
甲醇生产工艺过程的安全措施分析.pdf
26页甲醇生产工艺过程的安全措施分析甲醇被大众所熟知,是因为其毒性工业酒精中大约含有4%的甲 醇,被不法分子当作食用酒精制作假酒,而被人饮用后,就会产生甲醇 中毒甲醇的致命剂量大约是70 毫升,酒中人饮用的最高限量为 o.lg/Kg 甲醇有较强的毒性,对人体的神经系统和血液系统影响 最大,它经消化道、呼吸道或皮肤摄入都会产生毒性反应,甲醇蒸气能 损害人的呼吸道粘膜和视力急性中毒症状有:头疼、恶心、胃痛、疲 倦、视力模糊以至失明, 继而呼吸困难, 最终导致呼吸中枢麻痹而死亡 慢性中毒反应为:眩晕、昏睡、头痛、耳鸣、视力减退、消化障碍甲 醇摄入量超过 4 克就会出现中毒反应,误服一小杯超过10 克就能造成 双目失明,饮入量大造成死亡致死量为30 毫升以上,甲醇在体内不 易排出 , 会发生蓄积,在体内氧化生成甲醛和甲酸也都有毒性在甲醇 生产工厂, 我国有关部门规定, 空气中允许甲醇浓度为50mg/m3 ,在有 甲醇气的现场工作须戴防毒面具,废水要处理后才能排放,允许含量小 于 200mg/L 甲醇的中毒机理是,甲醇经人体代谢产生甲醛和甲 酸(俗称蚁酸),然后对人体产生伤害常见的症状是,先是产生喝醉 的感觉,数小时后头痛,恶心,呕吐,以及视线模糊。
严重者会失明, 乃至丧命失明的原因是,甲醇的代谢产物甲酸会累积在眼睛部位,破 坏视觉神经细胞脑神经也会受到破坏,产生永久性损害甲酸进入血 液后,会使组织酸性越来越强,酸性物质因肾排泄障碍而潴留,酸中毒 是尿毒症最常见的死因之一,损害肾脏导致肾衰竭职业禁忌症: 视网膜及视神经病;职业疾病:职业性急性甲醇中毒健康检 查周期:2 年解毒方法甲醇中毒,通常可以用乙醇解毒法其原 理是,甲醇本身无毒,而代谢产物有毒,因此可以通过抑制代谢的方法 来解毒甲醇和乙醇在人体的代谢都是同一种酶,而这种酶和乙醇更具 亲和力因此,甲醇中毒者,可以通过饮用烈性酒(酒精度通常在60 度以上)的方式来缓解甲醇代谢,进而使之排出体外而甲醇已经代谢 产生的甲酸, 可以通过服用小苏打 (碳酸氢钠) 的方式来中和急 性甲醇中毒患者应及时送医院抢救误饮甲醇者, 早期可用苏打水洗胃, 以排除甲醇在胃内的贮留超过3 日者,可用发汗剂及泻药遇到视力 紊乱时,应反复进行腰椎穿刺,以预防视神经萎缩,并给以大量维生素 B 族和血管扩张剂,或给以氧气吸入和少量多次输血也可采用针刺和 中药等治疗 甲醇在生活中越来越受到重视,它即可用做有机化工原料,又可用 于有机合成、农药、医药、涂料、染料和国防工业等领域。
随着社会经 济的快速增长,能源、环境问题日益突出,甲醇作为燃料应用的比例越来越大近20 年来,甲醇生产发展很快,技术不断提高,生产规模逐 年扩大,生产工艺逐步成熟,各项技术指标不断完善,特别是近年来甲 醇汽、柴油的开发和应用,使其作为代用燃料,从技术性、经济性上具 有了很强的竞争力 预计到 2015年达到 7200wt/a,供应能力大于市场 需求,竞争将会加剧,一些不具竞争力的小装置或原料价格较高地区的 甲醇装置将关闭根据未来甲醇装置建设趋势,世界甲醇的生产中心正 在向南美、沙特、伊朗和我国转移;同时这些国家和地区甲醇产品的目 标市场主要是针对亚太地区和我国 合成甲醇可采用石脑油、减压渣油、煤和天然气为原料,在天然气 丰富的地区,前几种原料的生产成本均无法与天然气竞争天然气合成 甲醇的各项经济指标要优于其他原料,适于加压转化,是合成甲醇最理 想的原料 20世纪80年代以来,国外甲醇装置向大型化方向发展甲醇 的经济规模对投资与产品成本影响较大,一般来讲装置规模越大,产品 成本越低 近10多年来,世界合成甲醇技术有了很大的发展,其趋势为原料路 线多样化、生产规模大型化、合成催化剂高效化、气体净化精细化、过 程控制自动化以及联合生产普遍化。
