一、装置简介
甲醇是重要有机化工原料和优质燃料，广泛应用于精细化工、塑料、医药、化肥等领域。甲醇也是一种重要的有机溶剂，其溶解性能优于乙醇，可用于调制涂料。甲醇还是一种很有前景的清洁能源。现代大型工业化制甲醇的生产装置，原料气的制取既可以煤（固体）作原料，也可以油品（液体）或燃料气（气体）作原料。不同的原料，其生产方法和生产工艺大不相同。对于我国，煤炭储量远大于石油、天然气储量，因此，这里就以煤作原料为例进行介绍，图2.27所示为煤化工工艺流程框图。以煤为原料制甲醇，首先是将煤进行气化，即煤气化过程。目前，煤气化的生产工艺有多种，包括块煤或小颗粒煤气化工艺、粉煤气化工艺和水煤浆气化工艺等。其中以水煤浆气化工艺最为成熟，这里以目前应用最多的ICI低压合成工艺为例进行介绍。
二、典型甲醇装置的工艺及特点
一般情况下，甲醇的生产过程主要分为造气、变换和净化、合成、精馏四个工段。
1. 造气
目前应用较多的造气方法是：先将煤研磨成煤粉，然后掺水制成水煤浆。水煤浆通过泵提升压力，然后通过喷嘴在高速氧气流的作用下喷入气化炉。氧气和雾状水煤浆在气化炉内受高温的作用，迅速经历着预热、水分蒸发、煤的干馏、挥发物的裂解燃烧以及碳的气化等一系列复杂的物理和化学过程，最后生成以一氧化碳、氢气、二氧化碳和水蒸气为主的湿煤气。合成氨装置的原料气（氢气和氮气）、尿素装置的原料气（二氧化碳）等也常以煤为原料气化获得，只是气化的条件不同。合成氨装置的煤制气是以获得氢气为主，并在气化时通过空气的加入而带入氮气，最终获得氢气和氮气呈一定比例的混合气体。而甲醇装置则以获得一氧化碳为主，因此气化时以添加纯氧为主，以减少或避免氮气的存在。在合成氨装置一节中，没有提及造气工段，是因为其造气工段的过程与这里类似。典型的煤制气工艺流程示意图如图2.28所示。原煤经过称重送至磨煤机，磨至需要的颗粒后送至煤浆槽，与水混合后即形成水煤浆。水煤浆经泵加压后送往气化炉。与高压氧气经喷嘴混合进入气化炉反应室。洗涤器下部出来的黑水进固体分离器，液体部分（黑水）进灰水处理系统。除了来自洗涤器的黑水外，还有其他分离器等产生的黑水，这些黑水也将被送往灰水处理系统。
2. 变换和净化
净化工段主要包括变换和脱硫、脱碳两部分，但有些装置也包含硫回收部分。变换的目的是调节煤气中的一氧化碳含量，以获得甲醇合成需要的一氧化碳与氢气的比例。脱硫的目的是因为硫会导致甲醇合成的催化剂中毒。变换及净化的简单工艺流程见图2.29。气化工段过来的水煤气首先进入预变换炉，出炉后进入另一个变换炉，变换后经过多次换热和气液分离后，与未变换的煤气合并，经热回收、冷却。
3. 合成
低压法合成甲醇工艺流程示意图如图2.30所示。净化后的气体送至联合压缩机的合成气压缩段压缩后，与甲醇分离器来的循环气混合，进入循环气压缩段。经循环气压缩机升压后送至合成气换热器进行逐级换热，送入合成塔进行甲醇合成。出塔气经合成气换热器回收热量后进入水冷器，经水冷后出塔，同时生成的甲醇和水，在此得以冷凝。经甲醇分离器分离液相（甲醇和水）后，未反应气体返回联合压缩机，经压缩后循环使用。为防止惰性气体在系统中积累，要从系统中排出弛放气。由甲醇分离器分离出的粗甲醇，减压后进入闪蒸槽闪蒸，以除去甲醇中的大部分溶解气，然后送至甲醇精馏工段。闪蒸气经压力调节后用作燃料。合成反应热通过合成塔壳侧的沸腾水的饱和蒸汽带走。
4. 精馏
在甲醇合成时，因合成条件及催化剂性能等因素的影响，在产生甲醇反应的同时，还伴随着一系列的副反应。所得产品除甲醇外，还有水、醚、醛、酮、酯、烷烃、有机酸等几十种有机杂质。所以，粗甲醇需进行精馏提纯。甲醇精馏工艺流程示意图如图2.31所示。
粗甲醇经预热后入预精馏塔，该塔主要是将二甲醚等低沸点馏分从塔顶分离。低沸点馏分不凝气体从塔顶排出，送至燃料气系统。塔底的液体由预精馏塔塔底泵升压后送入加压精馏塔进行蒸馏。加压精馏塔塔顶气体被冷凝后，一部分作为精甲醇加压塔的回流，另一部分作为精甲醇产品送至精甲醇储罐。加压精馏塔底的精甲醇液体，靠自身压力送入常压精馏塔进一步精馏。常压精馏塔顶部蒸汽经冷凝器冷凝后，部分作为回流液返回塔内，部分作为精甲醇产品与加压塔的精甲醇汇合，一起送至精甲醇储槽。
三、介质特点
甲醇装置中包含的特殊介质有：甲醇、氢气、一氧化碳、二氧化碳、高压氧气、黑水等。甲醇是一种透明、无色、易燃、有毒的液体，略带酒精味。熔点为-97.8℃，沸点为64.8℃，自燃点为47℃，能与水、乙醇、乙醚、苯、
丙酮和大多数有机溶剂相混溶，遇热、明火或氧化剂易着火。甲醇属于甲B类可燃液体。按GB 5044 标准甲醇属于中度危害介质。
四、甲醇装置的配管设计
主要是对塔、罐、泵、反应器等设备的配管设计。
