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摘 要

煤制甲醇生产工艺是一种以煤为原料进行甲醇生产的工艺流程。在国际原油价格不断攀升的环境下，甲醇作为多种有机产品的基本原料和重要溶剂，受到众多投资者的关注。

通过查阅资料及分析，采用德国Lurgi公司开发的低压合成法，以煤作为原料，进行年产*万吨的甲醇生产的工艺设计。明确了甲醇生产工艺中每种介质、每个工段和生产厂区的危险性，并提出相对应的安全对策措施。根据甲醇化工艺安全控制要求和方式对甲醇生产重要装置进行了联锁报警设计和其他安全控制设计。虚拟年产*吨生产厂区的平面布置，进行了甲醇产厂区的功能区划分，然后进行平面布置和消防设计。最后对甲醇生产工艺采用安全检查表法和道化学法进行安全评价。

关键词：甲醇 安全对策 安全控制 厂区平面布置 安全评价

Safety analysis for methanol synthesis process and design of safety control in methanol synthesis process

ABSTRACT

Methanol production process is a coal as feedstock for methanol production process.Methanol as the basic raw material of a variety of organic products and an important solvent in the environment of rising international crude oil price, subject to the attention of many investors.

Through access to information and analysis, using German Lurgi company has developed a low-pressure synthesis, using coal as raw material, and an annual output of 500,000 tons of methanol production process design.Process hazard analysis identified methanol production,for each section of each medium and production risk,and corresponding security countermeasures.According to the methanol synthesis process safety controls and methanol produces important device design of interlock alarm design and other security controls.Virtual *t/factory floor,methanol function zoning of the production area,then proceed to a floor and fire protection design.

methanol production finally satety evaluation security checklist and Dow Chemical laws

Keywords: Methanol ; Safety Measures; Security Control; Plant layout; Safety Evaluation

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 概述 2

1.1 甲醇的理化性质和研究背景 2

1.1.1 甲醇的理化性质 2

1.1.2 甲醇的研究背景 3

1.2 甲醇的生产工艺的概况和选择 3

1.2.1 国内发展现状 3

1.2.2 甲醇的生产工艺的概况 3

1.2.3 本设计生产工艺的选择和确定 6

第二章 煤制甲醇的工艺流程危险有害因素辨识 7

2.1 煤制甲醇的生产工艺流程 7

2.1.1 造气——GSP气化工艺流程 7

2.1.2 净化工艺流程 8

2.1.3 甲醇合成工艺流程 9

2.1.4 甲醇精馏工艺流程 10

2.2 煤制甲醇的生产工艺的危险性分析 11

2.2.1 生产中物料的危险性分析 11

2.2.2 各工段的危险性特点分析 14

2.3 厂区环境及人员操作的危险性 22

2.3.1 火灾爆炸危险 22

2.3.2 中毒或窒息危害 22

2.3.3 高温灼烫危害 23

2.3.4 高空坠落危害 23

2.3.5 机械伤害 23

2.3.6 触电危害 23

2.3.7 其他伤害 24

2.4 安全对策措施 24

2.4.1 防火防爆安全对策 24

2.4.2 防机械和坠落伤害安全对策 25

2.4.3 防止高温烫伤安全对策 25

2.4.4 防触电安全对策 25

2.4.5 防止中毒、噪声危害安全对策 25

第三章 甲醇的生产工艺的重点监控参数及安全控制技术 27

3.1 煤制甲醇工艺重点监控工艺参数确定 27

3.1.1 反应温度 27

3.1.2 反应压力 27

3.1.3气体组成 28

3.2 煤制甲醇工艺安全控制技术设计 28

3.2.1 甲醇合成核心设备——甲醇合成塔 28

3.2.2 反应器温度监控 30

3.2.3 反应器压力监控 30

3.2.4 物料流量和比值监控 31

3.2.5 报警与联锁 31

3.2.6 甲醇生产重要装置的气体报警仪设置 32

3.2.7 安全泄放系统 32

第四章 年产*万吨甲醇生产厂区的平面布置及消防设计 35

4.1 厂区平面布置 35

4.1.1 厂区内各个功能区域的划分 35

4.1.2 厂区内各区域的平面布置 36

4.1.3耐火等级的确定 37

4.2 厂区消防设计 37

4.2.1 消防车道 37

4.2.2 消防栓 38

4.2.3 灭火器 38

第五章 甲醇生产工艺生产厂区的安全评价 40

5.1 安全检查表法 40

5.1.1 安全检查表简介 40

5.2 道化学 42

5.2.1 道化学法简介 42

5.2.2 道化学法分析 42

5.3 煤制甲醇工艺安全技术及管理措施小结 45

第六章 小结 45

第一章 概述

对于我国，从资源背景看，煤炭储量远大于石油、天然气储量，随着石油资源紧缺、油价上涨，因此在大力发展煤炭洁净利用技术的背景下，在很长一段时间内煤是我国甲醇生产最重要的原料，因此本设计以煤制甲醇为研究对象进行分析。

