焦炉气制甲醇培训材料已审版 精品.docx
《焦炉气制甲醇培训材料已审版 精品.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《焦炉气制甲醇培训材料已审版 精品.docx（247页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
焦炉气制甲醇培训材料已审版精品
甲醇生产基础知识
操作技术问答
内蒙古庆华环保化学品有限责任公司
2006.11.8
前言
甲醇是碳一化学的支柱产品，是重要的化工原料。
碳一化学工业是指分子中含有一个碳原子的化合物（如CO、CO2、CH4、CH3OH、HCOOH、HCN）及其衍生体系为原料，以有机合成化学和催化化学为手段制造有机化工产品的化学工业的总称。
固体原料煤炭，液体原料石脑油和渣油，气体原料天然气、油田气、焦炉气经部分氧化法或蒸汽转化法制得合成气，合成气的主要成份是CO和H2,CO加氢可制得甲醇，这就构成了碳一化工的基本原料。
由于甲醇化学性质活泼，能生产有广泛用途的甲醇系列产品，世界各国都把甲醇作为碳一化学工业的重要研究领域。
甲醇已成为新一代能源和重要的化工原料，生产一系列深加工产品，并成为碳一化工的突破口。
今后，在世界石油资源紧缺的情况下，以煤为原料生产甲醇就有希望成为替代石油的洁净燃料、化工原料和二次能源。
编写本书主要有如下特点：
1.针对庆华煤化有限公司焦炉气制甲醇工艺，从甲醇合成、甲烷转化、焦炉气精脱硫、甲醇精馏的基本原料入手，着重介绍焦炉气制甲醇的生产特点。
2.为便于操作工阅读，部分章节以问答形式，阐述甲醇生产的特点、原理及基本操作。
3.从焦炉气制甲醇原料气的精制、转化、合成、精馏等工序，分别讲述生产原理、工艺流程、主要设备选型、操作方法及安全卫生等。
我们编写本书的出发点在于：
给初涉甲醇生产的操作人员及工程技术人员给予一定的启发及引导，并希望从中得到有益知识，且有助于上述人员技术水平的提高。
但由于编者经验及时间有限，疏忽及遗漏之处在所难免、望读者给予指正，以励共勉。
甲醇项目部
2006-11-11
目录
第1章甲醇、甲醇工艺发展概况8
1.1甲醇8
1.1.1甲醇的性质9
1.2甲醇的用途和市场需求13
1.2.1用途13
1.2.2市场需求15
1.3国内、外生产现状18
1.3.1国外生产技术概况18
1.3.2国内生产技术概况19
1.3.3国内、外甲醇生产技术的发展特点20
1.4甲醇合成催化剂22
1.4.1甲醇合成催化剂22
1.4.2反应机理23
1.5甲醇合成工艺25
1.5.1操作条件26
1.5.2工艺流程27
1.6甲醇合成反应器29
1.6.1低压甲醇合成反应器的技术要求29
1.6.2Lurgi公司管壳型甲醇合成反应器29
1.6.3ICI公司多段冷激型甲醇合成反应器29
1.6.4MHI/MGC管壳-冷管复合型甲醇合成反应器30
1.6.5Topsøe径向流动甲醇合成反应器30
1.6.6MRF多段径向流动甲醇合成反应器30
1.6.7Linde公司等温型甲醇合成反应器30
1.6.8国外低压甲醇合成反应器发展趋势31
第2章甲醇生产基础知识32
2.1甲醇合成的基础知识32
2.1.1合成甲醇的化学反应32
2.1.2一氧化碳与氢气合成甲醇反应热的计算32
2.1.3合成甲醇的平衡常数33
2.1.4温度对甲醇合成反应的影响33
2.1.5压力对甲醇合成反应的影响33
2.1.6空速对甲醇合成反应的影响34
2.1.7碳氢比的控制对甲醇合成反应的影响34
