¿Proceso de carbón a metanol?
Gasificación
a) Preparación de lodo de carbón
Carbón crudo en base seca (
Para reducir la lechada de carbón Para que la lechada de carbón tenga buena fluidez, se deben agregar aditivos y se seleccionan inicialmente aditivos de ácido lignosulfónico.
Para la gasificación de la lechada de carbón, el valor de PH de la lechada debe ajustarse a 6. ~ 8. Utilice amoníaco diluido o lejía. El amoníaco diluido volatiliza el amoníaco, que es perjudicial para el cuerpo humano y contamina el aire. Por lo tanto, este proyecto planea utilizar lejía para ajustar el valor de PH de la lechada de carbón. inicialmente fijado en 42%. p>Para ahorrar agua, se pueden utilizar aguas residuales purificadas y aguas residuales de destilación de metanol que contengan una pequeña cantidad de metanol como agua de pulpa.
b) Gasificación
En esta parte, la suspensión de carbón se mezcla con oxígeno. La reacción produce gas de síntesis crudo.
Después de que el tanque de lodo de carbón y la bomba de refuerzo de lodo de carbón presurizan la lechada de carbón, ingresa al gasificador a través del quemador junto con el oxígeno a alta presión enviado desde la separación del aire. la suspensión y el oxígeno son los siguientes:
cmh nsr+m/2o 2——→mCO+(n/2-r)H2+rH2S
Monóxido de carbono+H2O——→H2 +dióxido de carbono
Reacción Realizada a 6,5 MPa(G), 1350～1400℃.
La reacción de gasificación se completa instantáneamente en la sección de reacción del gasificador, produciendo monóxido de carbono, H2, dióxido de carbono, H2O y una pequeña cantidad de metano, H2S y otros gases.
El gas caliente y la escoria que salen de la sección de reacción del gasificador ingresan a la cámara de enfriamiento para un baño de agua. Después de enfriarse con agua, se enfrían y se saturan con vapor de agua, y luego salen del gasificador; Depurador de gas venturi y depurador de carbón Después de lavar, quitar el polvo y enfriar la máquina, se envía a la sección de conversión.
La escoria producida por la reacción del gasificador ingresa al baño de agua en la cámara de enfriamiento y se separa, se descarga en una tolva cerrada y se descarga regularmente en el estanque de escoria, se extrae mediante un raspador de escoria y se carga en camiones para transporte.
El agua de lavado (llamada agua negra) descargada del gasificador y la torre de lavado de carbón se envía a tratamiento de aguas grises.
c) Tratamiento de aguas grises
En esta parte se separan las aguas negras gasificadas de las escorias y el agua, y se recicla el agua tratada.
El agua negra de alta temperatura descargada del gasificador y el depurador de carbono ingresa a sus respectivos evaporadores instantáneos de alta presión. Después de que el agua negra concentrada mediante evaporación instantánea de alta presión se mezcla, se concentra a baja presión. y flash al vacío de dos etapas y entra al proceso de clarificación de la piscina, agrega floculante al agua para acelerar la sedimentación. La fina suspensión en el fondo del clarificador se bombea y se envía al tanque de alimentación del filtro. Después de ser presurizada por la bomba de alimentación del filtro, se envía al filtro de vacío para su deshidratación y un automóvil saca la torta de escoria de la fábrica.
Después de que el calentador de agua gris recupera el gas de alta presión evaporado, el condensado se separa mediante el separador de gas-líquido y luego ingresa a la torre de extracción de la sección de conversión.
El gas de baja presión se envía directamente al tanque de alimentación del depurador. El agua limpia en la parte superior del tanque de clarificación se desborda al tanque de cenizas y se envía al tanque de alimentación del depurador, a la esclusa de gasificación. Tolva y molino junto a la bomba de cenizas. Tanque de carbón, una pequeña cantidad de aguas grises se trata como descarga de aguas residuales.
El agua en el tanque de alimentación del depurador es presurizada por la bomba de alimentación y luego intercambia calor con el gas de alta temperatura descargado del evaporador instantáneo de alta presión y luego se envía al depurador de carbón. para reciclaje.
2) Transformación
En esta parte el monóxido de carbono del gas se convierte parcialmente en H2.
