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年产15万吨甲醇制乙烯精馏工段工艺设计毕业设计

年产15万吨甲醇制乙烯精馏工段工艺设计毕业设计
年产15万吨甲醇制乙烯精馏工段工艺设计毕业设计

中国矿业大学银川学院本科毕业设计

(2010 届)

题目年产15万吨甲醇制乙烯精馏工段

工艺设计

1.设计年产15万吨甲醇精馏段,年开车时间7920小时,工艺采用以煤制气为原料合成粗甲醇,经预精馏塔、加压精馏塔和常压精馏塔分离后得到精甲醇的新节能型三塔工艺流程开发的

2.计算条件:

①原料气组成

CH3OH H2O CH3CH2OH 轻馏分杂醇

Wt% 95 3.72 0.1 1.11 0.07

②精甲醇收集:99.6%

③废水中甲醇含量:50ppm

3.设计要求:

①编写计算说明书,其中包括综述,工艺路线选择,物料衡算与工艺计算,主要塔设备计算,热量衡算等。

②图纸(3张):甲醇精馏段带控制点工艺流程图,平面布置图,工段主要物料管道图,精馏塔图,主要设备图等

③说明书可以电脑打字,图纸均为CAD绘图

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

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本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。

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作者签名:日期:年月日

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涉密论文按学校规定处理。

作者签名:日期:年月日

导师签名:日期:年月日

摘要

甲醇是一种极重要的有机化工原料,最早由木材和木质素干馏制得,故俗称木醇,是最简单的饱和脂肪组醇类的代表物,是碳一化学的基础产品。无色、透明、高度挥发、易燃液体、略有酒精味,分子式C-H4-O。甲醇工业的迅速发展,是由于甲醇是多种有机产品的基本原料和重要溶剂,广泛用于有机合成、染料、医药、涂料和国防等工业。由甲醇转化为汽油方法的研究成果,从而开辟了由煤转化为汽车燃料的途径。

近年来,随着甲醇下属产品的开发,特别是甲醇燃料的推广应用,甲醇的需求大幅度上升。为了满足经济发展对甲醇的需求,开展了此3000t/a的甲醇项目。设计的主要内容是进行物料衡算,塔设备简捷法计算、热量衡算、换热器计算等工艺计算。本设计本着符合国情、技术先进和易得、经济、环保的原则,采用煤炭为原料;利用GSP气化工艺造气;NHD净化工艺净化合成气体;低压下利用列管均温合成塔合成甲醇;三塔精馏工艺精制甲醇;此外严格控制三废的排放,充分利用废热,降低能耗,保证人员安全与卫生。

关键词:甲醇;精馏;物料衡算;热量衡算

1.1.1甲醇的性质和用途

甲醇性质

甲醇(Methanol,Methylalcohol)又名木醇,木酒精,甲基氢氧化物,是一种最简单的饱和醇。化学分子式为CH3OH,结构式如下:

H

|

H--C--OH

|

H

分子结构:C原子以sp3杂化轨道成键,0原子以sp3杂化轨道成键。分子为极性分子。最早从木材干馏得到故又称木醇或木精。甲醇是无色有酒精气味易挥发的液体。熔点-93.9℃、沸点64.7℃、密度0.7914克/厘米3(20℃)、能溶于水和许多有机溶剂。甲醇有毒,误饮5~10毫升能双目失明,大量饮用会导致死亡。禁酒的国家,把甲醇掺入酒精中成变性酒精,使其不能饮用。甲醇易燃,其蒸气与空气能形成爆炸混合物,甲醇完全燃烧生成二氧化碳和水蒸气,同时放出热量:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O。

工业上用一氧化碳和氢气的混合气(合成气)在一定的条件下制备甲醇:甲醇可用做溶剂和燃料,也是一种化工原料,主要用于生产甲醛(HCHO):工业酒精里含有甲醇,但是工业酒精的主要成分还是乙醇。

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、现力减退、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,中国有关部门规定,空气中允许甲醇浓度为5mg/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,损害肾脏导致肾衰竭。

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。

甲醇用途

目前,甲醇在有机合成工业中,是仅次于烯烃和芳烃的重要基础有机原料。随着技术的发展和能源结构的改变,甲醇又开辟了许多新的用途。甲醇是较好的人工合成蛋白的原料,蛋白转化率较高,发酵速度快,无毒性,价格便宜。甲醇用途广泛,是基础的有机化工原料和优质燃料。主要应用于精细化工,塑料等领域,用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多种有机产品,也是农药、医药的重要原料之一。甲醇在深加工后可作为一种新型清洁燃料,也加入汽油掺烧。甲醇是容易输送的清洁燃料,可以单独或与汽油混合作为汽车燃料,用它作为汽油添加剂可起节约芳烃,提高辛烷值的作用,汽车制造也将成为耗用甲醇的巨大部门,甲醇的消费已超过其传统用途,潜在的耗用量远远超过其化工用途,渗透到国民经济的各个部门。特别是随着能源结构的改变,甲醇有未来主要燃料的候补燃料之称,需用量十分巨大[1]。

我国目前甲醇的产量还较低,但近年来发展速度较快,近五年来甲醇的生产规模有了突飞猛进的发展。从我国能源结构出发,甲醇由煤制的技术已经成熟,近几年由煤制甲醇的工艺已经全面工业化生产,将来在我国甲醇有希望替代石油燃料和石油化工的原料,蕴藏着潜在的巨大市场。我国甲醇工业无疑将迅速发展起来[13]。

1.1.3 甲醇精馏工艺的概况

1、工序任务

甲醇精馏是甲醇合成的下游工序,其目的就是对合成装置来的粗甲醇进行精制,将甲醇中的杂质进行脱除,以生产符合标准的优等级精甲醇产品。

2、装置工艺特点

目前,总体来说甲醇精馏的工艺大体可分为两塔工艺流程和三塔工艺流程,根据塔内件的不同可分为塔盘精馏、填料精馏和复合型精馏。

本甲醇精馏装置采用的是以规整填料为塔内件的三塔精馏工艺,精馏用汽为低压蒸汽。各塔再沸器蒸汽冷凝液用作粗甲醇预热器热源,以节约能量。另外为了减少甲醇的损失,增加了一个塔,以对污水中的甲醇进行回收处理,故现在一般叫3+1塔工艺流程。

精馏的主要设备是精馏塔,而塔的内件是实现气液接触和热质传递的主要元件,常用的塔内件分塔盘和填料两种。填料是最早使用的塔内件,当初使用在小塔径的塔里,由于其设计、制造、安装难度不大,应用十分广泛。随着化学工业的发展,精馏塔的内径越来越大,于是气液分布不均问题显得突出,效率大幅下降,直径大于2米的塔的效率已相当低,沟流和边界效应严重,为解决这些问题,人们开发了板式塔,但是板式塔的结构复杂、制造和安装精度要求高,因而人们又加紧了对填料塔放大技术的攻关,在解决了气液分布等问题后,大型装置又开

始使用填料塔。目前的填料分为散堆填料和规整填料。设计的甲醇精制采用的是规整填料精馏工艺技术,该技术的好坏取决于气液接触程度,即取决于液体在填料表面分布的均匀程度,气体的分布较容易,液体分布均匀很难,故液体分布器是填料塔的一个关键部件,它是决定着填料塔的放大效应。采用槽式液体分布器和槽-盘式液体分布器可以较好地解决抗堵、防夹带等问题,压降小、负荷弹性大。

采用规整填料为塔内件的3+1塔精馏工艺,其特点是:

1、精甲醇产品的质量好,甲醇回收率高;

2、能耗低。比两塔工艺减少蒸汽消耗约30%左右;

3、操作的灵敏性比板式塔好,但其稳定性不如板式塔好;

4、采取了萃取精馏和共沸精馏工艺,有效解决了微量难分离组分的脱除问题;

5、分离效率高,操作弹性大,生产能力大。

1.4 甲醇精馏工艺流程说明

1.4.1 预精馏系统

来自甲醇合成装置的粗甲醇(40℃、0.5MPaA),首先进入粗甲醇预热器E-15501的管程,被壳程的低压蒸汽冷凝液加热到70℃左右,然后进入预精馏塔C-15501的上部。

预精馏塔C-15501顶部出来的气相,首先进入预精馏塔一级冷凝器E-15506的壳程,物料被管程的循环冷却水冷却到67.5℃,冷却下来的液体进入预精馏塔回流槽T-15501中;从预精馏塔一级冷凝器E-15506出来的气体进入预精馏塔二级冷凝器E-15515的壳程,物料被管程的循环冷却水冷却到40℃左右,冷凝下来的液体进入萃取槽T15508 中,经工艺水萃取后,甲醇水溶液进入预精馏塔回流槽T-15501中,萃取出来的物料去杂醇油罐;二级冷凝器中出来的带有甲醇的不凝气,进排放槽T15506中,用水洗涤其中的甲醇后,不凝气去放空总管。

