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文檔簡介
編號:No.20課題:合成氣生產(chǎn)甲醇工藝流程授課內(nèi)容:合成氣制甲醇工藝流程知識目標:●了解合成氣制甲醇過程對原料的要求●掌握合成氣制甲醇原則工藝流程能力目標:●分析和判斷合成氣組成對反應(yīng)過程及產(chǎn)品的影響●對比高壓法與低壓法制甲醇的優(yōu)缺點思考與練習:●合成氣制甲醇工藝流程有哪些部分構(gòu)成?●對比高壓法與低壓法制甲醇的優(yōu)缺點●合成氣生產(chǎn)甲醇對原料有哪些要求?如何滿足?授課班級:授課時間:年月日四、生產(chǎn)甲醇的工藝流程(一)生產(chǎn)工序合成氣合成甲醇的生產(chǎn)過程,不論采用怎樣的原料和技術(shù)路線,大致可以分為以下幾個工序,見圖5-1。壓縮凈化原料氣制備氣態(tài)烴或CO、CO2H2、CO、CO2比例合適5、10、32MPa壓縮凈化原料氣制備液態(tài)烴、煤H2含硫量小于0.2ppm合成精餾蒸汽精甲醇成品粗甲醇合成精餾或氧、空氣圖5-1甲醇生產(chǎn)流程圖1.原料氣的制備合成甲醇,首先是制備原料氫和碳的氧化物。一般以含碳氫或含碳的資源如天然氣、石油氣、石腦油、重質(zhì)油、煤和乙炔尾氣等,用蒸汽轉(zhuǎn)化或部分氧化加以轉(zhuǎn)化,使其生成主要由氫、一氧化碳、二氧化碳組成的混合氣體,甲醇合成氣要求(H2-CO2)/(CO+CO2)=2.1左右。合成氣中還含有未經(jīng)轉(zhuǎn)化的甲烷和少量氮,顯然,甲烷和氮不參加甲醇合成反應(yīng),其含量越低越好,但這與制備原料氣的方法有關(guān);另外,根據(jù)原料不同,原料氣中還可能含有少量有機和無機硫的化合物。為了滿足氫碳比例,如果原料氣中氫碳不平衡,當氫多碳少時(如以甲烷為原料),則在制造原料氣時,還要補碳,一般采用二氧化碳,與原料同時進入設(shè)備;反之,如果碳多,則在以后工序要脫去多余的碳(以CO2形式)。2.凈化凈化有兩個方面:一是脫除對甲醇合成催化劑有毒害作用的雜質(zhì),如含硫的化合物。原料氣中硫的含量即使降至1ppm,對銅系催化劑也有明顯的毒害作用,因而縮短其使用壽命,對鋅系催化劑也有一定的毒害。經(jīng)過脫硫,要求進入合成塔氣體中的硫含量降至小于0.2ppm。脫硫的方法一般有濕法和干法兩種。脫硫工序在整個制甲醇工藝流程中的位置,要根據(jù)原料氣的制備方法而定。如以管式爐蒸汽轉(zhuǎn)化的方法,因硫?qū)D(zhuǎn)化用鎳催化劑也有嚴重的毒害作用,脫硫工序需設(shè)置在原料氣設(shè)備之前;其它制原料氣方法,則脫硫工序設(shè)置在后面。二是調(diào)節(jié)原料氣的組成,使氫碳比例達到前述甲醇合成的比例要求,其方法有兩種。(1)變換。如果原料氣中一氧化碳含量過高(如水煤氣、重質(zhì)油部分氧化氣),則采取蒸汽部分轉(zhuǎn)換的方法,使其形成如下變化反應(yīng):CO+H2OH2+CO2。這樣增加了有效組分氫氣,提高了系統(tǒng)中能的利用效率。若造成CO2多余,也比較容易脫除。(2)脫碳。