2.1.8惰性气体含量对甲醇合成反应的影响34
2.1.9二氧化碳含量对甲醇合成反应的影响35
2.1.10入塔甲醇含量对甲醇合成反应的影响35
2.1.11氨进入甲醇合成系统的危害35
2.1.12石蜡类烷烃的生成与危害36
2.1.13甲醇合成催化剂对原料气净化的要求36
2.2甲烷转化基础知识36
2.2.1甲烷部分氧化（POM）36
2.2.2甲烷转化的化学反应37
2.2.3甲烷部分氧化制合成气反应的平衡常数37
2.2.4甲烷部分氧化制合成气的反应机理38
2.2.5催化剂积炭研究39
2.2.6催化剂40
2.3甲醇精馏的基础知识40
2.3.1粗甲醇精馏的意义40
2.3.2有关基本概念40
2.3.3精馏的分类及应用：
46
2.3.4.精馏操作的影响因素47
2.3.5.开车前的准备工作、开车及停车55
2.3.6.产品精甲醇的质量控制63
2.4干法脱硫基础知识65
2.4.1铁钼触媒及镍钼触媒对有机硫及烯烃的加氢转化反应65
2.4.2氧化锰对H2S的吸收反应66
2.4.3氧化锌对H2S的吸收反应66
第3章焦炉气合成甲醇67
3.1焦炉气合成甲醇工艺概述67
3.2工艺技术方案的比较和选择69
3.2.1焦炉气的压缩69
3.2.2加压脱硫69
3.2.3甲烷转化70
3.2.4合成气压缩70
3.2.5粗甲醇的甲醇合成71
3.2.6甲醇精馏72
3.2.7空分72
3.3工艺流程和消耗定额72
3.3.1焦炉气压缩72
3.3.2精脱硫73
3.3.3甲烷转化75
3.3.4合成气压缩78
3.3.5甲醇合成79
3.3.6粗甲醇的精馏82
第4章甲醇生产操作86
一、粗甲醇的合成86
4.1正常生产控制86
4.2甲醇合成原始试车87
4.3甲醇系统正常开、停车、异常情况调节及事故状态处理92
4.4甲醇合成联醇工艺正常开车、停车99
4.5甲醇合成联醇工艺的紧急停车100
4.1精馏工序的正常操作103
4.1开车准备111
4.3.1预精馏塔的停车114
4.4紧急停车115
4.5常见故障处理116
4.6泵的开、停车操作118
4.7工艺技术指标121
附：
甲醇中毒机理及防护122
第5章焦炉气制甲醇生产技术问答124
（一）气体的压缩124
1、活塞式压缩机的工作原理是什么？
124
2、活塞式往复压缩机的工作过程是怎样的？
124
3、活塞式压缩机的作用？
124
4、如何表示压缩机的压缩功？
125
5、压缩机的示功图是什么样式的？
125
6、气体压缩过程分几类？
各类压缩功耗情况怎样？
125
7、采用多级压缩的原因是什么？
单级压缩有什么缺点？
多极压缩有什么缺点？
125
8、在实际生产中，影响压缩机能力的因素有哪些？
126
9、离心式压缩机的工作原理？
126
10、焦炉气制甲醇合成气压缩机工艺流程？
126
（二）原料气的精制127
1、脱除原料气中硫化物的方法有哪些?
127
2、干法脱硫和湿法脱硫各有什么特点?
128
3、精脱硫剂的装填要点是什么？
128
4、如何处理废精脱硫剂?
128
5、如何保证精脱硫剂的使用寿命?
129
6．精脱硫剂有几个品种与型号，性能和机理怎样?
如何选用?
129
7、怎样理解硫容的概念？
活性炭（或氧化铁）精脱硫剂与普通活性炭（或氧化铁）有哪些区别？
130
8、为什么铜基催化剂特别重视脱除微量氯?
130
9、脱除微量氯的原理。
131
10、脱除微量氯的操作要点是什么?
131
11、制甲醇气脱氯要求的指标。
132
12、脱微量氯的主要设备和结构如何?