回流槽T-15501中的甲醇溶液,经预精馏塔回流泵送入预精馏塔C-15501的顶部作回流液。预精馏塔塔釜的预后甲醇经液位控制后去加压精馏塔进一步精馏。

低压蒸汽和加压精馏塔来的低压蒸汽冷凝液,分别进入预精馏塔C-15501的再沸器E-15510 和E-15514,对管程的介质进行加热来为预精馏塔精馏提供热量,然后蒸汽冷凝液去E-15501加热粗甲醇。

为了防止粗甲醇中的酸性物质对管道和设备造成腐蚀,向粗甲醇中加入少量5%左右的NaOH溶液,将粗甲醇的PH值控制在7.5~8左右。

1.4.2 加压精馏系统

预精馏塔出来的预后甲醇,经加压精馏塔给料泵加压后,进入加压精馏塔进

料/釜液换热器E-15513的管程,被壳程介质加热到泡点后,进入加压精馏塔C-15502的下部,塔顶出来的甲醇蒸汽进入冷凝器/再沸器E-15507的壳程,被管程的介质冷凝后进入加压精馏塔回流槽T-15502,回流槽中出来的冷凝液甲醇,部分经加压精馏塔回流泵加压后进入加压精馏塔顶作回流液,其余的甲醇液进入加压精馏塔精甲醇冷却器E-15502的壳程,被管程的循环冷却水冷却到40℃后,去中间罐区的精甲醇计量罐(或粗甲醇储罐)。出加压精馏塔釜液去常压精馏塔继续精馏。

低压蒸汽进入加压精馏塔再沸器E-15511,为加压精馏塔精馏提供热量,被冷凝后的低压蒸汽冷凝液,去E-15501继续作加热介质用。 1.4.4 回收精馏系统

常压精馏塔底出来的废水,含有2%左右的甲醇,经回收精馏塔进料泵加压后,进入回收精馏塔C-15504,塔顶出来的气相,进回收精馏塔冷凝器E-15509的壳程,被管程的循环冷却水冷却到45℃左右,进入回流槽T-15504,回流槽出来的液体经回收精馏塔回流泵加压后,部分进回收精馏塔顶部作回流液,其余去中间罐区的杂醇油储罐。

低压蒸汽进入回收精馏塔再沸器E-15516的壳程,加热管程介质后为回收精馏塔精馏提供热量。蒸汽冷凝液去E-15501。

回收精馏塔底出来的釜液,含有微量的甲醇和有机物,经废水冷却器E-15512中的循环冷却水冷却到60℃左右后,送出界区去污水生化处理装置。

CH 3OH H 2O CH 3CH 2OH 轻馏分 杂醇

Wt%

70 3.72 0.1 1.11 0.07

2.甲醇精馏生产工艺设计及计算

2.3加压精馏塔工艺计算[3]

2.3.1物料衡算

已知:年产150000吨甲醇,以320个工作日计。

F''=150000t/a ,质量分率:F x '= 46%,D 'x =99.7%,w 'x = 0.5%

甲醇M =32.04kg/kmol ,水M =18.02kg/kmol

进料流量 h kg F /25.1953124

320150000000

=?=

进料液、馏出液、釜残液的摩尔分数

324.002

.18/5404.32/4604

.32/46=+=

F x 995.002

.18/3.004.32/7.9904

.32/7.99=+=

D x 003.002

.18/5.9904.32/5.004

.32/5.0=+=

W x 进料平均相对分子质量:kmol M F /kg 56.22324.0102.1804.32324.0=-?+?=)(

原料液:h kmol F /75.86556

.2225

.19531==

总物料:D W D W F +=?+=75.865 ①

易挥发: 003.0995.0324.075.865?+?=??+=W D W x Dx Fx W D F ②

联立①、②得 15.280=D h kmol / 60.585=W h kmol / 塔顶产品的平均相对分子质量:

kmol M /kg 970.31995.0102.1804.32995.0D =-?+?=)( 塔顶产品质量流量:h kg D M /40.895615.280970.31'D 0=?== 塔釜产品平均相对分子质量:

kmol M /kg 062.18003.0102.1804.32003.0w =-?+?=)(

塔釜产品质量流量:h kg M /11.1057760.585062.18W 'W w =?==

3.物料衡算结果

物料衡算结果表

塔顶出料 塔底出料

进料 质量流量/(kg/h ) 8956.40 10577.11

19531.25

质量分数/% 99.7 0.5 46 摩尔流量/(kmol /h) 280.15 585.60

865.75 摩尔分数/% 0.995 0.003 0.324

4.塔顶气相、液相、进料和塔底的温度分别为:

塔顶:

℃79.649

.667.649

.6641.8710041.875.99L D L D =?--=--t t

℃84.649.667.647.6494.911005.99100VD

=?--=--V D t t

塔釜:

℃60.999

.9210010031.503.00W W

=?--=--t t

进料:

℃93.7678

78

7.7618.284.3218.2833.33F F =?--=--t t

精馏段平均温度:℃89.702t t t F

VD 1=+= 提馏段平均温度:℃27.882

t t t F

W 2=+= 5.平均相对挥发度a

取x-y 曲线上两端点温度下a 的平均值 查表可得

=F t 92.9℃时, 05.75.31

28.34-100 5.31-10028.34x y -1x -1y x y y y a A B B A 1=??===

)()

()()( =F t 66.9℃时, 64.187.41

91.94-10087.41-10091.94x y -1x -1y a 2=??==)()

()()(

∴ 35.42

64.105.72a a a 211=+=+=

6.回流比的确定

由于进料为泡点进料 F q x x = 解析法 907.0]1)

1([11min =----=

F

D F D x x x x R αα

又操作回流比R 可取min 2-1.1R R )(= 所以取36.1907.05.15.1min =?==R R

三、热量衡算[3]

1.加热介质的选择

常用的加热剂有饱和水蒸汽和烟道气。饱和水蒸汽是一种应用最广的加热剂。由于饱和水蒸汽冷凝时的传热膜系数很高,可以通过改变蒸汽的压力准确地控制加热温度。燃料燃烧所排放的烟道气温度可达100~1000℃,适用于高温加热。缺点是烟道气的比热容及传热膜系数很低,加热温度控制困难。本设计选用300KPa (温度为133℃)的低压蒸汽作为加热介质,水蒸汽易获得、清洁、不易腐蚀加热管,不但成本会相应降低,塔结构也不复杂。 2.冷却剂的选择

常用的冷却剂是水和空气,应因地制宜加以选用。受当地气温限制,冷却水一般为10~35℃.如需冷却到较低温度,则需采用低温介质,如冷冻盐水、氟利昂等。

本设计建厂地区为长治。长治市夏季最热月份日平均气温为25℃。故选用25℃的冷却水,选升温10℃,即冷却水的出口温度为35℃.

3.热量衡算

⑴冷凝器的热负荷

冷凝器的热负荷 ()LD VD C I I Q -+=D 1R )( 其中 VD I -----------塔顶上升蒸汽的焓; LD I -----------塔顶馏出液的焓

对于全凝器作热量衡算(忽略热量损失) 又

式中 △H V 甲-----------甲醇的蒸发潜热

△H V 水-----------水的蒸发潜热 蒸发潜热的计算:水甲)△(△V V H 1H D D x x I I LD VD -+=- 蒸发潜热与温度的关系

式中 Tr -----------对比温度

沸点下蒸发潜热列表

沸点/℃ 蒸发潜热△H V /(kJ ·kg -1)

Tc/K 甲醇 64.7 1105 513.15 水

100

2257

648.15

64.84℃时,甲醇:

蒸发潜热:

同理,水:

38

.0T 1T 1H H 1

2

1V 2V r r )(△△--=659.015.51384.6415.273T T T c r 22=+==658

.015

.5137.6415.273T T T c r 11=+==kg

/kJ 771.1103658

.01659.011105H 38

.0V =--?=)(△甲521

.015.64884.6415.273T T T c r 22=+==576.015.64810015.273T T T c r 11=+==

蒸发潜热:

所以

43

.1086068.2364995.0177.1103995.0H 1H V V =?--?=-+=-)()△(△水

甲D D x x I I LD VD 所以

()

h

/kJ 10

28.1562

.114633.295178.2D 1R 6

?=??+=-+=)()(LD VD C I I Q

2.冷却水消耗量

()