1.1 甲醇的理化性质和研究背景

1.1.1 甲醇的理化性质

甲醇俗称木醇、木精，英文名为methanol，分子式CH3OH。是一种无色、透明、易燃、有毒、易挥发的液体，略带酒精味；能与水、乙醇、乙醚、苯、酮类和大多数其他有机溶剂混溶。蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限6.0％～36.5﹪（体积比）。化学性质较活泼，能发生氧化、酯化、羰基化等化学反应。

表1-1 甲醇理化特性表

1.1.2 甲醇的研究背景

随着化学工业的蓬勃发展,甲醇的作用日益凸现出来。甲醇是重要的化工原料，市场需求量大；随着甲醇汽油，特别是大比例甲醇汽油的推广使用，甲醇将来的需求量必然会日益增加^[1]。在生活中,甲醇日益受到重视,它可以作为有机化工原料,被广泛应用到国防工业、染料、涂料、有机合成、医药、农药等领域^[2]。最近二十年来,甲醇生产得到了突飞猛进的发展,技术指标不断完善,生产工艺逐步成熟,生产规模逐年扩大,生产技术逐年提高,尤其是近年来大量地应用和开发甲醇柴油、甲醇汽油,使得其在经济性、技术性上都是一种较强的代用燃料^[3]。

1.2 甲醇的生产工艺的概况和选择

1.2.1 国内发展现状

我国的甲醇生产始于1957年，50年代在吉林、兰州和太原等地建成了以煤或焦炭为原料来生产甲醇的装置。60年代建成了一批中小型装置，并在合成氨工业的基础上开发了联产法生产甲醇的工艺。70年代四川维尼纶厂引进了一套以乙炔尾气为原料的95 kt/a低压法装置，采用英国ICI技术。1995年12月，由化工部第八设计院和上海化工设计院联合设计的200 kt/a甲醇生产装置在上海太平洋化工公司顺利投产，标志着我国甲醇生产技术向大型化和国产化迈出了新的一步。2000年，杭州林达公司开发了拥有完全自主知识产权的JW低压均温甲醇合成塔技术^［4］，打破长期来被ICI、Lurgi等国外少数公司所垄断拥的局面，并在2004年获得国家技术发明二等奖。2005年，该技术成功应用于国内首家焦炉气制甲醇装置上。最近20年来,甲醇生产得到了突飞猛进的发展,技术指标不断完善,生产工艺逐步成熟,生产规模逐年扩大,生产技术逐年提高。

1.2.2 甲醇的生产工艺的概况

甲醇的生产工艺按生产原料分为：

(1)天然气

天然气制合成气应用最广泛的是蒸汽转化法（图1-1）。甲烷与水蒸气在转化催化剂上发生反应，生成CO、H2 和CO2后合成甲醇。天然气制合成气的典型工艺是水蒸气催化转化法,其技术成熟,但投资大,能耗高,生产的合成气不适于直接用来合成甲醇。^[5]

图1-1 天然气制甲醇流程简图

(2)煤

采用GSP气化工艺将原料煤气化为合成气；然后通过变换将合成气转化为满足甲醇合成条件的原料气；第三步就是甲醇的合成，在催化剂的作用下合成甲醇，生成的粗甲醇送入精馏塔精馏，得到精甲醇^[6]。（图1-2）

图1-2 煤制甲醇工艺流程简图

(3)焦炉气

焦炉气进一步脱除焦油和萘，脱萘后,进Fe、Mo 加氢脱硫槽脱硫。净后的炉气和从空分来的氧气及中压水蒸气一起进入转化炉，在转化炉内进行部分氧化和水蒸气转化反应。出转化炉的高温气体经低压废热锅炉给水加热器、精馏加压塔再沸器、脱盐水加热器及水冷最后冷却到40 ℃，送合成塔合成甲醇^[5]。焦炉气是良好的合成氨、合成甲醇及制氢的原料，但是焦炉气中除H2、CO、CO2为甲醇合成所需的有效成分外,其余组分一部分为对甲醇合成有害的物质(如多种形态的硫化物,苯、萘、氨、氰化物、不饱和烃等)不仅对甲醇合成无益,而且会增加合成气体的功耗,从而降低有效成分的利用率。图（1-3）

压缩

纯氧非催化转化

湿法脱硫

精脱硫

压缩

甲醇合成

精馏

O₂

焦炉气

产品甲醇

图1-3 焦炉气制甲醇工艺流程简图

(4)乙炔尾气制合成气

我国西部某厂用天然气裂解生产乙炔的尾气（每吨乙炔副产9 800 m3 尾气）生产甲醇。该厂最先使用部分氧化水蒸气转化串联脱碳的技术将乙炔尾气转化为合成气。^[5]该工艺的突出问题是能耗高，开车点火时点火枪操作困难等乙炔尾气制甲醇的特点是产量大，但原料气中碳多氢少，反应有甲醇副产物生成。（图1-4）

乙炔尾气

分离

压缩机

脱硫槽

加氢反应器

压缩机

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