La reacción química de esta parte es una reacción de transferencia, representada por la siguiente fórmula:
Monóxido de carbono + H2O——→H2 + dióxido de carbono
De el depurador de carbón gasificado Después de que el gas de agua cruda es separado por el separador de gas-líquido, ingresa al filtro de gas para eliminar las impurezas y luego se divide en dos corrientes (aproximadamente 54%) ingresa al precalentador de gas crudo e intercambia calor. con el gas de conversión a aproximadamente 305°C, y luego ingresa al horno de conversión. Bajo la acción del catalizador de cambio tolerante al azufre, se produce una reacción de cambio con el vapor de agua transportado. El gas de alta temperatura que sale del horno de conversión intercambia calor con el subproducto de vapor de presión media de la conversión de síntesis de metanol a través del sobrecalentador de vapor. El vapor de presión media se sobrecalienta y, después de que su propia temperatura disminuye, intercambia calor con el. El gas de agua cruda ingresa al horno de conversión en el precalentador de gas crudo. La temperatura es de aproximadamente 335 °C y entra al generador de vapor de presión media para generar vapor de 4,0 MPa. Después de que la temperatura desciende a 270°C, ingresa al generador de vapor de baja presión, donde la temperatura desciende a 180°C, luego ingresa al calentador de agua desalada y al enfriador de agua, y finalmente se enfría a 40°C.
Otra parte del gas de agua cruda sin convertir ingresa al generador de vapor de baja presión y se enfría a 180 °C. El subproducto es vapor de baja presión de 0,7 MPa que luego ingresa al calentador de agua desalada. recupera el calor y finalmente se enfría a 40°C con agua en el enfriador de agua ℃, se envía al sistema de absorción 2# de lavado con metanol a baja temperatura.
El condensado del proceso de alta temperatura separado del separador gas-líquido se envía al depurador de carbono en la sección de gasificación.
El condensado a baja temperatura separado por el separador gas-líquido pasa a través de la torre de extracción, y el CO2, H2S y NH3 disueltos en el agua se extraen con vapor flash de alta presión y vapor de media presión. y luego se envía al tanque de alimentación del depurador para su circulación; el gas ácido producido por la extracción se envía al soplete.
3) Lavado con metanol a baja temperatura
Esta sección utiliza un proceso de lavado con metanol a baja temperatura para eliminar CO2, todos los sulfuros, otras impurezas y H2O en el gas de cambio.
a) Sistema de absorción
Este dispositivo planea utilizar dos conjuntos de sistemas de absorción para procesar el gas desplazado y el aire no ventilado, respectivamente. El gas desplazado y el aire no ventilado serán absorbidos. y se purificó con metanol y se mezcló como metanol sintético de frescura.
El gas transformado proveniente de la transformación ingresa al enfriador primario de gas crudo, al enfriador de amoníaco y al separador. Después de que el gas de transferencia del separador se mezcla con el gas flash de alta presión circulante, se rocía una pequeña cantidad de metanol en el gas de transferencia para evitar que el vapor de agua en el gas de transferencia se congele después del enfriamiento y luego ingresa al gas crudo secundario. El enfriador se enfriará a -20 °C y luego ingresa a la torre de absorción de metanol de gas de desplazamiento, elimina H2S+COS y CO2 en secuencia, luego sale de la torre de absorción a -49 °C y luego pasa a través del gas de materia prima secundaria. enfriador y el gas crudo primario. El contenido de CO2 en el gas purificado es aproximadamente 3,4%, H2S+COS
El metanol enfriado de la torre de regeneración de metanol ingresa desde la parte superior de la torre de absorción de metanol a -49 °C y la parte superior de la La torre de absorción es la sección de absorción de CO2. El metanol líquido y el gas están en contacto a contracorriente de arriba a abajo, y el índice de eliminación de CO2 en el gas está controlado por el ciclo del metanol. La solución de metanol secundaria en el medio se enfría con un enfriador de amoníaco para reducir el aumento de temperatura causado por el calor de la solución. En la sección inferior de la torre de absorción, la mayor parte del metanol líquido extraído ingresa al evaporador instantáneo de alta presión; la otra parte de la solución es enfriada por el enfriador de amoníaco y luego regresa a la sección de absorción de H2S para absorber el H2S y el COS. en el gas de desplazamiento. El líquido rico en azufre en el fondo de la torre ingresa a la torre de concentración de H2S. Para reducir la pérdida de H2 y monóxido de carbono, el gas que sale del tanque de flash de alta presión se presuriza y se envía al enfriador secundario de gas de cambio, donde se mezcla con el gas de cambio para recuperar H2 y monóxido de carbono. /p>
No El proceso de absorción de la ventilación variable es el mismo que el de la ventilación variable.