12t t C Q W pc C C -?=

式中 c W -----------冷却水消耗量,kg/h

pc C -----------冷却介质在平均温度下的比热容,kJ/(kg ·℃) t 1,t 2---------冷却介质在冷凝器进出口处的温度,℃

所以 ℃30235

252t t t 21=+=+= 此温度下,冷却水的比热容 pc C =4.25kJ/(kg ·℃)

所以()h t t C Q W pc C C /kg 1079.1253525.41076.046

12?=-??=-?=)

⑶加热器热负荷及全塔热量衡算

列表计算甲醇、水在不同温度下混合物的比热容C p (单位:kJ/(kg ·℃))

塔顶 塔釜 进料 精馏段 提馏段 甲醇 3.028 3.485 3.166 3.145 3.412 水 4.284 4.368 4.288 4.396 4.388 精馏段:

甲醇:()kg /kJ 1803.38-93.7679.64145.3F LD 1=-?=-?)(t t C p 水:()kg /3.367kJ 5-93.7679.64396.4F LD 1=-?=-?)(t t C p 提馏段:

甲醇:()kg /kJ 35.7793.766.99412.3F W 1=-?=-?)(t t C p

水:()kg /kJ 48.9993.766.99388.4F W 2=-?=-?)(t t C p

kg

/kJ 068.2364576

.01521.012257H 38.0V =--?=)(△水

塔顶流出液的比热容:

/kJ 149.3396.4003.0997.0145.3)'1('211=?+?=-+=p p p C x x C C D D (kg ·℃) 塔釜溜出液的比热容:

/kJ 385.4388.4997.0003.0412.3)'1('212W W =?+?=-+=p p p C x x C C (kg ·℃) 为简化计算,现以进料焓,即76.93℃时焓值为基准

根据资料所提供的数据,D t =128.1℃,W t =134.2℃ 注:下标1为甲醇,下标2为水。

2.冷凝器的热负荷

因塔顶馏出液几乎为纯甲醇,故其焓可近似按纯甲醇进行计算,则全凝器的热负荷为(塔顶温度为128.1℃下,甲醇的汽化热为953.4809kJ/kg )

=C Q 953.4809×1583.2626×32.04=4.84×107 kJ/h

=D t 128.1℃下,水的比热容为()

C kg kJ C pc ?=/265.4

()=-?=12t t C Q W pc C C ()=-??32

42265.41084.47

1134818.29 kg/h

3.再沸器的热负荷和加热蒸汽消耗量

在W t =134.2℃下,甲醇的汽化热为1025.26kJ/kg ,水的汽化热为2254.24 kJ/kg 选用0.7MPa (700kpa ,180℃)低压蒸汽为加热介质

再沸器的热负荷为

()LW VW B I I V Q -='

因釜残液几乎为水,故其焓可按纯水进行计算,即

==-'B LW VW r I I 2254.24×18.02=40621.40kJ/kmol

则 =B Q 1583.2626×40621.40=6.43×107 kJ/h 加热蒸汽消耗量为

()

12t t c Q W pc C

c -=

由附录查得P 为700kpa 时水的汽化热为2071.5 kJ/kg 。则

=?==5

.20711043.67

r Q W B h 31040.31kg/h

2.3.3理论塔板数计算[7]

由于本次设计时的相对挥发度是变化的,所以不能用简捷法求得,应用图解法。

精馏段操作线方程为 1

1+++=

R x x R R

y D 截距 =+=

+1

6383.0994

.01R x D 0.6067 连接(D x ,D x ),(0,1+R x

D )与q 线交于d 点,连接(W x ,W x )与d 点,得到

提馏段操作线、然后,由平衡线与操作线可得精馏塔理论板数,但由于W x 极小,利用作图法画出理论板数,如图所示,梯级数为12块。

图2-3 加压塔求理论塔板数的图解法

塔顶温度下:

A P =804.252kpa

B P =130.652kpa

==

B A

D P P α804.252/130.652=6.156

塔底温度下:

A P =945.304kpa

B P =308.248kpa

== B

A

W P P α945.304/308.248=3.067

全塔平均挥发度:=?=W D m ααα 4.345

因为塔底设有再沸器,所以精馏塔理论板数要比梯级数少1,所以精馏塔理论板数为11块,精馏段为10块,提馏段为1块。 2.3.4精馏塔主要尺寸的设计计算 1.精馏塔设计的主要依据和条件

表2-5 水在不同温度下的密度

温度/℃ 60 70 80 90 100 110 密度/(g/ cm 3)

0.9832

0.9778

0.9718

0.9653

0.9584

0.9510

表2-6 甲醇在不同温度下的密度

温度/℃ 10 20 30 40 50 60 密度/(g/ cm 3)

0.8008

0.7915

0.7825

0.7740

0.7650

0.7555

表2-7 水在不同温度下的黏度

温度/℃ 80 90 100 110 120 130 黏度/s mPa ?

0.3565

0.3165

0.2838

0.2589

0.2373

0.2177

表2-8甲醇在不同温度下的黏度

温度/℃ 10 15 20 65.31 71.86 98.52 黏度/s mPa ?

0.686

0.638

0.591

0.332

0.295

0.225

用内插法可以计算出水和甲醇在塔顶、塔底和进料温度下的密度和黏度 举例:

=?--=--水水ρρ9718

.080

1.849718.09653.080900.9691 g/ cm 3

=?--=--水水μμ5229

.053

1.845229.05146.053540.2648s mPa ?

表2-9 水和甲醇在不同温度下的密度

温度/℃ =D t 128.1

=W t 134.2

=F t 107.2

水密度/(g/ cm 3) 0.9376 0.9331 0.9531 甲醇密度/(g/ cm 3)

0.6908

0.6851

0.7107

表2-10 水和甲醇在不同温度下的黏度

温度/℃ =D t 128.1

=W t 134.2

=F t 107.2

水黏度/(s mPa ?)

0.2214

0.2099

0.2624

甲醇黏度/(s mPa ?)

0.1473 0.1313 0.2022

2.塔顶条件下的流量和物性参数

()=-?+?=D D x M x M M 12132.04×0.994+18.02×(1-0.994)=31.96kg/kmol =?=V M V 131.96×1583.2626=50601.07kg/h =?=L M L 131.96×617.0337=19720.4kg/h

=D x 0.994?1a =0.993,2a =0.007 =+=2

2

11

1ρρρa a L

=+9376

.0007

.06908.0993.0 1.4450cm 3/g

所以 =L ρ0.6920 g/ cm 3=692.0 kg/ m 3

()

=+??==

1.12815.273314.896

.31325.101RT M p V ρ 0.9707 kg/ m 3 ()=-+=D D L x x 121μμμ0.2214×0.994+0.1473×(1-0.994)

=0.2210s mPa ?

塔顶出料口质量流量:D =966.2289×31.96=30880.68 kg/h

表2-11 塔顶部数据结果表

符号 kmol

kg M

/

3

/m

kg V

ρ

3

/m

kg L

ρ

s

mPa L

()()

h kmol h kg D ////摩尔质量流量

31.96

0.9707

692.0

0.2210

30880.68

966.2289

3.塔底条件下的流量和物性参数

()=-?+?=W W x M x M M 12132.04×0.67+18.02×(1-0.67)=27.42kg/kmol

()

=+??==

2.13415.273314.842

.27325.101RT M p V ρ0.8204 kg/ m 3

由于W x =0.67?1a =0.78,2a =0.22

=+=2

2

11

1ρρρa a L

=+9331

.022

.06851.078.0 1.3743cm 3/g 所以 =L ρ0.7276 g/ cm 3=727.6kg/ m 3

()=-+=W W L x x 121μμμ0.1313×0.67+0.2099×(1-0.67)

=0.1573s mPa ?

=?=''3V M V 27.42×1583.2626=43413.06kg/h =?='3L M L 27.42×3056.1538=83799.74kg/h

塔底质量流量:W =1552.1203×27.42=42559.1386kg/h

表2-12 塔底部数据结果表

符号 kmol

kg M

/

3

/m kg V

ρ

3

/m kg L

ρ

s

mPa L

()()

h kmol h kg W ////摩尔质量流量

27.42

0.8204

727.6

0.1573

42559.1286

1552.1203

4.进料条件下的流量和物性参数

()=-?+?=F F x M x M M 12132.04×0.82+18.02×(1-0.82)=28.44 kg/kmol

()

=+??==

2.10715.273314.844

.28325.101RT M p V ρ 0.9113 kg/ m 3 由于F x =0.82?1a =0.87,2a =0.13

=

+=2

2

11

1ρρρa a L =+9531

.013

.07107.087.0 1.3605 cm 3/g

所以 =L ρ0.7350 g/ cm 3=735.0 kg/ m 3

==2'2V V 1583.2626×28.44=45027.99kg/h

精馏段:=?=L M L 228.44×617.0337=17548.44kg/h 提馏段:=?=''2L M L 28.44×3056.1538=86917.01kg/h

()=-+=F F L x x 121μμμ0.2022×0.82+0.2624×(1-0.82)=0.1973s mPa ?