如果原料氣中二氧化碳含量過多,使氫碳比例過小,可以采用脫碳方法除去部分二氧化碳。脫碳方法一般采用溶液吸收,有物理吸收和化學吸收兩種方法。3.壓縮通過往復(fù)式或透平式壓縮機,將凈化后的氣體壓縮至合成甲醇所需要的壓力,壓力的高低主要視催化劑的性能而定。4.合成根據(jù)不同的催化劑,在不同的壓力下,溫度為240~270℃或360~400℃,通過催化劑進行合成反應(yīng),生成甲醇。由于受催化劑選擇性的限制,生成甲醇的同時,還有許多副反應(yīng)伴隨發(fā)生,所以得到的產(chǎn)品是以甲醇為主和水以及多種有機雜質(zhì)混合的溶液,即粗甲醇。5.蒸餾粗甲醇通過蒸餾方法清除其中有機雜質(zhì)和水,而制得符合一定質(zhì)量標準的較純的甲醇。稱精甲醇。同時,可能獲得少量副產(chǎn)物。(二)工藝流程工業(yè)上合成甲醇工藝流程主要有高壓法和中、低壓法。1.高壓法合成甲醇的工藝流程高壓法工藝流程一般指的是使用鋅鉻催化劑,在高溫高壓下合成甲醇的流程,如圖5-2所示。由壓縮工段送來的具有31.36MPa壓力的新鮮原料氣,先進入鐵油分離器(5),在此與循環(huán)壓縮機(4)送來的循環(huán)氣匯合。這兩種氣體中的油污、水霧及羰基化合物等雜質(zhì)同時在鐵油分離器中除去,然后進入甲醇合成塔(1)。CO與H2在塔內(nèi)于30MPa左右壓力和360~420℃溫度下,在鋅鉻催化劑上反應(yīng)生成甲醇。轉(zhuǎn)化后的氣體經(jīng)塔內(nèi)熱交換預(yù)熱剛進入塔內(nèi)的原料氣,溫度降至160℃以下,甲醇含量約為3%。經(jīng)塔內(nèi)熱交換后的轉(zhuǎn)化氣體混合物出塔,進入噴淋式冷凝器(2),出冷凝器后混合物氣體溫度降至30~35℃,再進入高壓甲醇圖5-2高壓法合成甲醇工藝流程1-合成塔;2-水冷凝器;3-甲醇分離器;4-循環(huán)壓縮機;5-鐵油分離器;6-粗甲醇中間槽分離器(3)。從甲醇分離器出來的液體甲醇減壓至0.98~1.568MPa后送入粗甲醇中間槽(6)。由甲醇分離器出來的氣體,壓力降至30MPa左右,送循環(huán)壓縮機以補充壓力損失,使氣體循環(huán)使用。為避免惰性氣體(N2、Ar及CH4)在反應(yīng)系統(tǒng)中積累,在甲醇分離器后設(shè)有放空管,以維持循環(huán)氣中惰性氣體含量在15%~20%左右。原料氣分兩路進入合成塔。一路經(jīng)主線(主閥)由塔頂進入,并沿塔壁與內(nèi)件之間的環(huán)隙流至塔底,再經(jīng)塔內(nèi)下部的熱交換器預(yù)熱后,進入分氣盒;另一路經(jīng)過副線(副閥)從塔底進入,不經(jīng)熱交換器而直接進入分氣盒。在實際生產(chǎn)中可用副閥來調(diào)節(jié)催化層的溫度,使H2和CO能在催化劑的活性溫度范圍內(nèi)合成甲醇。2.低壓法合成甲醇工藝流程低壓工藝流程是指采用低溫、低壓和高活性銅基催化劑,在5MPa左右壓力下,由合成氣合成甲醇的工藝流程,如圖5-3所示。