b) Sistema de regeneración de solución
Se utiliza un conjunto de dispositivos para el sistema de regeneración de ventilación constante y solución de gas variable.
El líquido rico en metanol sin azufre y el líquido rico en metanol que contiene azufre producidos en las partes superior e inferior del evaporador flash de alta presión ingresan respectivamente a la torre de concentración de H2S para la extracción con vapor flash. La solución rica en metanol se elimina con nitrógeno a baja presión. El líquido rico en metanol libre de azufre en la parte superior del evaporador flash de alta presión ingresa desde la parte superior de la torre sin pasar por H2S, y se descomprime y expande en la parte superior de la torre. El líquido rico en metanol que contiene azufre en la parte inferior del evaporador flash de alta presión ingresa desde el centro de la torre. El nitrógeno agregado en la parte inferior de la torre levanta el vapor de CO2 desde la parte superior de la torre y se descarga. como el punto más alto del gas de cola después de ser recuperado por el enfriador de nitrógeno de extracción.
La solución de metanol rica en H2S sale del fondo de la torre de concentración de H2S y es presurizada por la bomba de alimentación de la torre de regeneración térmica. El enfriador de líquido pobre en metanol se calienta hasta la parte superior del metanol. Torre de regeneración mediante intercambio de calor. El CO2 residual y el H2S disuelto en metanol se regeneran térmicamente mediante el calor proporcionado por el hervidor. El gas mezclado se separa de la parte superior de la torre mediante un enfriamiento de múltiples etapas. El condensado primario de metanol refluye y el condensado secundario ingresa al fondo de la torre. la torre de concentración de H2S mediante intercambio de calor. Dispositivo de separación y recuperación de desulfuración de gases ácidos.
La solución acuosa de metanol del fondo del separador de gas crudo y la torre de regeneración de metanol se presuriza mediante una bomba y luego se separa en metanol y agua mediante destilación. El separador de agua y metanol lo proporciona el hervidor. El gas superior se envía al centro de la torre de regeneración de metanol. Las aguas residuales descargadas desde el fondo de la torre con un contenido de metanol inferior a 100 PPm se envían al proceso de preparación de lodo de carbón o al sistema de tratamiento de aguas residuales de toda la planta.
c) Refrigeración por compresión de amoníaco
El gas amoníaco a -33 °C evaporado desde el punto de refrigeración de purificación ingresa al separador de amoníaco líquido, separa las partículas líquidas en el gas y luego ingresa al refrigeración centrífuga La entrada de la primera etapa del compresor se comprime a la presión de condensación correspondiente a la temperatura de condensación y luego ingresa al condensador de amoníaco. El amoníaco gaseoso se condensa en líquido mediante el agua de refrigeración exotérmica y luego se drena por gravedad al tanque de almacenamiento de amoníaco líquido. El amoníaco líquido llega al equipo de refrigeración a través de un distribuidor.
