲醇下游产品生产企业建立了长期稳定的甲醇供需战略合作关系。

其优质的甲醇产品在国内市场中的份额不断得到提升，并在市场上已经形成品牌优势。

公司组织机构健全，组织结构合理。

目前已按照现代企业制度要求，建立了全新的运作机制，创建了具有自身特色的企业管理模式，拥有一支业务精、素质高、年轻化的员工队伍，全公司现有员工160人，其中大专以上学历的工程技术人员占职工总数的30%，为公司技术创新提供了人力保证和智力支持。

装置自动化程度高，操作人员少，是国内同行业中劳动生产率最高的企业之一。

1.2苏里格天然气化工有限公司安全制度及管理模式

苏天化以“安全第一，预防为主，综合治理”安全管理的思想为指导，确保安全生产，防止所有意外事故发生，避免人员伤亡和财产损失，保证作业人员的身体健康和减少环境污染，创造安全，卫生，舒适的劳动条件，使装置安全，稳定，连续，满负荷，长周期得以运行。

1.2.1苏里格天然气化工有限公司管理规定

1.牢固树立安全第一的观念，把“安全第一，预防为主”的方针落实到工作中，杜绝违章作业，违章指挥，违章操作。

2.严格执行运行、操作、检修规程，严格控制工艺指标、产品参数和技术要素，坚守岗位、精心操作、加强巡检，严防设备超温、超压、超速、超负荷运行。

3.新入厂人员，实习培训人员及临时工必须进行三级（公司、车间、班组）安全教育；岗位操作工必须经安全知识和操作技术考试合格并持有安全作业证后，方可上岗。

4.加强安全基础工作，建立健全每个岗位职工的安全技术档案。

5.上岗人员必须穿戴好劳动保护用品，不准穿裙子、高跟鞋和带铁钉鞋。

6.严格执行厂内不准吸烟制度和可燃气体分析制度，动火时要办理动火作业票。

7.消防、防护器材齐全，时刻处于备用状态，不准擅自挪用，岗位操作人员必须掌握各种器材的使用方法和使用条件。

8.上班前和值班中不得饮酒，上班期间不准脱岗、串岗、聚岗、睡岗，不做与生产无关的事。

9.搞好安全文明生产，保持仪器、设备及其辅助设施、管线的卫生清洁；保持环境清洁，做到窗明几净；确保安全畅通做到沟见底、轴见光、设备见本色。

10.发生事故时，会沉着处理，保护事故现场，无关人员一律撤离现场。

11.公司设安全主管、安全员，班组设简直安全员，组织开展好安全日活动。

12.事故处理坚持“三不放过”的原则。

1.2.2车间生产管理组织形式和管理机制

苏里格天然气化工有限公司安全生产管理网络图：

安全部经理

健康安全部经理消防队长消防队班长消防员

专职安全员消防队安员

主管会计

财务部经理税务会计

出纳会计

工艺工程师分析安全员

质量技术部经理质量环保主任环保员、成品分析、化验员

仪表主任工程师

总管工艺工程师

经安副总调度长班组长主操、副操

理全生产运行部经理系统工程师组安全员

生仪表工程师仪表维护员、仪表安全员

产空分技术员保运队长

副设备主任工程师设备员保运队安全员

总电气工程师电气维修、电气安全员

经成绩考核统计员

经企业部经理信息主管

商务管理员

健康安全部经理综合管理主管文秘、党工员干事、档案员

人力资源管理员

第二章产品甲醇及副产物

2.1甲醇的物理化学属性

醇是由烃基和羟基两部分组成。

按烃基的类型，醇可分为饱和醇、不饱和醇、脂环醇和芳香醇。

按醇分子中所含羟基的数目可分为一元醇、二元醇和三元醇。

二元醇以上统称多元醇。

甲醇是有机物醇类中最简单的一元饱和醇。

甲醇是一种无色、透明、易燃、易挥发的有毒液体，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（100mmHg21.2℃），蒸气与空气混合物爆炸极限为6.0%-36.5%（体积）。

能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃和许多其他有机溶剂相混溶，遇热、明火或氧化剂易燃烧。