圖5-3低壓法甲醇合成的工藝流程1-加熱爐;2-轉(zhuǎn)化爐;3-廢熱鍋爐;4-加熱器5-脫硫器;6,12,17,21,24-水冷器;7-氣液分離器;8-合成氣壓縮機;9-循環(huán)氣壓縮機;10-甲醇合成塔;11,15-熱交換器;13-甲醇分離器;14-粗甲醇中間槽;16-脫輕組分塔;18-分離塔;19,22-再沸塔;20-甲醇精餾塔;23-CO2吸收塔天然氣經(jīng)加熱爐(1)加熱后,進入轉(zhuǎn)化爐(2)發(fā)生部分氧化反應(yīng)生成合成氣,合成氣經(jīng)廢熱鍋爐(3)和加熱器(4)換熱后,進入脫硫器(5),脫硫后的合成氣經(jīng)水冷卻和汽液分離器(7),分離除去冷凝水后進入合成氣三段離心式壓縮機(8),壓縮至稍低于5MPa。從壓縮機第三段出來的氣體不經(jīng)冷卻,與分離器出來的循環(huán)氣混合后,在循環(huán)壓縮機(9)中壓縮到稍高于5MPa的壓力,進入合成塔(10)。循環(huán)壓縮機為單段離心式壓縮機,它與合成氣壓縮機一樣都采用氣輪機驅(qū)動。合成塔頂尾氣經(jīng)轉(zhuǎn)化后含CO2量稍高,在壓縮機的二段后,將氣體送入CO2吸收塔(23),用K2CO3溶液吸收部分CO2,使合成氣中CO2保持在適宜值。吸收了CO2的K2CO3溶液用蒸汽直接再生,然后循環(huán)使用。合成塔中填充CuO-ZnO-Al2O3催化劑,于5MPa壓力下操作。由于強烈的放熱反應(yīng),必須迅速移出熱量,流程中采用在催化劑層中直接加入冷原料的冷激法,保持溫度在240~270℃之間。經(jīng)合成反應(yīng)后,氣體中含甲醇3.5%~4%(體積),送入加熱器(11)以預(yù)熱合成氣,塔(10)釜部物料在水冷器(12)中冷卻后進入分離器(13)。粗甲醇送中間槽(14),未反應(yīng)的氣體返回循環(huán)壓縮機(9)。為防止惰性氣體的積累,把一部分循環(huán)氣放空。粗甲醇中甲醇含量約80%,其余大部分是水。此外,還含有二甲醚及可溶性氣體,稱為輕餾分。水、酯、醛、酮、高級醇稱為重餾分。以上混合物送往脫輕組分塔(16),塔頂引出輕餾分,塔底物送甲醇精餾塔(20),塔頂引出產(chǎn)品精甲醇,塔底為水,接近塔釜的某一塔板處引出含異丁醇等組分的雜醇油。產(chǎn)品精甲醇的純度可達99.85%(質(zhì)量)。附錄資料:不需要的可以自行刪除液壓缸焊接工藝規(guī)范目的和適用范圍本規(guī)范規(guī)定了液壓缸焊接件的技術(shù)要求及檢驗規(guī)則。本規(guī)范適用于我公司所有液壓缸焊接件的CO2/MAG氣體保護焊及焊條手工電弧焊接。對有特殊要求的,可參照此規(guī)范或按相關(guān)技術(shù)協(xié)議執(zhí)行。本規(guī)范引用如下標準GB/T985氣焊、手工電弧焊焊及氣體保護焊焊縫坡口的基本形式與尺寸GB/T3323-2005鋼溶化焊對接接頭射線照相和質(zhì)量分級GB/T6417.1-2005金屬溶化焊焊縫缺陷分類及說明GB/T8110氣體保護電弧焊用碳鋼、低合金鋼焊絲GB/T12469-1990焊接質(zhì)量保證鋼熔化焊接頭的要求和缺陷分級GB/T15830-1995鋼制管道對接環(huán)焊用技術(shù)條件JB/T6046碳鋼、低合金鋼焊接構(gòu)件縫超聲波探傷方法和檢驗結(jié)果的分級JB/T5943-1991工程機械焊接件通焊后熱處理方法XYG8-10抽樣檢查方法 技術(shù)要求3.1.