4) Síntesis y destilación de metanol
a) Síntesis de metanol
El gas de síntesis generado tiene una presión de aproximadamente 5,6 después del lavado, desulfuración y purificación por descarbonización del metanol. MPa, mezclado con el gas en circulación de síntesis de metanol, impulsado a 6,5 MPa por el compresor de gas en circulación de síntesis de metanol, precalentado a 235 °C en el reactor de tubo frío (reactor enfriado por aire) y luego ingresado en el reactor de carcasa y tubos. (reactor refrigerado por agua) para la síntesis de metanol. Bajo la acción del catalizador de Cu-Zn, el metanol crudo se sintetiza a partir de CO, CO2 y H2. La temperatura del gas de reacción que sale del reactor de carcasa y tubos es de aproximadamente 240 °C y luego ingresa al lado de la carcasa del reactor enfriado por aire para continuar la reacción de síntesis de metanol, mientras se precalienta el gas de proceso en el tubo frío. La temperatura de salida del gas en el lado de la carcasa del reactor enfriado por gas es de 250 °C. Luego, el generador de vapor de baja presión, el calentador de agua de alimentación de la caldera, el enfriador de aire y el enfriador de agua lo enfrían a 40 °C, y luego ingresa al reactor. separador de metanol. El gas sin reaccionar que sale de la parte superior del separador ingresa al compresor de gas en circulación para su compresión y regresa al circuito de síntesis de metanol.
Parte del gas en circulación se descarga del sistema como gas de purga para ajustar el contenido de gas inerte en el circuito de circulación de síntesis. El gas de purga de síntesis se envía al dispositivo de recuperación de membrana para recuperar el hidrógeno generado. -el gas rico se comprime mediante un compresor y se utiliza como gas crudo para sintetizar; el gas de cola recuperado por la membrana se envía al horno de calentamiento de vapor de metanol para sobrecalentar el vapor saturado de presión media (2,5 MPa) generado por el reactor de síntesis de metanol. , y el vapor de presión media se sobrecalienta a 400°C.
El metanol crudo se descarga desde el fondo del separador de metanol. Después de descomprimir el tanque de expansión de metanol para liberar el gas disuelto, se envía a la sección de rectificación de metanol.
Después de que el gas de purga del sistema se mezcla con el gas de expansión generado por el tanque de expansión de metanol, se envía al sistema de combustible de la caldera de fábrica.
El vapor de media presión subproducto del reactor refrigerado por agua de síntesis de metanol se calienta y se envía a la red de tuberías de vapor de media presión de la planta.
b) Destilación de metanol
El metanol crudo procedente del tanque de expansión de síntesis de metanol ingresa al sistema de destilación. El sistema de destilación consta de una torre de predestilación, una torre de presión y una torre atmosférica. El líquido rico en metanol del fondo de la torre de predestilación se presuriza a 0,8 MPa, con una temperatura de 80 °C, y entra por la parte inferior de la torre presurizada. Una vez condensado el gas en la parte superior de la torre presurizada, parte del mismo se utiliza como reflujo y la otra parte se envía al sistema de almacenamiento como producto metanol. La solución de metanol en el fondo de la torre presurizada fluye hacia la torre inferior de la torre de presión normal para su posterior destilación. Parte del líquido de reflujo en la parte superior de la torre de presión normal se refluye y parte se bombea al sistema de almacenamiento. como metanol refinado. El agua residual que contiene metanol en el fondo de la torre de presión normal se envía a la sección de molienda de carbón como agua de molienda de carbón. La parte inferior de la torre atmosférica está equipada con una línea de extracción lateral. Después de extraer la mezcla de metanol, etanol y agua, se envía a la torre de extracción mediante la bomba de alimentación de la torre de extracción. la torre de extracción se somete a reflujo y el resto se envía como producto al tanque intermedio de metanol refinado o al tanque de almacenamiento de metanol crudo. Hay una línea de extracción lateral en la parte inferior de la torre de extracción, y parte del aceite de isobutilo extraído y una pequeña cantidad de etanol se mezclan en el tanque de almacenamiento de aceite de isobutilo. Las aguas residuales que contienen una pequeña cantidad de metanol descargadas desde el fondo de la torre de extracción ingresan al tanque de sedimentación para separar el alcohol de fusel y el agua. Las aguas residuales se envían al dispositivo de tratamiento de aguas residuales mediante una bomba de aguas residuales.
c) Área del tanque intermedio
Cuando el proceso de destilación de metanol se detiene temporalmente, el metanol crudo producido durante el proceso de síntesis de metanol ingresa al tanque de almacenamiento de metanol crudo para su almacenamiento. Cuando el proceso de destilación de metanol reanuda la producción, la bomba de metanol crudo presuriza el metanol crudo y lo entrega al proceso de destilación de metanol.