132
12、脱氯剂的主要型号和品种。
132
13、脱氯剂的装卸方法和要点是什么?
133
（三）、粗甲醇的合成133
1、写出甲醇合成反应的反应方程式，并说明其特点。
133
2、甲醇合成催化剂成分有哪些?
各起什么作用?
使该种催化剂中毒的物质主要有哪些?
133
3、高氢快速还原法分为哪四个阶段?
133
4、简述联醇工艺的特点。
134
5、入甲醇合成塔的原料气成分有哪些?
指标是多少?
134
6、铜基催化剂的高氢还原方法有何特点?
134
7、为什么甲醇合成塔热点温度要尽可能维持的低一些?
温度高会产生下述后果：
134
8、催化床同水平径向截面上为什么出现温度差？
对生产有何影响?
操作中如何防止?
如已出现同平面温差，应采取何措施消除?
134
9、什么是空间速度?
决定空间速度有哪些条件?
135
10、写出粗醇工艺指标（联醇）135
11、什么叫带液?
带液有哪几种情况，有何危害?
135
12、什么叫跨温?
跨温有哪些原因?
135
13、水冷器温度高、低对甲醇合成有何影响?
135
14、合成塔压差过大由何引起?
136
15、水冷器列管堵塞的原因是什么?
136
16、合成塔四路进气阀的作用是什么?
136
17、合成塔正常操作时，应防止和注意些什么?
136
18、合成塔触媒层温度急剧下降的原因有哪些?
如何处理?
137
19、合成塔出口温度低是什么原因?
137
20、塔压差与系统压差有何区别?
137
21、中间贮槽压力猛涨的原因?
处理方法?
137
22、合成塔轴向温差大是什么原因造成？
137
23、何谓热点温度?
为什么要控制热点温度?
138
24、热点温度为什么会下移?
138
25、电炉炉丝夹板和瓷珠的作用?
138
26、为什么联醇生产选用铜基触媒?
138
27、触媒还原反应的特点是什么138
28、触媒还原为什么要分层?
139
29、为什么升温还原在110℃前应尽量多出水?
139
30、触媒层中的零米温度是指什么?
139
31、如何判断还原后催化剂活性的好坏?
还原后转化率低，是否一定是活性不好?
139
32、水冷器后温度高有什么危害?
如何处理?
139
33、系统置换，为什么采用间断加压放空?
与连续置换有什么区别?
140
34、升温还原时，放水时呈兰色是什么原?
如何控制?
140
35、在升温还原至220℃后，放出的水为什么有粗醇气味?
140
36、如何延长触媒的使用寿命?
140
37、甲醇合成反应过程的步骤有几步?
140
38、触媒升温还原时，贯彻“三低”、“三稳”、“三不”的原则是什么?
141
39、联醇生产流程的缺点有那些?
141
40、联醇生产中最突出的问题是什么?
141
41、影响铜基催化剂寿命的因素主要有哪些?
141
42、铜基催论剂由哪国研制，启用何年?
141
43、开停塔前后，液位计注意哪些事项?
142
44、如何判断水洗塔液位的真假?
142
45、液位计失灵时，根据那些条件操作?
142
46、去中间贮槽的压力突然上涨，安全伐跳如何处理?
142
47、影响分离器的分离因素有哪些?
142
48、如何延长排放阀的使用寿命?
142
49、合成塔紧急停塔时，如何操作?
143
50、液位计在大修开车投产前应做哪些工作?
143
51、为什么要控制甲醇中间贮槽液位?
143
52、为什要控制中间贮槽弛放气流量?
143
53、造成中间贮槽压力突然猛涨是什么原因?
143
54、分离器有几种型式?
143
55、系统置换前必须具备的条件是什么?
144
56、叙述联醇触媒的升温还原过程。
144
57、触媒的升温还原过程需注意哪些事项?
145
58、浮筒液位计如何吹除?
145
59、高压水泵如何投用?
145
（四）、甲醇精醇部分146
1、精馏的目的（为什么要进行精馏）?
