甲醇生产工艺过程的安全措施分析

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4．1Mt，占市场需求的56％；2003年生产能力5Mt，产量为3Mt，进口量为1．4Mt，出口量为50kt，表观消费量为4．35Mt，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5Mt，进口量为1．15Mt，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2Mt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7Mt，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CO₂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——LurgiMarkIV气化炉，结构如图3Mark-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4F．，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℃。气化温度升高，氢气和一氧化碳含量会升高，CO2和CH4含量会降低。气化温度的选择往往取决于煤灰融化温度，气化温度必须低于煤灰融化温度。3，汽氧比汽氧比是调整，控制气话过程温度，改变煤气组成，影响副产品产量及质量的重要因素。对于长焰煤种，汽氧比一般控制在5.5—6.0kg/Nm3。G，主要生产设备主要生产设备有：煤仓和煤锁，气化炉，洗涤冷却器和废热锅炉，灰锁和灰锁膨胀冷凝器，煤锁气洗涤器、煤锁气分离器和煤锁气气柜。2净化车间A，概述生产甲醇的各种原料气中均有