甲醇燃烧时无烟，火焰呈蓝色。

甲醇化学性质较活泼，具有脂肪族伯醇的一般性质，能发生氧化、酯化、羰基化等化学反应，其连有羟基的碳原子上的三个氢原子均可被一一氧化，或脱氢生成甲醛，再氧化成甲酸，甲酸氧化的最终产物是二氧化碳和水。

甲醇不具酸性，同时其分子组成虽有能作为碱性特征的羟基，但也不呈碱性，对酚酞及石蕊均呈中性。

试剂甲醇常密封保存在棕色瓶中置于较冷处。

甲醇经呼吸道、胃肠道和皮肤吸收可致人中毒。

甲醇的健康危害主要是对中枢神经系统有麻醉作用；对视神经和视网膜有特殊选择作用，引起病变；可致代谢性酸中毒。

空气中常规允许浓度为5mg/m3。

甲醇工业废水经处理才能排放，处理后的甲醇允许含量不应大于200mg/L。

在有甲醇蒸汽的现场短时间工作时，要配戴防毒面具、橡皮手套、防护眼镜等安全用具。

包装容器应有“易燃液体”、“有毒品”等危险品标志。

2.2甲醇的用途以及相关副产品

甲醇主要用于制造甲醛和农药（杀虫剂、杀虫螨）、医药（磺胺类、合霉素类）等的原料、合成对苯二甲酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯的原料之一、醋酸、氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等多种有机产品。

等，并用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。

甲醇制二甲醚（DME）

副产品为杂醇油，杂醇油是碳原子数大于2的脂肪族醇类的统称。

高级醇俗称杂醇油，是具有三个碳链以上的一价醇类，无色至黄色油状液体。

有特殊臭味和毒性。

相对密度0.811～0.832（20/20℃）。

主要含有异戊醇、丁醇、丙醇和庚醇等。

可用作溶剂。

还可用作燃料、浮选剂等。

用作香料、增塑剂及油漆等。

第三章甲醇合成与精馏工艺流程及特点

3.1甲醇合成工艺

3.1.1甲醇合成工艺流程

甲醇合成主副反应

主反应CO+2H2=CH3OH102.37kJ/mol

（1）

CO2+3H2=CH3OH+H2O

（2）

副反应2CO+4H2=（CH3）2O+H2O200.39kJ/mol（3）

CO+3H2=CH4+H2O152.69kJ/mol（4）

4CO+8H2=C4H9OH+3H2O49.62kJ/mol（5）

CO2+H2=CO+H2O―42.92kJ/mol（6）

合成气经压缩机（BC-301/302）二段压缩后和循环气汇合，经循环段压缩到6.93MP送合成环路。

从循环机来的6.93MPa的合成气进入入塔气预热器（BE-401）壳程与管程的出塔反应气相换热，使预热后的合成气达到210℃~230℃进入甲醇合成塔（BR-401）。

在合成塔中，合成气在催化剂的作用下部分合成气反应生成甲醇，并放出大量反应热，反应热大部分被催化剂层中的冷却水管移走。

出塔的高温反应气进入入塔气预热器（BE-401）管程，再进入甲醇水冷却器（BE-402）管程，被壳程的循环冷却水冷却至40℃以下。

由于温度的降低，反应气中的甲醇、水及付产物被冷凝下来形成粗甲醇液滴，该混合气随后进入甲醇分离器（BS-401）中，粗甲醇被分离并集聚在二段高效分离器底部，通过液位控制阀送入甲醇闪蒸槽（BV-402）中，压力降至0.5MPa。

闪蒸后的粗甲醇靠自身压力压往粗甲醇贮槽BV-601或送精馏予塔BD-501。

闪蒸气送转化燃料管线或放空。

分离粗甲醇后的反应气称循环气送循环机进口，为防环路中隋性气体累积，排放部分循环气以降低环路中的隋性气。

排放的循环气称驰放气，去回收氢装置。

从合成塔（BR-401）出来的过热冷却水进入合成汽包（BV-401）以产生中压蒸汽，脱除过热的冷却水再由热水循环泵（BP-261A/B）打入合成塔冷却水管去移走催化剂层的反应热。

3.1.2甲醇合成工艺流程示意图

3.2甲醇精馏工艺

3.2.1甲醇精馏工艺流程

精馏工序是将由合成工序产生的粗甲醇精馏制成纯度达99.9%以上精甲醇装置。

从合成工序得到的粗甲醇中含有多种不纯物，其中主要为水，其它为高醇、高烃、醚等。

本工序设预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔3台精馏塔，通过精馏操作除去不纯物而得到符合国家标准的精甲醇。