进料质量流量:F = 42823kg/h

表2-13 进料数据结果表

符号 kmol

kg M

/

3

/m kg V

ρ

3

/m kg L

ρ

s

mPa L

()()

h kmol h kg F ////摩尔质量流量

28.44

0.9113

735.0

0.1973

73734.6

2439.1201

5.精馏段的流量和物性参数

=+=

+=29113

.09707.02

2

1

V

V V ρρρ0.941 kg/ m 3

=+=

+=

2

.7350.6922

2

1

L

L L ρρρ 713.5kg/ m 3

=+=+=

2

99

.4502707.50601221V V V 47814.53kg/h =+=+=2

44.175484.19720221L L L 18634.42 kg/h

=+=+=2

1973.02210.02LF LD L μμμ0.2092s mPa ?

6.提馏段的流量和物性参数

=+=

+=28204

.09113.02

3

2

V

V V ρρρ0.8659kg/ m 3

=+=

+=

2

6

.7270.7352

3

2

L

L L ρρρ731.3 kg/ m 3

=+=+=266.4341399.450272'3'2V V V 44220.83 kg/h

=+=+=274.8379901.869172'3'2L L L 85358.38 kg/h

=+=

+=

2

1973

.01573.02

LF

LW L μμμ0.1773s mPa ?

7.体积流量

塔顶:=?=

=

3600

9707.007

.506011

1

1V S V V ρ14.48m 3/s

塔底:=?=

=

3600

8204.006

.434133

'

33V S V V ρ14.699m 3/s

进料:=?=

=

3600

9113.099

.450272

2

2V S V V ρ 13.725m 3/s

精馏段:=+=+=

2

725

.1348.14221S S S V V V 14.102m 3/s 提馏段:=+=+=2

699

.14725.13232

'S S S V V V 14.212m 3/s

表2-14 精馏段、提馏段数据结果表

精馏段

提馏段 气相密度()

3/-?m kg V ρ 0.9410 0.8659 液相密度(

)3

/-?m

kg L ρ

713.5

731.3 气相摩尔流量()1

/-?h kmol

1583.2626 1583.2626 气相质量流量(

)1

/-?h kg

47814.53 44220.83 液相黏度/s mPa ? 0.2092

0.1773 液相摩尔流量()1

/-?h kmol

617.0337 3056.1538 液相质量流量(

)1

/-?h

kg

18634.42

85358.38

2.3.5填料的选择

填料是填料塔的核心构件,它提供了气液两相接触传质与传热的表面,与塔内件一起决定了填料塔的性质。目前,填料的开发与应用仍是沿着散装填料与规整填料两个方面进行。

本设计选用规整填料,规整填料是一种在塔内按均匀几何图形排布、整齐堆砌的填料,规定了气液流路,改善了沟流和壁流现象,压降可以很小,同时还可以提供更大的比表面积,在同等溶剂中可以达到更高的传质、传热效果。

与散装填料相比,规整填料结构均匀、规则、有对称性,当与散装填料有相同的比表面积时,填料空隙率更大,具有更大的通量,单位分离能力大。

所选的规整的参数为

型号

峰高

比表面积

理论板数

空隙率

压力降

年产20万吨煤制甲醇生产工艺初步设计_毕业设计书

年产20万吨煤制甲醇生产工艺初步设计 摘要 甲醇是一种极重要的有机化工原料,也是一种燃料,是碳一化学的基础产品,在国民经济中占有十分重要的地位。近年来,随着甲醇下属产品的开发,特别是甲醇燃料的推广应用,甲醇的需求大幅度上升。为了满足经济发展对甲醇的需求,开展了此20万t/a的甲醇项目。设计的主要内容是进行工艺论证,物料衡算和热量衡算等。本设计本着符合国情、技术先进和易得、经济、环保的原则,采用煤炭为原料;利用GSP气化工艺造气;NHD净化工艺净化合成气体;低压下利用列管均温合成塔合成甲醇;三塔精馏工艺精制甲醇;此外严格控制三废的排放,充分利用废热,降低能耗,保证人员安全与卫生。 关键词:甲醇、合成、精馏。

abstract Methanol is a kind of extremely important organic industrial chemicals, and a kind of fuel too, it is the basic products of the chemistry of carbon one. It is very important in national economy. In recent years, with the development of the products that are made from methanol, especially the popularization and application of the fuel of methanol, the demand for the methanol rises by a large margin. In order to satisfy economic development's demands for methanol , have launched the methanol project of this 200,000t/a. Main content that design to carry on craft prove, supplies weighing apparatus regard as with heat weighing apparatus charging etc The principle of the design in line with according with the national conditions, technologically advanced and apt, economy, protecting environment,. Coals is adopted as raw materials; the craft of GSP gasification is utilized to make water gas; the craft of NHD purification is utilized to purify the syngas; tubular average -temperature reaction is utilized to synthesize methanol keeping in low pressure; the rectification craft of three towers is utilized to rectify methanol; In addition control the discharge of the three wastes strictly, fully utilize used heat, reduce energy consumption, guarantee the personal security and hygiene. Keyword: Methanol, synthesis, rectification. 目录

煤制甲醇冷态开车实训实验报告

一、实验目的 1、通过模拟化工生产过程中开车、运行、停车以及事故处理等操作过程,建立化工流程级概念,进一步认识化工生产各个设备操作的相互联系和影响,理解化工生产的整体性。 2、深入了解煤气化制甲醇过程的工艺和控制系统的动态特性,提高对复杂化工工程动态运行的分析和协调控制能力,熟悉一些常见事故的处理方法等。 3、通过实训进一步掌握基本的单元操作方法,了解控制系统的操作,理论联系实际,对化工生产的实际过程有更深层次的知识。 4扩大知识面,提高综合能力,包括锻炼动手能力,培养团队合作意识,提高工程素养和创新能力等。 5、在一定程度上逐步实现学生由学校向社会的转变,培养初步担任技术工作的能力。 二、实验过程工艺流程图 1、主要设备中物料来源与去向简述 1)T401(透平机):高温蒸汽进入透平机把热量转化为机械能提供给压缩机。蒸汽变为凝液排出系统。 2)C401(压缩机):来自粗甲醇分离罐中的循环气经压缩机压缩后与H2、CO混合气混合参与反应。 3)E401、E402、E403(换热器):本实验的换热器为管壳式换热器,分为管程和壳程。甲醇合成反应需要达到一定的温度,混合气(H2、CO及循环气)进入E401管程,与换热器管外气体换热升温后进入甲醇合成塔。壳程内走的气体为甲醇合成塔出来的温度较高的气体(主要包括生成的甲醇蒸汽、未反应的H2和CO、杂质气体等)。 4)R401(甲醇合成塔):甲醇合成塔为管壳式反应器,管内填装催化剂(即铜基催化剂),反应管外为沸腾热水。当混合气气进入合成塔内管后,在一定温度和压力下CO、CO2与H2反应生成甲醇和水,同时还有微量的其它有机杂质生成。合成甲醇的反应都是强放热反应,反应放出的热大部分由合成塔壳侧的沸腾水带走。合成塔内催化剂层温度及合成塔出口的温度可以通过调节汽包的压力来控制。 5)F401(汽包):外部锅炉水经汽包进入合成塔壳侧,蒸汽再进入汽包中排出。可以通过汽包的蒸汽出口阀来控制汽包压力。 6)X401(开工喷射器):开工时向合成塔中喷射高温蒸汽使合成塔达到反应所需温度,反应稳定后关闭蒸汽入口阀,合成塔壳侧水经喷射器再进入合成塔使合成塔壳中气液不断循环。 7)F402(甲醇分离罐):从合成塔出来的热反应气体进入E401的壳程与入塔合成气逆流换热被冷却到90℃左右,此时有一部分甲醇被冷凝成液体。该气液混合物再经E402、E403进一步冷凝,冷却到≤40℃,进入甲醇分离器分离出粗甲醇去精馏。分离出粗甲醇后的气体返回循环段,经压缩机加压后循环使用。为了防止合成系统中惰性气体的积累,要排放少量的循环气(称为弛放气)进入火炬燃烧。整个合成系统的压力可由弛放气