146
2、粗醇中的主要杂质有哪些?
在精馏过程中如何脱除?
146
3、精甲醇的生产原理146
4、为什么予塔的工作效率往往在主塔中反映出来?
146
5、予后醇有哪些指标，各是多少，控制予后比重有何意义。
146
6、为什么要控制予塔冷凝放空温度?
147
7、予塔冷凝放空温度一般控制在多少?
温度过低或过高有何不利影响?
147
8、能否用稀醇水量来调节予塔液位?
为什么?
147
9、什么情况下向予塔加稀醇水，加入量控制范围如何?
147
10、如何调节予后比重?
147
1l、什么叫回流比?
主予塔回流比应控制在多少为好?
147
12、予塔和主塔的物料平衡，操作中怎样来大致保持?
147
13、操作中予塔液位保持较高，主塔液位保持较低，为什么?
148
14、予塔进料位置如何确定?
主塔呢?
148
15、为什么主塔底温度要控制在104—115℃之间？
148
16、为什么要采异丁基油，采出过少有何危害?
148
17、怎样确定主塔采出板位置?
148
18、排放残液有何要求?
148
19、予塔中为什么要加碱?
148
20、简述加碱流程149
21、为什么予塔从上进料，主塔从下进料?
149
22、双塔精馏中为什么要控制6板、26板温度?
指标为多少?
149
23、双塔精馏中主塔顶压力高说明什么?
149
24、雾沫夹带引起原因?
如何如理?
149
25、什么叫淹塔?
如何处理?
149
26、残液中CHaOH过高的原因?
处理方法150
27、主回流比过大，过小说明什么?
如何改变操作?
150
28、什么叫做水溶性，影响因素，如何处理?
150
29、什么是氧化值，氧化值的高和低说明什么?
怎样来调节氧化值。
151
30、主、予塔放空管着火能否采取停车措施来处理?
为什么?
正确处理方法?
151
31、正常交接班时，主要检查项目有哪些?
151
32、双塔精馏中第26、36、54层温度上升，未及时发现，会引起什么结果?
应如何处理?
151
33、影响回流比的因素是什么?
如何调节回流比?
151
34、什么叫“采空”?
采空以后如何调节?
为什么如此调节?
152
35、为什么粗醇进料温度由35℃提高到50一60℃后，予塔顶部及各点温度略为下降?
152
36、精醇工段突然停蒸汽时，应如何处理?
152
37、突然停仪表空气时怎样处理?
152
38、影响塔底温度的因素有哪些?
152
39、计量槽中甲醇不合格，大量返回粗醇槽会发生什么情况?
153
40、双塔精馏中主、予塔进料塔板高度的选择依据是什么?
153
41、什么叫跨温?
主塔跨温由什么引起，有何危害?
153
42、如予塔顶及各板温度偏高，如何处理?
153
43、精醇岗位操作应注意些什么?
154
44、年产2万吨精甲醇装置每小时向造气排放多少吨废水（残液）？
154
45、精醇系统需要检修怎样处理?
154
46、突然停水，该如何处理?
154
47、突然停电，应如何处理?
155
48、怎样保证主塔回流液质量?
155
49、如何保证预塔回流液质量?
155
50、碱液加入量多少有何危害?
155
51、在萃取过程中，如何才能达到良好萃取效果?
155
52、用蒸汽加热甲醇时注意什么?
156
53、蒸汽压力或高或低有何影响?
如何处理?
156
54、操作中预塔底液位偏低，原因是什么，如何处理？
156
55、水封槽放空量过大喷醇是因为什么?
如何处理?
156
56、回流液槽满，冷凝器发生水击可能是由何而引起，如何处理?
156
57、回流泵打不起量的原因是什么?
如何处理?
157
58、物料贮槽着火该怎样处理?
157
59、予塔入料困难因何引起?
如何处理?
157
60、冬季短期停车应注意些什么？
158
61、如何判断煮沸器漏及处理方法158
62、影响塔底压力变化原因是什么?