从而使合成技术更加优化甲醇的 总生产成本美国为 145~146美 ,中东为 69~71美 ,美国的甲醇生产成本 高出中东一倍;中东地区甲醇产品10%的单位投资回报所占单位生产成 本的比例也比美国高得多因此,中东地区生产的甲醇具有很强的竞争 力建议用天然气制甲醇的工艺路线采用ICI 或Lurgi 生产技术专家认 为,天然气价格在 0.45~0.80元 我国天然气制甲醇项目才有经济 效益 生产工艺 甲醇的生产工艺过程分为合成气( 氢和一氧化碳 ) 的制造、甲醇的合 成和精制 3部分 合成气的制造 根据原料的不同,有以下几种方法: (1) 天然气蒸汽转化法以天然气为原料制合成气生产甲醇,这是国 内外发展的趋势此法优点是:投资少,成本低,运输方便,操作简单 因此,充分利用天然气合成甲醇,是国内外主要的发展方向 (2) 煤气化法由煤制合成气 (3) 重油部分氧化法油品 (石脑油、重油、渣油等 )部分氧化制合成 气的工艺,主要有德士古和壳牌两个著名的方法德士古系采用高压气 化技术;壳牌系采用中压气化技术 甲醇的合成方法 目前世界上合成甲醇的工业生产方法有美国卜内门(ICI) 公司的低压和中压法,德国鲁奇 (Lur —gi) 公司的低压和中压法,日本三菱瓦斯 化学公司 MGC 低压法,丹麦托普索公司节能型低压法以及德国巴斯夫 (BASF)公司的高压法等。
我国小规模装置主要采用高压法,引进装置则 采用低压法其中川维引进ICI 法,齐鲁引进鲁奇法与高压法比较低 压法的优点是:能量消耗少,操作费用低,产品纯度高,设备费用低, 故新建厂大多采用低压法国内低压法已经投入生产,并对催化剂进行 了研究,已取得了好的进展 (1) 德国巴斯夫公司的高压法这是最先实现工业化的甲醇生产工 艺,由于其操作条件苛刻,能耗大,成本高,所以已逐步被中、低压法 工艺所取代 (2)ICI 低压法这是目前工业上广泛采用的合成甲醇的方法其工艺 过程为:脱硫、转化、压缩、合成、精馏特点:在采用不同原料时开 车简单,操作可靠,并且不同生产能力的工厂均能使用离心式压缩机, 产品纯度高,能充分利用反应热 (3) 鲁奇渣油联醇法,我国山东齐鲁石化公司引进此方法特点: 热利用率高,在能量利用方面经济效果大 目前低压法合成甲醇工艺中, 鲁奇法和 ICI 法在技术上比较成熟 (4) 中压法 (ICI) 公司、丹麦托普索公司、日本三菱瓦斯化学公司都 有成功的方法,中压法与低压法相比,工艺过程相同,但在投资和综合 指标上都要略高一点 国内甲醇发展现状 我国甲醇工业的发展情况我国甲醇工业始于20世纪50年代,主要是 由原苏联援建的以煤为原料采用高压法锌铬催化剂合成甲醇技术。
1957 年第一套锌铬催化剂高压法甲醇合成装置在吉林化学工业公司投产,设 计能力为 100t/d,然后在兰州、太原、西安等地陆续建厂投产60年 代上海吴泾化工厂先后自建了以焦炭和石脑油为原料的甲醇装置;同时 南京化学工业公司研究院研制了联醇用中压铜基催化剂,推动了具有我 国特色的合成氨联产甲醇工业的发展自2002年年初以来,我国甲醇市 场受下游需求强力拉动,以及生产成本的提高,甲醇价格一直呈现一种 稳步上扬走势甲醇市场价格最高涨幅超过100% ,甲醇生产的利润相 当丰厚,效益好的厂家每吨纯利超过了1000元,因而甲醇生产厂家纷纷 扩产和新建,使得我国甲醇的产能急剧增加 2002年, 我国甲醇生产能力达到 4. 5Mt, 产量为 2. 31Mt, 进口1. 8Mt, 出口量为 10kt ,表观消费量为 4.1 Mt ,占市场需求的 56% ;2003年生 产能力 5 Mt ,产量为 3 Mt ,进口量为 1.4Mt,出口量为 50kt ,表观消费 量为4. 35 Mt, 占市场需求的 69% ; 2004年生产能力达到 7Mt, 产量4. 4Mt, 进口量为 1.36Mt,出口量约 30kt ,表观消费量为 5.73Mt,占市场需求的77% ;2005年生产能力为 10Mt,产量达到 5 Mt ,进口量为 1.15 Mt, 表观消费量为 6.15Mt,占市场需求的 80%。