天然气制甲醇工艺总结word精品

天然气制甲醇工艺技术总结 中化二建集团有限公司王瑞军 工程名 称:内蒙古天野化工油改气联产20万吨/年甲醇项目 工程地点:内蒙古呼和浩特巾 开工日期:2004年5月 竣工日期:2005年11月 投资金 额: 约6亿元人民币 1甲醇装置简介 1.1内蒙古天野化工集团为调整产品结构,开拓碳一化工领域产品,增强企业参与市场的竞争能力,解决企业生存发展问题,以天然气取代重油为原料,采用非催化部分氧化技术对现有的30万吨/年合成氨生产装置进行技术改造,同时增建一套以天然气为原料年产20万吨的甲醇装置。 1.2 本项目由中国五环科技有限公司设计,中化二建集团有限公司承建。所采用的技术均为国产。所选用的设备除三台天然气压缩机组为进口外,其余均为国产。设计日产甲醇667吨,日耗天然气608500立方米。装置采用:变频电机驱动离心式天然气压缩、 2.5MPa 补碳一段蒸汽转化炉、蒸汽透平驱动离心式合成气压缩机、8.0MPa林达均温合成塔、三塔 精馏、普里森膜分离氢回收、MEA二氧化碳回收工艺。另外还为合成氨配套一台蒸汽透平驱动离心式天然气压缩机。 2甲醇装置工艺特点 2.1 天然气压缩工序 天然气压缩工序是将1.25MPa( A)天然气压缩至蒸汽转化要求的压力2.85MPa(A)。天然气压缩机组采用德国阿特拉斯生产的电机驱动的离心式压缩机组?离心压缩机的显著 特点是单机打气量大。运转平稳无脉冲、维修少、无需备用,与蒸汽透平驱动相比投资少,占地面积较小。 2.2 天然气转化工序 2.2.1天然气转化工序是通过天然气和蒸汽转化反应生产甲醇合成需要的合成气。天然气转化工序只设一段转化炉,转化炉采用顶烧方箱炉,对流段为水平布置,水碳比为 3.2, 转化炉出口转化气温度855E,压力2.19MPa,甲烷含量约2.5% (干基)。 2.2.2 原料天然气脱硫采用钻钼加氢串氧化锌脱硫工艺,氧化锌脱硫槽采用双塔,可并联可串联保证天然气中总硫小于O.IPPn,同时脱硫剂更换不影响生产。

煤制甲醇工艺设计

煤制甲醇工艺流程化设计 主反应为:C + O 2 → C O + C O 2 + H 2 → C H 3O 副反应为: 1 造气工段 (1)原料:由于甲醇生产工艺成熟,市场竞争激烈,选用合适的原料就成为项目的关键,以天然气和重油为原料合成工艺简单,投资相对较少,得到大多数国家的青睐,但从我国资源背景看,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,在大力发展煤炭洁净利用技术的形势下,应该优先考虑以煤为原料,所以本设计选用煤作原料。 图1-1 甲醇生产工艺示意图 (2)工艺概述:反应器选择流化床,采用水煤浆气化激冷流程。原料煤通过粉碎制成65%的水煤浆与99.6%的高压氧通过烧嘴进入气化炉进行气化反应,产生的粗煤气主要成分为CO ,CO 2,H 2等。 2423CO H CH H O +?+2492483CO H C H OH H O +?+222CO H CO H O +?+

2 净化工段 由于水煤浆气化工序制得粗煤气的水汽比高达1.4可以直接进行CO变换不需加入其他水蒸气,故先进行部分耐硫变换,将CO转化为CO2,变换气与未变换气汇合进入低温甲醇洗工序,脱除H2S和过量的CO2,最终达到合适的碳氢比,得到合成甲醇的新鲜气。 CO反应式: CO+H O=CO+H 222 3 合成工段 合成工段工艺流程图如图1。 合成反应要点在于合成塔反应温度的控制,另外,一般甲醇合成反应10~15Mpa的高压需要高标准的设备,这一项增加了很大的设备投资,在设计时,选择目前先进的林达均温合成塔,操作压力仅5.2MPa,由于这种管壳式塔的催化剂床层温度平稳均匀,反应的转化率很高。在合成工段充分利用自动化控制方法,实行连锁机制,通过控制壳程的中压蒸汽的压力,能及时有效的掌控反应条件,从而确保合成产品的质量。 合成主反应: CO+2H=CH OH 23 主要副反应: CO+3H=CH OH+H O 2232 4 精馏工段 精馏工段工艺流程图见图2。 合成反应的副产主要为醚、酮和多元醇类,本设计要求产品达质量到国家一级标准,因此对精馏工艺的合理设计关系重大,是该设计的重点工作。设计中选用双塔流程,对各物料的进出量和回流比进行了优化,另外,为了进一步提高精甲醇质量,从主塔回流量中采出低沸点物继续进预塔精馏,这一循环流程能有效的提高甲醇的质量。

煤制甲醇实训报告

2014年国家高职院校骨干教师化工类顶岗实训报告 (煤制甲醇装置) 班级:杨子班 姓名:连锦花 班主任: 钟飞 实训日期:2014、8、11—2014、8、23 实训内容 1、甲醇介绍 2、煤制甲醇生产工艺、装置介绍及现场参观 3、气化工段仿真模拟训练 4、变换工段仿真模拟训练 5、合成工段仿真模拟训练 6、精馏工段仿真模拟训练 实训方案 一、性质与任务 (一)实训的性质 煤制甲醇工艺仿真实训操作就是为了加强培训教师实践性教学环节,培养教师理论联系实际,提高分析问题、解决问题的能力及实践技能。在学习基础知识、专业基础理论课的基础上,进行为期一周的实训。 通过实训,使教师直接参与生产第一线的实践活动,将所学的理论知识与生产实践相结合,进一步巩固与丰富专业基础知识与专业知识;通过参与生产第一线的

实践活动,进一步了解生产组织管理的有关知识,为毕业后从事教育工作打下良好的基础;同时通过实训,为教师提供了一次社会实践的机会,为将来走上工作岗位积累一定的社会实践经验。 二、实训目标 (一)知识目标 1、甲醇生产原料、产品的性能以及用途; 2、掌握煤制甲醇的工艺生产原理、工艺条件、工艺流程; 3、熟悉有关装置的化工操作规范与装置的安全运行规则; 4、了解主要设备的结构、管道、阀门的类型、作用、性能等情况; 5、了解各种操作参数的测量、控制方法以及相应仪表、仪器的类型、性能与使用方法; 三、实训内容 A、甲醇介绍 甲醇,分子式CH3OH,又名木醇或木精,英文名: Methanol; Methyl alcohol;Carbinol;Wood alcohol; Wood spirit; Methyl hydroxide; 理化性质:无色、透明、高度挥发、易燃液体。略有酒精气味。分子量32、04。相对密度0、792(20/4℃)。熔点-97、8℃。沸点64、5℃。闪点12、22℃。自燃点463、89℃。蒸气密度1、11。蒸气压13、33KPa(100mmHg 21、2℃)。蒸气与空气混合物爆炸下限6~36、5 % 。能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃与许多其她有机溶剂相混溶。遇热、明火或氧化剂易着火。用途:基本有机原料之一。主要广泛应用于精细化工,塑料,医药,林产品加工等领域的基本有机化工原料,可开发出100多种高附加值化工产品,尤其深加工后作为一种新型清洁燃料与加入汽油掺烧,其发展前景越来越广阔。 主要就是合成法,尚有少量从木材干馏作为副产回收。合成甲醇可以固体(如煤、焦炭)液体(如原油、重油、轻油)或气体(如天然气及其她可燃性气体)为原料, 经造气净化(脱硫)变换,除去二氧化碳,配制成一定的合成气(一氧化碳与氢)。在不同的催化剂存在下,选用不同的工艺条件。单产甲醇(分高压法低压与中压法),或与合成氨联产甲醇(联醇法)。将合成后的粗甲醇,经预精馏脱除甲醚,精馏而得成品甲醇。高压法为BASF最先实现工业合成的方法,但因其能耗大, 加工复杂,材