精馏是将合成400B工序通过合成闪蒸槽0.5Mpa自身压力送来的32m3/h含80％CH3OH以上粗甲醇，经过粗甲醇一、二级粗甲醇预热器（BE-501A﹑BE-501B）预热至65℃进入预精馏塔（BD-501）,通过预精馏除去轻组分杂质,BD-501塔釜温度由3K蒸汽再沸器（BE-504B）和转化100工序送来的转化气RG再沸器（BE-504A）预热至70℃时,塔顶由预塔一级冷却器（BE-502）和预塔排放冷却器（BE-503）冷却至40℃进入预塔回流槽（BV-501）,再经预塔回流泵（BP-501A／B）送入预塔回流。

其中通过BTV-501控制塔顶排放温度为45℃以便除去预塔轻组分杂质及不凝气体。

塔釜液由加压塔进料泵（BP-502A/B）送入加压塔（BD-502）进行加压精馏，用转化来的19K中压蒸汽通过BPIC-520阀减压至3K低压蒸汽再沸器（BE-505B）和转化气再沸器（BE-505A）进行升温至塔釜温度137℃，压力0.8Mpa,塔釜液通过自身压力送入常压塔，塔顶通过BE-508冷却进入加压塔回流槽（BV-507）,从回流槽出口经过产品冷却器（BE-507）冷却分析合格后采出部分精甲醇去成品储罐（TK-701A/B）,其余经回流液冷却器（BE-506）冷却后去加压塔回流。

常压塔利用加压塔塔顶热源作为常压塔（BD-503）塔釜再沸器（BE-508）热源给常压塔塔釜加热至110℃进行常压精馏，通过塔顶冷却器（BE-510）冷却至40℃进入常压塔回流槽（BV-509）经过回流泵（BP-508A/B）出口，采取部分回流去常压塔和部分作为精甲醇产品通过甲醇冷却器（BE-511）冷却至40℃采出至成品储罐（TK-701A/B）。

在常压塔第五层填料采出口作为杂醇油进行部分采出，经过杂醇油冷却器（BE-509）冷却采出去杂醇油储槽（BV-505）,经过杂醇油泵（BP-505A/B）送入杂醇油储罐（BV-602）.常压塔塔釜液由（LICA-509）控制经过粗甲醇一级预热器（BE-501II）冷却后去废液槽（BV-511）,由废液泵（BP-509A／B）经汽提塔进出口换热器（BE-513A/B/C）换热进入汽提塔通过通入100K蒸汽汽提换热，由塔顶回收产出19K中压蒸汽用于作为转化工艺蒸汽，塔釜液经冷却器（BE-514）冷却去循环水池作补充水回收。

为了中和粗甲醇中的有机酸等酸性组分，防止设备腐蚀。

在预精馏塔进料口设置加碱管线，将配碱罐（BV-502）中的先配制好的5%的NaOH通过（BP-503A/B）加入预塔，加碱量由预后甲醇的PH值分析数据确定,一般控制在7~9。

由转化来的转化气经给加压塔再沸器（BE-505A）预热后，去转化气一级分离器（BV-503A）进行气液分离气体再去给预塔再沸器（BE-504A）加热，由转化气旁路阀（BTV-502）调节预塔塔釜温度。

转化气经给（BE-504A）加热后去转化气二级分离器（BV-503B）进行气液分离气体返回转化工序，一二级转化气分离器冷凝液分别由BLV-503和BLV-502控制去粗甲醇二级预热器（BE-501B）,再经转化气冷凝液冷却器（BE-512）冷却后去转化工序除氧器（BV-102）作为锅炉给水补给用。

3.2.2甲醇精馏工艺流程图

第四章主要设备的结构、工作原理

4.1甲醇合成反应器

甲醇合成反应器是甲醇合成生产的核心设备，从操作，结构，材料及维修等诸方面考虑，甲醇合成反应器的基本要求如下

1在操作上要求催化床的温度易于控制，调节灵活，合成反应转化率高，催化剂生产强度大，能以较高位能回收反应热，床层中气体分布均匀，低压降。

2在结构上要求简单紧凑，高压空间利用率高，高压容器及内件无泄漏，催化剂装卸方便。

3在材料上要求具有抗羰基化物的生成及抗氢脆的能力、

4再制造，维修，运输，安装上要求方便。

甲醇合成反应是一个可逆的放热反应，反应热效应大，为是反应始终处于较高的速度下，必须及时移走这些热量，要移走热量，设计了各种冷却方式的合成塔内件，由单段到多段，有轴向流动到径轴及轴径向流动，以及各种冷管型，冷激型。