El metanol refinado producido durante el proceso de destilación del metanol ingresa al tanque dosificador de metanol. El metanol refinado calificado es presurizado por la bomba de metanol refinado y luego enviado al tanque de almacenamiento de metanol en el área del tanque de producto terminado para su almacenamiento y venta.
5) Dispositivo de separación de aire
El proceso de este dispositivo es la purificación del aire por tamiz molecular, presurización del aire, compresión interna de oxígeno y nitrógeno, expansor de turbina de presurización de aire de presión media y fraccionamiento de empaque estructurado. torre, Destilación total para producir argón.
El aire bruto se aspira desde el puerto de succión y el polvo y otras impurezas mecánicas se eliminan mediante un filtro de aire autolimpiante. El aire filtrado ingresa al compresor de aire centrífugo, el compresor lo comprime a aproximadamente 0,57 MPa (A) y luego ingresa a la torre de enfriamiento de aire para enfriar. El agua de refrigeración es agua enfriada por una torre de refrigeración por agua. El aire pasa a través de la torre de enfriamiento de aire de abajo hacia arriba, siendo enfriado y purificado al mismo tiempo.
El aire enfriado por la torre de enfriamiento de aire ingresa al purificador de tamiz molecular para su uso, y el dióxido de carbono, los hidrocarburos y la humedad del aire se adsorben. Los purificadores de tamiz molecular se utilizan con dos interruptores, uno de trabajo y otro de regeneración. El ciclo de conmutación del purificador es de aproximadamente 4 horas y cambia automáticamente a intervalos regulares.
Una pequeña porción del aire purificado se extrae como aire de instrumentos y aire de planta.
El aire restante se divide en dos corrientes. Una corriente ingresa directamente al intercambiador de calor de placas de baja presión, se extrae desde la parte inferior del intercambiador de calor y ingresa a la torre inferior. El otro va al propulsor de aire.
El aire de media presión que pasa a través del refuerzo de aire se divide en dos partes. Una parte ingresa al intercambiador de calor de placas de alta presión y, después de enfriarse, ingresa al expansor de baja temperatura. Torre inferior para destilación. Otra parte del aire de presión media se comprime en aire de alta presión mediante el refuerzo de aire de la segunda etapa, ingresa al intercambiador de calor de placas de alta presión, se enfría y estrangula mediante la válvula de mariposa y luego ingresa a la torre inferior.
Después de la destilación preliminar del aire en la torre inferior, se obtienen aire líquido rico en oxígeno, nitrógeno líquido de baja pureza y nitrógeno a baja presión. estrangulado hacia la columna superior después de ser subenfriado por la torre de enfriamiento. Después de una rectificación adicional en la torre superior, se obtiene oxígeno líquido en el fondo de la torre superior. Después de ser comprimido por la bomba de oxígeno líquido, ingresa al intercambiador de calor de placas de alta presión, se calienta nuevamente y luego sale del frío. caja en la red de tuberías de oxígeno.
El nitrógeno a baja presión extraído de la parte superior de la torre inferior entra en el intercambiador de calor de placas de alta presión, se recalienta y se envía a la red de tuberías de nitrógeno a baja presión de toda la planta.
El nitrógeno sucio de la parte superior de la torre superior se recalienta en la caja fría a través del enfriador, el intercambiador de calor de placas de baja presión y el intercambiador de calor de placas de alta presión y luego se divide en dos partes: una parte ingresa al calentador de vapor del sistema de tamiz molecular como gas de regeneración del tamiz molecular. La otra parte va a la torre de enfriamiento de agua;
Una cierta cantidad de fracción de argón se extrae del centro de la torre superior y se envía a la torre de argón bruto. La torre de argón bruto está dividida estructuralmente en dos secciones. El líquido de reflujo en el fondo de la segunda torre de argón se envía a la parte superior de la primera sección como líquido de reflujo mediante la bomba de líquido, 99,6? Se envía Ar, 2 ppmO2 de argón crudo al centro de la torre de argón purificado. Después de la destilación en la torre de argón purificado, se obtiene gas argón con una pureza del 99,999% Ar en el fondo de la torre de argón purificado y luego se extrae como un. producto y enviado al tanque de almacenamiento.