煤化工工艺汇总

煤化工工艺汇总煤化工工艺路线图

煤制甲醇典型工艺路线图 1、合成甲醇的化学反应方程式: (1)主反应: CO+2H2=CH3OH+102.5KJ/mol (2)副反应 2CO+4H2=CH3OCH3+H2O+200.2 KJ/mol CO+3H2=CH4+H2O+115.6 KJ/mol 4CO+8H2=C4H9OH+3H2O+49.62 KJ/mol CO2+H2=CO+H2O-42.9 KJ/mol 2、甲醇合成气要求氢碳比f=(H2-CO2)/(CO+CO2)≈2.05~2.10,由于煤炭气化所得到的水煤气CO含量较高,H2含量较低,因此水煤气须经脱硫、变换、脱碳调整气体组成,以达到甲醇合成气的要求。 3、CO变换反应

CO+H2O(g)=CO2+H2 (放热反应) 4、水煤气组分与甲醇合成气组分对比 气体种类气体组分(%) CO H2CO2CH4水煤气37.350.0 6.50.3甲醇合成气29.9067.6429.900.1 天然气制甲醇工艺流程图 1、合成甲醇的化学反应方程式: CH4+H2O=CH3OH+H2 2、甲醇合成气要求氢碳比f=(H2-CO2)/(CO+CO2)≈ 2.05~2.10,由于天然气甲烷含量较高,因此要对天然气进行蒸 汽转化,生成以H2、CO和CO2位主要成分的转化气。由于蒸汽转化反应是强吸热反应,因此还要对天然气进行纯氧部分氧化

以获取热量,使得蒸汽转化反应正常连续进行,最终达到甲醇合成气的要求。 3、蒸汽转化反应 CH4+H2O(g)=CO+H2(强吸热反应) 4、纯氧部分氧化反应 2CH4+O2=2CO+4H2+35.6kJ/mol CH4+O2=CO2+2H2+109.45 kJ/mol CH4+O2=CO2+H2O+802.3 kJ/mol 5、天然气组分与甲醇合成气组分对比 气体种类气体组分(%) CO H2CO2CH4天然气----------- 3.296.2甲醇合成气29.9067.6429.900.1石油化工、煤炭化工产品方案对比(生产烯烃)

煤制甲醇危险源

煤制甲醇主要危害源分析 甲醇是一种透明、无色、易燃、有毒的液体,略带酒精味,熔点-97.8℃,沸点64.8℃,闪点12.22℃,自燃点47℃,相对密度0.7915(20℃/4℃),爆炸极限下限6%、上限36.5%,也是一种最简单的饱和醇,化学分子式为CH3OH。由于甲醇分子结构中的C原子以sp3杂化轨道成键,O原子同样以sp3杂化轨道成键,所以甲醇分子为极性分子,能与水、乙醇、乙醚、苯、丙酮和大多数有机溶剂相混溶。甲醇与乙烯、苯等都是典型的基础化工原料,广泛应用于生产甲醛、甲基叔丁基醚(MTBE)、醋酸、甲酸甲酯、二甲醚、氯甲烷、甲胺等有机化工产品,在世界基础有机化工原料中消费量仅次于乙烯、苯等。特别是以甲醇为原料的无铅汽油添加剂MTBE 得到了开发和大量应用,以及汽油、柴油掺烧甲醇的技术在公交系统中开始应用等等,致使甲醇将在未来的能源领域中起到重要作用,市场前景也被相关人士更为看好。我国作为煤炭能源大国,以煤为原料制备甲醇成为了最重要的途径。1同煤集团 60万t/a煤制甲醇工艺流程大同煤矿集团公司60万t/a煤制甲醇工艺流程见图1。 通过磨煤机处理并用(80℃、相对压力4.2MPa)氮气/CO2送至煤烧嘴的原料煤(粒度≤30mm)和空分装置送出的高压

O2(相对压力4.2MPa)与蒸汽(420℃、相对压力4.2MPa)混合后在1600℃高温、4.0MPa(相对压力)高压下,瞬间完成煤的气化反应,生成(CO+H2)含量很高的粗煤气并冷却至340℃,经变换将169℃、3.8MPa(绝对压力)的粗煤气的H2/CO比调整并冷却到40℃后送往酸脱工序;进入低温甲醇洗装置的原料气压力为3.5MPa(绝对压力),温度为40℃(包括NH3洗涤、原料气冷却、H2S/CO2脱除、甲醇闪蒸及闪蒸气回收、CO2产品及洗涤、H2S浓缩及N2气提、甲醇热再生、甲醇脱水等);从酸性气体脱除工序来的 3.1MPa、30℃的净化气和来自氢回收工序的二段富氢气混合后进入新鲜气分离器,分离液滴后进入合成气压缩机。压缩机分为两段压缩,其一段出口气体与来自氢回收工序的一段富氢气混合后进入段间冷却器冷却,冷却后的气体进入段间分离器分离冷凝液,然后进入压缩机二段进一步压缩,压缩机出口气体压力为8.0MPa(相对压力)。从合成气压缩机来的合成气与一股高压锅炉给水混合后进入第一入塔/出塔换 热器,预热后的气体进入硫保护器,硫保护器中装有TOPSOEHTZ-4型氧化锌脱硫剂以脱除合成气中的H2S和COS,经催化剂床层反应,分离冷凝后得到粗甲醇;来自甲醇合成工序的粗甲醇经粗甲醇预热器与蒸汽冷凝液换热到72℃左右后进预精馏塔上部,塔顶汽在预塔一级冷凝器中部分冷凝。冷凝汽温度控制在68℃左右,未冷凝的气体进入预

甲醇精馏的方法

1.4.2 甲醇精馏的典型工艺流程甲醇精馏产生工艺有多种,分为单塔精馏,双塔精馏,三塔精馏与四塔精馏(即三塔加回收塔) (1) 单塔流程描述 采用铜系催化剂低压法合成甲醇,由于粗甲醇中不仅还原性杂质的含量大大减少,而且二甲醚的含量几十倍地降低,因此在取消化学净化的同时,可将预精馏及甲醇-水-重组分的分离在一台主精馏塔内同时进行,即单塔流程,就能获得一般工业上所需要的精甲醇。单塔流程更适用于合成甲基燃料的分离,很容易获得燃料级甲醇。 单塔流程(见图1.1)为粗甲醇产品经过一个塔就可以采出产品。粗甲醇塔中部加料口送入,轻组分由塔顶排出,高沸点的重组分在进料板以下若塔板处引出,水从塔底排出,产品甲醇在塔顶以下若干块塔板引出。 (2) 双塔流程描述 双塔工艺是由脱醚塔,甲醇精馏塔或者主塔组成。主塔在工厂中产量在100万吨/年以下,仅仅能提供简单的过程,所以设备和投资较低。 传统的工艺流程,是最早用于30MPa压力下以锌铬催化剂合成粗甲醇的精制。主要步骤有:中和、脱醚、预精馏脱轻组分杂质、氧化净化、主精馏脱水和重组分,最终得到精甲醇产品。在传统工艺流程上,取消脱醚塔和高锰酸钾的化学净化,只剩下双塔精馏(预精馏塔和主精馏塔)。其高压法锌铬催化剂合成甲醇和中、低压法铜系催化剂合成甲醇都可适用。 从合成工序来的粗甲醇入预精馏塔,此塔为常压操作。为了提高预精馏塔后甲醇的稳定性,并尽可能回收甲醇,塔顶采用两级冷凝。塔顶经部分冷凝后的

大部分甲醇、水及少量杂质留在液相作为回流返回塔,二甲醚等轻组分(初馏分)及少量的甲醇、水由塔顶逸出,塔底含水甲醇则由泵送至主精馏塔。主精馏塔操作压力稍高于预精馏塔,但也可以认为是常压操作,塔顶得到精甲醇产品,塔底含微量甲醇及其它重组分的水送往水处理系统(见图1.2)。 (3) 三塔流程描述 三塔工艺是由脱醚塔,加压精馏塔和常压精馏塔组成,形成二效精馏与二甲醇精馏塔甲醇产品的镏出物的混合物。三塔流程(见图1.3)的主要特点是,加压塔塔顶冷凝潜热用作常压塔塔釜再沸器的热源,形成双效精馏二效精馏,因此热量交换在加压塔顶部和常压塔底部之间进行。这种形式节省大约30%~40%的能源,同时降低了循环冷却水的速度。 从合成工序来的粗甲醇入预精馏塔,在塔顶除去轻组分及不凝气,塔底含水甲醇由泵送加压塔。加压塔操作压力为57bar(G),塔顶甲醇蒸气全凝后,部分作为回流经回流泵返回塔顶,其余作为精甲醇产品送产品储槽,塔底含水甲醇则进常压塔。同样,常压塔塔顶出的精甲醇一部分作为回流,一部分与加压塔产品混合进入甲醇产品储槽。 (4) 四塔流程描述 四塔流程(见图1.4)包含预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔和甲醇回收塔。粗甲醇经换热后进入预精馏塔,脱除轻组分后(主要为不凝气、二甲醚等),塔底甲醇及高沸点组分加压后进入加压精馏塔,加压精馏塔顶的气相进入冷凝蒸发器,利用加压精馏塔和常压精馏塔塔顶、塔底的温差,为常压塔塔底提供热源,同时对加压塔塔顶气相冷凝。冷凝后的精甲醇进入回流罐,一部分作为加压塔回流,一部分作为精甲醇产品出装置,加压塔塔底的甲醇、高沸组分、