内件的改进使反应更接近最佳温度曲线，使能耗想降低方向发展，是催化剂在操作中充分发挥作用。

Lurgi公司设计的低压甲醇合成反应器是管壳式结构的装置，外形像一个列管式换热器，反应器见左图，催化剂装填在管内管外为4Mpa的沸腾水，反应气流经数千根反应管，反应放热，热量通过管壁传给沸腾水，使其气化，转变为同温度蒸汽管中心与沸水的温度差仅十余度，这类反应器的特点如下：

1床层内温度平稳除了进口处有有一定温升，一般从230升至255左右，大部分床层均处于250~255之间操作，温度变化小。

另一方面，由于传热面与床层体积比大，移热迅速，同时平面温差可忽略，有利于延长催化剂的寿命，并允许原料气中含较高的一氧化碳。

2能准确灵敏的控制反应温度床层温度通过调节汽包压力来控制，由于压力调节能准确控温，灵敏度高，并能适应系统负荷波动及原料气温度的改变。

3以较高位能回收反应热，反应热使沸腾水转化为4Mpa的中压蒸汽，可用于驱动循环机透平，热量利用合理。

4出口甲醇含量高其结果是使循环气量减少循环回路设备费用减少，循环机能耗减少。

由于气体每次通过反应器时转化率高，床层中不采用冷激这种移热手段，无气体反混，是催化剂利用率高，对于同样产量所需催化剂填量减少。

5设备紧凑，开工方便，不需另用电加热器开工，开工时可用壳程蒸汽加热。

6可基本避免石蜡等副产物的形成。

7避免羰基化物生成合成器换热器壳程内温度在120~180之间，壳程用了特殊材料衬里，使羰基化物生成量大大减少。

8压降小只带有两个截止阀和一个孔板。

4.2入塔气预热器

入塔预热器的作用是甲醇合成反应器的进出口气体热量互换，从而使进口气预热，出口气体冷却的换热设备，它是甲醇装置中一个关键换热设备，它的换热效果好坏直接关系到甲醇合成塔是否能正常运行，反应合成率的高低，该设备的特点如下：

1由于进出口气体温差大，进出口气体成分相同，内件按压差设计，大大减薄内件厚度，节约材料，同时降低了膨胀节的设计压力，所以可以采用国家标准管道式膨胀节，解决了温差补偿问题。

2设备高径比比正常值选的大，传热好，可节省材料。

3该换热设备式浮头式结构，但比的钩圈式浮头换热器结构简单，管板不兼作法兰。

4接管补偿采用整体补偿对接焊缝采用单u型剖口，大大减少了局部应力。

这种换热器由于直径较小，无法加人孔，因此当列管出现漏的情况，检修困难。

4.3水冷器

水冷器的作用，是用冷水迅速冷却合成塔的高温气体，经过冷去后，气体中甲醇和水蒸气冷凝成液体，冷凝量的多少，视气体冷却后的压力和温度而定，在

低压法合成甲醇时，冷却后气体的甲醇含量可达0.6高压法可小于0.1。

目前在甲醇装置上使用的水冷凝器主要有以下两种形式。

主要介绍列管式

列管式比较紧凑，占用场地小，传热效率好下图就是一种列管式冷凝器，通体承受低压，列管为小直径的高压管，两端为高压封头，气体有列管内通过，冷却水再管间与气体成交错逆向流动，这种冷凝器的结构比较复杂，同样存在不便清洗的缺点　在生产中，除定期用酸清洗之外，如将筒体制成活动连接的形式，则清洗就方便了。