怎样调节?
158
64、影响甲醇成品质量因素是什么?
158
65、旋涡泵如何起动?
158
66、如何停旋涡泵?
159
67、什么叫沸程?
159
68、说出残液泵作用?
159
69、予塔油水分离器的作用是什么?
159
70、板式换热器在使用中应注意些什么?
159
71、停车时，换热器应如何处理?
159
72、板式换热器主要故障有哪些?
如何检查160
73、转子流量计的主要用途：
160
74、转子流量计在安装过程中应注意什么?
160
75、使用转子流量计时应注意什么?
160
第6章甲醇生产安全及相关知识161
1、甲醇生产安全技术有何特殊性?
161
2、甲醇生产应该有些什么防爆措施?
161
3、简述甲醇生产的防火措施161
4、甲醇生产中有哪些主要有毒、有害物质?
162
5、简述甲醇的中毒和急救措施。
162
6、固定动火区必须具备哪些条件？
163
7、在什么情况下需办理（用火证）？
163
8、在什么情况下需办理（动火许可证）？
163
9、动火置换用气体有哪些？
置换合格的标准是什么？
163
10、化工厂常见的有毒气体在车间内允许的最高浓度是多少？
应如何保证不超标？
164
11、一氧化碳中毒的症状如何？
应如何急救？
164
12、何为化工压力容器？
压力容器是如何分类的？
165
第1章甲醇、甲醇工艺发展概况
1.1甲醇
甲醇是极为重要的有机化工原料和洁净液体燃料，是碳一化工的基础产品。
甲醇化工是化学工业的一个重要分子。
固体原料煤炭、液体原料石脑油和渣油、气体原料天然气和油田气或煤层气等经部分氧化法或蒸汽转化法制得合成气。
合成气的主要成分是一氧化碳和氢气。
一氧化碳加氢可制得甲醇，这就构成了碳一化工的基本原料。
由于甲醇的生产工艺简单，反应条件温和，技术容易突破，甲醇及其衍生物有着广泛的用途，世界各国都把甲醇作为碳一化工的重要研究领域。
现在甲醇已成为新一代能源的重要起始原料，生产一系列深度加工产品，并成为碳一化工的突破口。
在世界能源紧缺以及清洁能源、环保需求的情况下，以煤为原料生产甲醇，甲醇就有希望成为替代石油的清洁燃料、化工原料与二次能源。
1.1.1甲醇的性质
1.1.1.1甲醇的物理性质
甲醇是最简单的饱和醇，分子式CH3OH，相对分子量32.04，常压沸点64.7℃，常温常压下是无色透明、略带乙醇香味的挥发性液体。
甲醇与水互溶，在汽油中有较大溶解度。
甲醇剧毒，易燃烧，其蒸气与空气的混合物在一定范围内会发生爆炸，爆炸极限为6%-36.5%（体积分数）。
甲醇的主要物理性质见表1-1。
甲醇的饱和蒸气压、密度见表1-2。
甲醇与水无限互溶，甲醇水溶液的密度随着温度的升高而降低，也随着甲醇的浓度增加而降低，甲醇水溶液的沸点随着甲醇浓度增加而降低。
甲醇可与许多有机化合物按任意比例混合，并与其中100多种有机化合物形成共沸混合物。
见表（1-3）许多共沸物的沸点与甲醇的沸点相近，在精馏粗甲醇时，可以蒸馏出以下混合物来。
表1-1甲醇的主要物理性质
性质
数值
性质
数值
冰点/℃
沸点/℃
自燃点/℃
闪点/℃
开杯法
闭杯法
临界温度/℃
临界压力/MPa
临界体积/（ml/mol）
临界压缩分子（在PV=znRT中）
25℃蒸气压Kpa
25℃下密度（g/cm3）
-97.68
64.70
470
16.0
12.0
239.4
8.096
118
0.224
16.96
0.7866
25℃下生成热（液体）（kJ/mol）
25℃下生成自由能（液体）（kJ/mol）
25℃下燃烧热（液体）（kJ/mol）
熔融热/（kJ/mol）
沸点下汽化热/（kJ/mol）
25℃下蒸气热容/[J/（g.K）
25℃下液体热容/（kJ/mol）
表面张力/（mN/m）
折射率（n20D）