甲醇精馏塔设计说明书

设计条件如下: 操作压力:105.325 Kpa(绝对压力) 进料热状况:泡点进料 回流比:自定 单板压降:≤0.7 Kpa 塔底加热蒸气压力:0.5M Kpa(表压) 全塔效率:E T=47% 建厂地址:武汉 [ 设计计算] (一)设计方案的确定 本设计任务为分离甲醇- 水混合物。对于二元混合物的分离,应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料,将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝,冷凝液在泡点下一部分回流至塔内,其余部分经产品冷却后送至储罐。 该物系属易分离物系,最小回流比较小,故操作回流比取最小回流比的2 倍。塔釜采用间接蒸气加热,塔底产品经冷却后送至储罐。 (二)精馏塔的物料衡算 1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 甲醇的摩尔质量:M A=32 Kg/Kmol 水的摩尔质量:M B=18 Kg/Kmol x F=32.4% x D=99.47% x W=0.28% 2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 M F= 32.4%*32+67.6%*18=22.54 Kg/Kmol M D= 99.47*32+0.53%*18=41.37 Kg/Kmol M W= 0.28%*32+99.72%*18=26.91 Kg/Kmol 3、物料衡算 3 原料处理量:F=(3.61*10 3)/22.54=160.21 Kmol/h 总物料衡算:160.21=D+W 甲醇物料衡算:160.21*32.4%=D*99.47%+W*0.28% 得D=51.88 Kmol/h W=108.33 Kmol/h (三)塔板数的确定 1、理论板层数M T 的求取 甲醇-水属理想物系,可采用图解法求理论板层数 ①由手册查得甲醇-水物搦的气液平衡数据,绘出x-y 图(附表) ②求最小回流比及操作回流比 采用作图法求最小回流比,在图中对角线上,自点e(0.324 ,0.324)作垂线ef 即为进料线(q 线),该线与平衡线的交战坐标为(x q=0.324,y q=0.675) 故最小回流比为R min= (x D- y q)/( y q - x q)=0.91 取最小回流比为:R=2R min=2*0.91=1.82 ③求精馏塔的气、液相负荷 L=RD=1.82*51.88=94.42 Kmol/h V=(R+1)D=2.82*51.88=146.30 Kmol/h

生产实习之水煤气制甲醇

水煤气法制取甲醇 一、概述 甲醇的性质和用途 甲醇的性质:甲醇(Methanol,Methyl alcohol)又名木醇,木酒精,甲基氢氧化物,是一种最简单的饱和醇。化学分子式为CH3OH,结构式如下: H | H—C—O—H | H 分子结构:C原子以sp3杂化轨道成键,0原子以sp3杂化轨道成键。分子为极性分子。 CAS 登录号:67-56-1 EINECS 登录号:200-659-6 物理化学属性 甲醇是一种无色、透明、易燃、易挥发的有毒液体,略有酒精气味。分子量,相对密度(20/4℃),熔点℃,沸点℃,闪点℃,自燃点℃,蒸气密度,蒸气压(100mmHg ℃),蒸气与空气混合物爆炸下限6~% ,能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃和许多其他有机溶剂相混溶,遇热、明火或氧化剂易燃烧。燃烧反应式为: CH3OH + O2 → CO2 + H2O 甲醇的用途:甲醇用途广泛,是基础的有机化工原料和优质燃料。主要应用于精细化工,塑料等领域,用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多种有机产品,也是农药、医药的重要原料之一。甲醇在深加工后可作为一种新型清洁燃料,也加入汽油掺烧。 甲醇生产方法的简介 生产甲醇的方法有多种,早期用木材或木质素干馏法制甲醇的方法,今天在 工业上已经被淘汰了。氯甲烷水解法也可以生产甲醇,但因水解法价格昂贵,没有

得到工业上的应用。甲烷部分氧化法可以生产甲醇,这种制甲醇的方法工艺流程简单,建设投资节省,但是,这种氧化过程不易控制,常因深度氧化生成碳的氧化物和水。而使原料和产品受到很大损失.因此甲烷部分氧化法制甲醇的方法仍未实现工业化。但它具有上述优点,国外在这方面的研究—直没有中断.应该是一个很有工业前途的制取甲醇的方法。 目前工业上几乎都是采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇。典型的流程包括原料气制造、原料气净化、甲醇合成、粗甲醇精馏等工序。 甲醇生产中所使用的多种催化剂,如天然气与石脑油蒸气转化催化剂、甲醇合成催化剂都易受硫化物毒害而失去活性,必须将硫化物除净。气体脱硫方法可分为两类,一类是干法脱硫,一类是湿法脱硫。干法脱硫设备简单,但由于反应速率较慢,设备比较庞大。湿法脱硫可分为物理吸收法、化学吸收法与直接氧化法三类。 甲醇的合成是在高温、高压、催化剂存在下进行的,是典型的复合气-固相催化反应过程。随着甲醇合成催化剂技术的不断发展,目前总的趋势是由高压向低、中压发展。 甲醇生产的总流程长,工艺复杂,根据不同原料与不同的净化方法可以演变 为多种生产流程。 甲醇的市场与展望 近几年,我国出现了甲醇投资热。从2000年到2007年,全国甲醇产能年均增长率达%,而同期表观消费量年均增长率为18. 9%。2007年,我国共有甲醇生产企业177家,产能合计 1 639. 4万t/a,实际产量 1 076. 4万t,而同期我国甲醇表观消费量为 1 104. 6万t。据最新统计,目前我国新建、拟建甲醇项目共34个(不包括二甲醚、甲醇制烯烃企业自身配套的甲醇装置),预计到“十一五”末期,我国甲醇产能将达到 2 600万t/a~3 060万t/a。 随着甲醇产能快速增长,市场对甲醇产能过剩的担心愈发强烈。目前,基本形成共识的是,甲醛、醋酸等传统下游产品领域并不足以消化增长过快的甲醇产能,人们寄厚望于甲醇、二甲醚在车用、民用替代燃料方面获得较大突破。目前,我国甲醇燃料的有关标准正在制定完善中,这是利好的一面;另外也应认识到,甲醇燃料的推广应用是一项系统工程,许多问题均有待于时间和实践的检验,存在一定的不确定性。此外,有一点需指出的是,目前我国甲醇制烯烃项目中配套

天然气转化合成甲醇的工艺

天然气转化合成甲醇的工艺综述 2015-6-24 专业:化工12-3班 学号: 学生姓名:劳慧 指导教师:刘峥

一.前言 (1) 二.主体部分 (2) 1. 天然气合成甲醇的原理 (2) 2. 高压法合成甲醇的原理及工艺流程 (2) 3. 低压法合成甲醇的原理及工艺流程 (3) 4. 中压法合成甲醇的原理及流程 (4) 5. 三者的比较 (4) 6. 以天然气合成甲醇的优势和现状 (6) 7. 其他原料合成甲醇与天然气合成甲醇的比较 (6) 三.结论部分 (8) 1. 对天然气合成甲醇的认识和了解 (8) 2. 对天然气转化合成甲醇提出我的观点和见解 (8) 四.参考文献 (8)

天然气转化合成甲醇的工艺 一.前言 20世纪60年代,石油和天然气作为一次能源与煤炭一起成为主要能源。与此同时,以石油和天然气为原料的化学工业也迅猛发展起来。与石油不同的是,天然气的成分主要是低分子量的烷烃。因此,天然气化工在发展中逐步成为一个体系。天然气是储量十分丰富的资源和能源,同时也是主要的温室气体之一,合理地利用天然气不仅关系到未来的资源配置和能源利用,而且也是可持续发展的重要战略发展方向之一。 天然气可以合成多种化工原料产品,比如生产合成氨还有甲醇,其中甲醇是最重要的。甲醇是一种重要的基础化工产品和化工原料,主要用于生产甲醛。醋酸、甲苯胺、氯甲烷、乙二醇及各种酸的酯类和维尼纶等,并在很多工业部门中广泛用作溶剂。甲醇在气田开发中用作防冻剂,添在汽油中可提高汽油的辛烷值,甲醇还可直接用作燃料用于发动机。 目前工业上几乎都是采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇。典型的流程包括原料气制造、原料气净化、甲醇合成、粗甲醇精馏等工序。 天然气、石脑油、重油、煤及其加工产品(焦炭、焦炉煤气)、乙炔尾气等均可作为生产甲醇合成气的原料。天然气与石脑油的蒸气转化需在结构复杂造价很高的转化炉中进行。由天然气制合成气进而合成甲醇是制甲醇产品一条重要的工艺路线。