液壓缸焊接件的制造應(yīng)符合經(jīng)規(guī)定程序批準的產(chǎn)品圖樣及技術(shù)文件和本標準的規(guī)定3.2.CO2鋼瓶的使用要求常溫(20°C~50°C)下瓶裝液態(tài)CO2壓力應(yīng)在5MPa以上,瓶中壓力小于1MPa時不得再繼續(xù)使用,不用時鋼瓶應(yīng)放完余氣以備再次充裝。3.3.焊接件材料和焊接材料3.3.1用于焊接件的材料鋼號、規(guī)格尺寸等應(yīng)符合圖樣要求,檢驗合格后方可使用。常用鋼號為Q235、20、35、45、27SiMn。3.3.2用于焊接的材料和焊接材料進廠時應(yīng)按材料標準規(guī)定,檢驗合格后方可使用。3.3.3焊接材料選用應(yīng)按工藝技術(shù)文件的規(guī)定,凡技術(shù)文件中未明確規(guī)定焊條、焊絲型號時,焊條型號為E5016;焊絲型號為ER50-6,如需高強度焊絲時應(yīng)選用HO8Mn2SiMoA.焊絲應(yīng)符合GB/T8110標準。3.3.4焊條在施焊前必須烘干,烘干后的焊條在一天內(nèi)使用,超過一天,必須重新烘干,烘干次數(shù)不得超過三次。3.4焊前要求3.4.1全部零件須檢驗合格后,方可組裝。3.4.2組裝焊接零件的焊縫坡口形式與尺寸及焊縫間隙應(yīng)符合經(jīng)規(guī)定程序批準的產(chǎn)品圖樣及技術(shù)文件。設(shè)計編制工藝要求符合GB/T985的規(guī)定。3.4.3CO2或混合保護氣體焊前必須放水提純。3.4.4焊接前需將距焊縫邊緣(不小于10mm)范圍內(nèi)焊接結(jié)構(gòu)表面上的鐵銹、油、油漬、塵土等雜物除凈,并去除潮濕。焊絲、焊條無缺損及油污。3.4.5液壓缸用油管、芯管、缸體等過油腔體施焊前,必須對管內(nèi)外表面進行酸洗、磷化或噴砂處理除銹。3.4.6焊前預(yù)熱處理凡公稱尺寸Ф200mm的45#鋼材料必須進行焊道預(yù)熱處理,預(yù)熱溫度為200°C~250°C。特殊要求除外。3.5焊接要求3.5.1定位焊采用的焊接規(guī)范應(yīng)與正式焊接時相同3.5.2首次采用焊接的新牌號鋼材、新焊條、新焊絲的焊接工藝、新的焊接方法等,必須在正式施焊前做出工藝評定,評定合格后方能施焊。3.5.3禁止在非焊縫區(qū)引弧,焊接工藝參數(shù)應(yīng)符合工藝要求。3.5.4在焊接過程中對粗糙度要求Ra3.2以上的表面應(yīng)加以保護。3.5.5對圖樣及工藝規(guī)程中焊接表示不明確的零件不得焊接,經(jīng)技術(shù)部門相關(guān)人員解釋后方可施焊。3.6焊后要求3.6.1焊后應(yīng)去除焊瘤、焊漬、保證焊縫表面的平整,對于未清理焊縫的工件視為不合格品。3.6.2沒有特殊要求的焊縫不得打掉余高。3.6.3除特殊部位需要焊后低溫熱處理的零件按工藝要求參數(shù)焊后熱處理,其余需要焊后熱處理的焊接件應(yīng)符合JB/T6046標準。3.6.4對有油口、接頭座、油管、螺紋等的焊接件,應(yīng)特別注意避免磕碰,按相應(yīng)的防護工藝規(guī)范加以保護。