2006年上半年我国共生产 甲醇3.4Mt比2005年同期增长 29.7% ,下半年又有 2 Mt的新建甲醇装 置陆续竣工投产,使得 2006年我国甲醇产量突破 7Mt大关,比 2005年增 加2Mt同时, 2006年我国的甲醇需求量仍将保持较高速度的增长,消 费量将超过 7 Mt ,再创历史新高 2006年我国甲醇出口 (主要出口到韩 国)量已超过 100kt 我国现在已成为世界第二大甲醇消费国,同时也是 甲醇生产增长最快的国家,并将继续高速发展 目前国内甲醇工业已经是供过于求,且发展趋头越来越“猛烈”, 在未来 5年内我国甲醇产量将新增 26~30Mt,总生产能力将达到 36~ 40Mt国内许多甲醇生产企业将面临巨大的生存和发展压力建议有关 部门加强宏观调控,适当控制国内甲醇工业建设过热的势头,应从长远 角度考虑,加大甲醇下游产品的开发力度建议优化甲醇资源,加大甲 醇出口力度,把我国甲醇企业的注意力尽快转移到甲醇下游产品的开 发一甲醇的生产工艺1 气化车间A, 煤气化过程煤气化过程是在煤气发生炉中进行的,工业上间歇式气话过程示意图见图1,图2图 1 图 2 因为炉中的燃料是在煤气化过程中,宏观上从上到下移动,所以习惯称之为移动式气化炉。
原料煤从顶部加入炉内,气化自上而下通过燃料层进行气化反应,生成的炉渣由下部排出,从炉上侧口排出煤气在稳定气化条件下,燃料层大致可以分为几个区域:最上部燃料与煤气接触,水分蒸发,这一区域为干燥层燃料下移继续受热干馏,释放出烃类气体,而燃料本身逐渐行焦化过程,这一区域称为干馏层燃料继续往下,温度越来越高,当温度升至700-1100 °C,燃料与气化反应,这一区域称为气化层当气化剂为空气时,该区域发生的是燃烧反应,称为氧化层;其上部进行的是碳与CO?的反应,称之为还原层;当以水蒸气为气化剂时,在气化区碳与水蒸气反应,不再有氧化层、还原层之分炉子底部位灰渣层,灰渣层一方面可以预热从底部进入的气化剂,又可以保护炉箅不至于过热变行B,煤气化过程的原理煤的气化过程是一个复杂、多变的物理化学反应过程主要包括煤中的碳与气化剂,气化剂与生成物、生成物与生成物,以及碳与生成物之间发生的混合反应煤气组成决定于原料种类、气化剂种类及制气过程的条件C,主要生产设备义马气化厂气化车间用的是移动床加压气化炉这是一种自然式逆流反应器,不同的是用氧气— 水蒸气或者空气—水蒸气为气化剂该厂使用的是鲁奇炉——Lurgi Mark IV气化炉,结构如图3 Mark-IV鲁奇炉结构图2 气液分离器3 炉体4 洗涤冷却器5 转动炉篦6 炉篦传动轴7 灰锁8 膨胀冷凝器9 水夹套10 气化剂管线鲁奇炉气化炉结构图(图3)该炉型的特点是负荷调节范围较宽。
该炉型按3.5MPa 的外压操作按压力3.1 兆帕反应生成一部分甲烷,净化后的煤气热值可达16720kJ/Nm3左右, 最适宜做城市煤气此炉减少了氧气消耗,同时原料煤在气化炉待得时间比较长,床层内始终保持着大量的煤,因而操作比较稳定煤在气化炉的气化过程,可分为五个区域:灰床,燃烧床,气化区,干馏层,干燥和预热区D,工艺流程简述主要路线:煤仓中粒度为5~50mm 的煤经煤锁供煤溜槽控制加入到气化炉中,水蒸气与纯氧混合成的气化剂操作要求由炉底进入气化炉进行煤气化反应,生成的煤气经过洗涤冷却器进入废热锅炉产生低压蒸汽回收煤气中热量,水煤气再经过汽液后送往下一工序进一步处理,煤气的主要成分是CO2等气化后的灰渣经炉箅排入灰锁,再经灰锁排入渣沟气化车间的工艺流程间见夹图4 F. ,主要的工艺指标1,气化压力一般压力在3—4 兆帕压力会影响煤气的产率,随着压力的升高, 煤气产率降低压力影响气化炉的生产能力,在相同温度下加压气化有利于提高气化炉生产能力2,气化温度气化温度一般指气化层温度,在900—1000℃。