4.4甲醇分离器

甲醇分离器的作用　是分离经过水冷凝器以后循环气中冷凝的液体甲醇，分离的液体从分离器底部减压后送粗甲醇槽下面介绍一种分离器的结构。

它由外筒和内体两大部分组成，筒体内径600ｍｍ，高4500ｍｍ的高压钢筒，外筒上有一高压上盖３，与筒体用螺栓连接，在高压筒体内焊有一个套筒，内件２由４层圆筒所组成，圆筒壁开有许多长方形孔，各层空的位置相错开，使气体流动时改变方向，圆筒固定在上面圆板上，圆板置于焊接在同内壁的圆环上，以螺栓相连接，圆板的中心有一个气体出口，带有液体甲醇颗粒的循环气，由筒体上部侧面进入，沿筒体及套筒曲环隙向下流动，当气体出环隙到达筒体中部时，流速降低很多，气体中颗粒较大的液体甲醇因重力作用而下降，气体即从内件最外层圆筒上的长方孔进入，顺次曲折流经第二，三，四层，由于气体不断改变方向，及与圆筒壁和长孔的撞击，则有更多的液滴被分离较小的液滴也会凝聚长大，沿着圆筒流下，最后气体从中心圆筒上部出去，在塔体上部侧面流出，分离下来的液体甲醇积存在下部，由底部排出口排出。

第五章三废处理

5.1废气的处理

产生少量有毒气体的实验应在通风橱内进行，通过排风设备将少量毒气排到室外,被空气稀释

产生大量有毒气体的实验必须具备吸收或处理装置。

如氮的氧化物、二氧化硫等酸性气体用碱液吸收.可燃性有机废液可于燃烧炉中通氧气完全燃烧。

5.2废液的处理

1、各实验室应配备储存废渣、废液的容器，实验所产生的对环境有污染的废渣和废液应分类倒入指定容器储存。

2、酸性、碱性废液按其化学性质，分别进行中和后处理。

使PH达到在6～9之间后排放。

3、有机物废液,集中后进行回收、转化、燃烧等处理。

4、尽量不使用或少使用含有重金属的化学试剂进行实验。

5.3废料的销毁

1、能够自然降解的有毒废物，集中深埋处理。

2、不溶于水的废弃化学药品禁止丢进废水管道中,必须集中到焚化炉焚烧或用化学方法处理成无害物。

3、碎玻璃和其他有棱角的锐利废料,不能丢进废纸篓内,要收集于特殊废品箱内处理。

收获与心得：

在苏里格天然气化工有限公司实习的二十天里，让我将多年来在书本上学习到的知识，与实际结合，理解的更加深刻。

为以后走上工作岗位打下了基础。

在这里，我看见了西瓜大的阀门，树木粗的管道，住宅楼高的精馏塔，所有在书上只有几厘米大小的设备都放大了无数倍。

现在在脑海里的不单单是课本上的条条框框的流程示意图，也不单单再是实验室里一米高的实验设备，而是更加具体更加清晰的流程，更加现实更加高大的工厂生产设备。

亲自去看清每一根管道来自哪里，去了哪里，看清哪根管道是水循环的，哪根又是运输产品的，看清每一个阀门的作用，了解到每一个设备的工作原理和作用，把书本上的知识更加实际的重新学习一遍，有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。

这此实习使我对天然气制甲醇的工艺流程有了全面实际的认识，为今后的工作做了充实的铺垫，在实习过程中所学到的东西是最大收获和财富，使我终身受益。

致谢：

在苏里格天然气化工有限公司实习的日子里，我要感谢我的知道老师张颖老师，虽然已经步入老年，可他每天依然和我们一起忍受着寒冷的天气，在实习现场，用他丰富的经验和学识指导我们。

我也要谢谢我的同学们，谢谢你们对我的照顾和帮助。

谢谢我们学院的领导们，可以给我们安排一次受益匪浅的实习，最后要谢谢苏格里天然气化工有限公司的领导和职工，他们尽全力帮助我们，为我们提供需要的资料，也给了我们很好的照顾。

参考文献：

[1]张颖、郝东升.化工工艺设计（第2版）.呼和浩特.内蒙古大学出版社.2005.12.221～331

[2]天津大学化工原理教研室编.化工原理（下）.天津：

天津大学出版社.1999.04

[3]刁玉玮等.化工设备机械基础.第5版.大连理工大学出版社,2003.

[4]华东理工大学化工原理教研室编.化工过程设备及设计.广州：

华南理工大学出版社.1996.02

[5]娄爱娟等.化工设计.第1版.华东理工大学出版社,2002