3.6.5焊接接頭缺陷根據(jù)GB/T6417.1-2005標準,將焊接缺陷分為六大類來判斷:裂紋、孔穴、固體夾雜、未熔合和未焊透、形狀缺陷、其他缺陷。根據(jù)GB/T3323-2005標準中,按缺陷的性質(zhì)、缺陷的尺寸及數(shù)量將焊縫質(zhì)量分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ共四級(質(zhì)量依次降低),按規(guī)定我廠液壓缸焊接件的焊縫質(zhì)量等級為不低于Ⅱ級。3.6.6液壓缸常見焊接形式的焊縫收弧位置見表1的要求。3.6.7外部形狀缺陷應(yīng)符合表2的要求。3.6.8焊縫的內(nèi)部缺陷應(yīng)符合表3的要求。3.6.9有密封性要求的液壓缸零件焊縫,不得有滲漏。3.6.10焊后按要求打上焊工的印記。檢驗規(guī)則4.1焊接件的質(zhì)量應(yīng)按圖樣、工藝文件及本標準進行檢驗。4.2焊縫的外部幾何形狀用量具或樣板逐件檢驗,焊縫收弧位置應(yīng)符合表1的規(guī)定,外部形狀缺陷應(yīng)按表2逐件進行檢驗。4.3焊縫的內(nèi)部缺陷按《XYG8-10抽樣檢查方法》進行抽樣檢驗,應(yīng)符合表3的規(guī)定。4.4密封檢驗、探傷及機械性能檢驗按圖樣、相關(guān)技術(shù)文件或定貨技術(shù)要求中的規(guī)定進行。4.5規(guī)定公稱尺寸Ф200mm的缸筒、法蘭及活塞桿上環(huán)形焊縫按工藝要求檢查表面產(chǎn)生的氣孔、裂紋,可用表面著色法檢驗。4.6規(guī)定公稱尺寸Ф200mm的缸筒、法蘭及活塞桿上環(huán)形焊縫按工藝要檢查內(nèi)部的氣孔、裂紋、固體夾渣、未熔合和未焊透缺陷,可用超聲波探傷檢查,探傷長度不小于焊縫全長的30%,當發(fā)現(xiàn)缺陷時應(yīng)加大透視長度,以及全部焊縫進行透視。4.7凡評定為不合格的焊縫,須經(jīng)技術(shù)質(zhì)量部門的同意后方可返修,同一焊縫最多返修次數(shù)不多于兩次。表1液壓缸常見焊接形式的焊縫收弧位置序號項目簡圖說明1缸底軸測圖:類似起重機支腿缸、伸臂缸焊平缸底,外部有油管等小件的工件,缸底焊縫收弧位置如左圖,在油管或接頭下方附近偏15度左右的位置處收弧類似起重機變幅液壓缸的帶銷軸孔的缸底,收弧點與油杯位置方向保持一致;若無油杯;收弧位置如左圖在銷軸孔的垂直方向。類似左圖焊軸座無油管結(jié)構(gòu)的缸筒,收弧點如圖所示保持一致。2軸座3耳環(huán)類似起重機變幅缸活塞桿耳環(huán)焊接焊縫收弧點與油杯位置方向保持相反;若無油杯,收弧位置如左圖在銷軸孔的垂直方向。4法蘭液壓缸缸筒上焊法蘭,收弧位置如左圖,法蘭兩側(cè)焊縫收弧位置保持一致。序號項目簡圖說明5油管液壓缸缸筒上油管收弧位置如左圖,在油管下方難點處,便于一次引弧、熄弧6接頭座液壓缸缸筒上接頭座收弧位置如左圖,在接頭內(nèi)側(cè)或在油管下方難點處,便于一次引弧、熄弧。7閥座液壓缸缸筒上閥座收弧位置如左圖。表2焊縫外部形狀缺陷
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