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摘 要

煤炭能源占据了世界能源结构中的绝大部分，在石油资源逐渐减少的现况下，如何更加有效地利用煤炭资源成为了一个重大问题。煤化工中，由合成气制取混合醇再进行分离是一种非常普遍的工艺，故本文首先对低碳混合醇合成工艺——费托合成的研究背景、研究现状及研究意义进行介绍。目前的费托合成工艺有四种主流工艺，相比于其它三种，MAS工艺制得的异丁醇纯度与选择性高，因此选用MAS工艺进行混合醇合成与分离。其次，对工艺流程中可能存在的危险有害因素进行辨识，基于辨识结果，采用层次分析法对各危险因素进行半定量分析，再通过选取物料危险性、工艺危险性和设备危险性三大准则层建立层次结构模型并根据标度法列出每层的判断矩阵。通过计算各矩阵的特征值和特征向量得出各因素权重值，再进行汇总并求得各层相对总目标的权重，得到危险性总排序。最后根据计算结果，提出科学合理的安全防护措施，为混合醇分离技术的安全设计提供参考资料。

关键词：低碳混合醇 费托合成 危险 层次分析法 安全

Safety Design of mixed Alcohol Separation Technology

Abstract

Coal energy accounts for the vast majority of the world's energy structure. Under the condition of the gradual reduction of oil resources, how to make more effective use of coal resources has become a major problem. In coal chemical industry, it is a very common process to prepare mixed alcohols from synthetic gas and then separate them. Therefore, this paper first introduces the research background, research status and significance of Fischer synthesis--a low carbon mixed alcohol synthesis process. At present, there are four mainstream processes in Fischer's synthesis process. Compared with the other three, the purity and selectivity of isobutanol prepared by MAS process are high, so MAS process is used for the synthesis and separation of mixed alcohols. Secondly, the paper identified the possible dangerous and harmful factors in the process. Based on the identification results, the semi-quantitative analysis of each risk factor is carried out by analytic hierarchy process (AHP), and then the material risk is selected. The hierarchical structure model of process risk and equipment risk is established and the judgment matrix of each layer is listed according to the calibration method. By calculating the eigenvalues and Eigenvectors of each matrix, the weight values of each factor are obtained, and then the weights of the relative total objectives of each layer are summarized, and the total ranking of risks is obtained. Finally, according to the calculation results, scientific and reasonable safety protection measures are put forward to provide reference for the safety design of mixed alcohol separation technology.

Key Words:mixture of lower alcohols; Fischer synthesis; dangerous; AHP; safety

目录

摘要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ⅰ

ABSTRACT.... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ⅱ

第一章 文献综述 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究意义 1

1.3 研究方法 2

第二章 化工工艺流程 3

2.1 工艺流程概况 3

2.2 低碳混合醇的制取工段 3

2.3 加氢工段 4

2.4 甲醇乙醇分离工段 5

2.5 异丁醇的精制工段 6

第三章 危险有害因素辨识 7

3.1 物料危险性 7

3.1.1 合成气原料 7

3.1.2 催化剂 8

3.2 工艺危险性 8

3.3 设备危险性 9

3.3.1 低碳混合醇生产装置 9

3.3.2 冷凝装置（公用系统） 9

3.3.3 精馏塔 9

第四章 层次分析法 11

4.1 总层次划分 11

4.2 准则层B与目标层A 12

4.3 物料危险性分析 12

4.4 工艺危险性分析 13

4.4.1 准则层C与准则层B 14

4.4.2 对工艺温度及工艺压力的分析 14

4.5 设备危险性分析 16

4.6 层次总排序及其一致性检验 17

4.7 本章结论 17

第五章 安全措施及安全设计 19

5.1 针对工艺条件的措施（B2层） 19

5.1.1 换热 19

5.1.2 泄压 22

5.2 针对设备危险性的措施（B3层） 24

5.3 针对物料危险性的措施（B1） 24

5.3.1 采用压缩储氢法储存与运输氢气 24

5.3.2 针对氢腐蚀的安全措施 25

5.3.3 一氧化碳的储运及防毒防爆处理 25

5.4 完善安全管理 26

5.4.1 特种设备安全管理 26

5.4.2 腐蚀因素的安全管理 26

5.4.3 操作人员安全管理及应急措施等 27

第六章 总结 28

参考文献 29

第一章 文献综述

1.1 研究背景

混合醇的分离，是煤化工中较为常见的工艺。目前，低碳混合醇的来源大多是费托合成的副产物。费托合成原料为合成气，在特定反应条件下利用催化剂催化来合成液态燃料，属于煤的间接液化。传统的费托合成法用钴作为催化剂，得到产品的组分较为复杂且选择性差，轻质的液体烃较少而重质的石蜡烃较多^[1]。50年代，我国展开了关于费托合成的改善工作，随着研究不断进行，其工艺也不断得到改善。目前，费托合成是以煤为原料，使其与水蒸气、氧气反应制得粗煤气，变换、脱硫、脱碳后产出合成气（CO、H₂的混合气），再经催化后变为烷烃，并进一步加工得到所需产品。费托合成主要的反应为：

生成烷烃：nCO (2n 1)H₂ = C_nH_{2n 2}

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