25℃下液体液体黏度/mPa.s
25℃下介热常数
25℃下导热系数/[W/（m.K）
-239.03
-166.81
726.09
3.300
36.173
1.370
2.533
22.6
1.3284
0.541
32.7
0.202
相对密度（d20D）
0.7913
在空气中爆炸极限（体积分数）/%
上限
下限
6.0
36.5
表1-2甲醇的饱和蒸气压和密度
温度/℃
蒸气压/Pa
密度/（kg/m3）
温度/℃
蒸气压/Pa
密度/（kg/m3）
-97.71
-90
-70
-50
-30
-10
0
10
20
30
40
50
60
0.1887
0.6319
9.212
8.043×10
4.778×102
2.114×103
4.065×103
7.432×103
1.299×104
2.180×104
3.529×104
5.531×104
8.414×104
2412×102
7521×10
5722
719.5
131.8
32.13
17.29
9.767
5.757
3.525
2.231
1.457
0.9771
70
80
90
100
110
130
150
170
190
210
230
239.5
1.246×105
1.801×105
2.546×105
3.524×105
4.790×105
8.376×105
1.384×106
2.186×106
3.308×106
4.832×106
6.882×106
8.103×106
0.6717
0.4722
0.3383
0.2475
0.1838
0.1063
0.06404
0.03938
0.02420
0.01427
0.007538
0.00364
表1-3甲醇有机化合物共沸物组成与沸点
化合物
沸点/℃
共沸物
共沸点/℃
甲醇浓度/%
丙酮CH3COCH3
醋酸甲酯CH3COOCH3
甲酸乙酯HCOOC2H5
丁酮CH3COC2H5
丙酸甲酯C2H5COOCH3
甲酸丙酯HCOOC3H7
二甲醚（CH3）2O
乙醛缩二甲酯CH3CH（OCH3）2
乙基丙烯酸酯CH2=CHCOOC2H5
甲酸异丁酯HCOOC4H9
环乙烷C6H12
二甲醚（C3H7）2O
碳酸二甲酯（CH3O）2CO
56.4
57.0
54.1
79.6
79.8
80.9
38.9
64.3
43.1
97.9
80.8
90.4
90.5
55.7
54.0
50.9
63.5
62.4
61.9
38.8
57.5
64.5
64.6
54.2
63.8
80.0
12.0
19.0
16.0
70.0
4.7
50.2
10.0
24.2
84.4
95.0
61.0
72.0
70.0
1.1.1.2甲醇的化学性质
在甲醇的分子结构中含有一个甲基与一个羟基，因为它含有羟基，所以具有醇类的典型反应；又因它含有甲基，所以又能进行甲基化反应。
甲醇可以与一系列物质反应，所以甲醇在工业上有着十分广泛的应用。
⑴甲醇氧化，生成甲醛、甲酸。
甲醇在空气中可被氧化为甲醛，然后被氧化为甲酸。
CH3OH+1/2O2→HCHO+H20（1-1）
HCHO+1/2O2→HCOOH（1-2）
甲醇在600-700℃通过浮石银催化剂或其他固体催化剂，如铜、五氧化二钒等，可直接氧化为甲醛。
⑵甲醇氨化，生成甲胺，将甲醇与氨以一定比例混合，在370-420℃、5.0-20.0MPa压力下，以活性氧化铝为催化剂进行反应，可以得到一甲胺、二甲胺及三甲胺的混合物，再经精馏，可以得到一、二或三甲胺产品。
CH3OH+NH3→CH3NH2+H2O（1-3）
2CH3OH+NH3→（CH3）2NH+2H2O（1-4）
3CH3OH+NH3→（CH3）3N+3H2O（1-5）
升级会员 