年产10万吨甲醇精馏工段设计毕业设计

毕业设计设计题目:年产10万吨甲醇精馏工段工艺设计

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名:日期: 指导教师签名:日期: 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名:日期:

学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名:日期:年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名:日期:年月日 导师签名:日期:年月日

煤制甲醇项目(最终版)

雄伟煤化有限公司 60万t/a煤制甲醇项目建议书 项目人员:曾雄伟毛龙龙方建李永朋 时间:2015年10月

第一部分项目背景 甲醇是结构最为简单的饱和一元醇,又称“木醇”或“木精”,是仅次于烯烃和芳烃的重要基础有机化工原料,用途极为广泛。主要用于制造甲醛、二甲醚、醋酸、甲基叔丁基醚( MTBE) 、甲醇汽油、甲醇烯烃等方面。近年来,国内外在甲醇芳烃方面进行了应用。 我国甲醇工业始于20 世纪50 年代,随着国内经济发展的不断增长,甲醇下游产品需求的拉动,甲醇行业发展迅猛。从2004 年到2012 年甲醇产能和产量大幅增长,2012 年产能首次超过5 000 万t,产量也达到2 640 万t。2013 年我国甲醇产能已达5650 万t,产量约2 878 万t,已经成为世界第一大甲醇生产国,见图1。 从甲醇产能的区域分布来看,甲醇的产能主要集中在西北、山东、华北等地区。从2013 年各省市产量分布情况来看,排名前五的有内蒙、山东、陕西、河南及山西,内蒙古精甲醇的产量达563 万t[2],约占全国总产量20%,其次是山东、陕西、河南和山西,这五省合计约占总产量的63%。内蒙古、山西、陕西等地凭借其资源优势,成为甲醇生

产企业最为青睐的地区,向资源地集中成为我国甲醇产能布局的主导趋势。受资源因素限制,我国的甲醇生产多以煤为原料,并有焦炉煤气和天然气工艺。2013 年我国甲醇产能中,煤制甲醇产能3 610 万t,占比64%,天然气制甲醇产能1 080 万t,占比19%,焦炉煤气制甲醇产能960 万t,占比17%[3]。受国家治理大气污染、加快淘汰钢铁等“两高”行业落后产能以及经济增速放缓等因素的影响,对焦炭的需求将会减少,从而使焦炉煤气制甲醇装置面临原料短缺的局面,因此焦炉煤制甲醇产能会降低。天然气制甲醇装置,则受到天然气供应不足和气价攀升双重制约,也将大幅限产。据金银岛统计数据显示,截至2013 年12月中旬,国内气头装置开工负荷在三成左右,低于国内平均开工水平,甘肃及新疆气头企业普遍停车。2013 年全国甲醇生产企业有300 余家,其中产能在100 万t 以上的企业占总产能的58.9%,形成了神华、中海油、兖矿、远兴能源、华谊、久泰、河南能化、大唐、晋煤、新奥、新疆广汇等18 家百万吨级超大型甲醇生产企业,见表1。这些百万吨甲醇企业大致可以分为三类,第一类是以神华集团、久泰化工为代表的大型化、规模化、基地化的煤制甲醇企业,靠近煤炭资源富集区域,其综合竞争力在当前竞争环境下最强,也符合国家产业政策方向; 第二类是以晋煤集团、河南能源化工集团为代表的,在国内多地分布,有多个较小规模的煤制甲醇装置构成的甲醇企业,在煤价下降的情况下,其竞争力有所提升; 第三类是以“三桶油”为代表的天然气路线企业,在天然气价格高企的情况下,这类企业的产量将受到抑制。

天然气转化合成甲醇的工艺课件

天然气转化合成甲醇的工艺综述 专业:化工12-3班 学号:3120313310 学生姓名:劳慧 指导教师:刘峥 2015-6-24

一.前言 (1) 二.主体部分 (2) 1. 天然气合成甲醇的原理 (2) 2. 高压法合成甲醇的原理及工艺流程 (2) 3. 低压法合成甲醇的原理及工艺流程 (3) 4. 中压法合成甲醇的原理及流程 (4) 5. 三者的比较 (4) 6. 以天然气合成甲醇的优势和现状 (6) 7. 其他原料合成甲醇与天然气合成甲醇的比较 (6) 三.结论部分 (8) 1. 对天然气合成甲醇的认识和了解 (8) 2. 对天然气转化合成甲醇提出我的观点和见解 (8) 四.参考文献 (8)

天然气转化合成甲醇的工艺 一.前言 20世纪60年代,石油和天然气作为一次能源与煤炭一起成为主要能源。与此同时,以石油和天然气为原料的化学工业也迅猛发展起来。与石油不同的是,天然气的成分主要是低分子量的烷烃。因此,天然气化工在发展中逐步成为一个体系。天然气是储量十分丰富的资源和能源,同时也是主要的温室气体之一,合理地利用天然气不仅关系到未来的资源配置和能源利用,而且也是可持续发展的重要战略发展方向之一。 天然气可以合成多种化工原料产品,比如生产合成氨还有甲醇,其中甲醇是最重要的。甲醇是一种重要的基础化工产品和化工原料,主要用于生产甲醛。醋酸、甲苯胺、氯甲烷、乙二醇及各种酸的酯类和维尼纶等,并在很多工业部门中广泛用作溶剂。甲醇在气田开发中用作防冻剂,添在汽油中可提高汽油的辛烷值,甲醇还可直接用作燃料用于发动机。 目前工业上几乎都是采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇。典型的流程包括原料气制造、原料气净化、甲醇合成、粗甲醇精馏等工序。 天然气、石脑油、重油、煤及其加工产品(焦炭、焦炉煤气)、乙炔尾气等均可作为生产甲醇合成气的原料。天然气与石脑油的蒸气转化需在结构复杂造价很高的转化炉中进行。由天然气制合成气进而合成甲醇是制甲醇产品一条重要的工艺路线。

甲醇精馏工艺流程

甲醇精馏工艺流程 由合成工序闪蒸槽来的粗甲醇在正常情况下直接进入本工序的粗甲醇预热器(E11101)预热至65℃后进入预精馏塔(T11101)(在非正常情况下,粗甲醇来自甲醇罐区粗甲醇储槽,经粗甲醇泵加压后进粗甲醇预热器预热。粗甲醇预热器的热源来自常压塔再沸器出来的精甲醇冷凝液温度。)预精馏塔(T11101)作用是除去溶解在粗甲醇中的气体和沸点低于甲醇的含氧有机物,以及C10以下的烷烃。预精馏塔顶部出来的甲醇蒸汽温度为73.6℃,压力为0.0448MPa,塔顶出来进入预塔冷凝器Ⅰ(E11103),塔顶蒸汽中所含的大部分甲醇在第一冷凝器中被冷凝下来,流入预塔回流槽(V11103)经预塔回流泵(P11102AB)打回流。未冷凝的少部分甲醇蒸汽,低沸点的组分和不凝气进入塔顶冷凝器Ⅱ(E11104)继续冷凝,冷凝液可进入网流槽也可作为杂醇采出,不凝气经排放槽中的脱盐水吸收其中的甲醇后放空排放。用不凝气的排放量控制预精馏塔(T11101)塔顶压力,排放槽吸收液达到一定浓度后作为杂醇送入杂醇储槽或返回粗甲醇储槽重新精馏。预塔再沸器(E11102)的热源采用0.5MPa的低压饱和蒸汽。蒸汽冷凝液回冷凝液水槽(V11112)经冷凝水泵(P11110AB)送往动力站循环使用。为中和粗甲醇中的少量有机酸,在配碱槽中加入定量固体NaOH配置碱溶液储存在配碱槽(V11101)中。经碱液泵(P11101AB)进入扬碱器(V11110AB)再进入预塔回流槽(V11103)经过预塔回流泵(P11102AB)沿预精馏塔(T11101)进料管线加入预塔,控制预塔塔釜溶液PH值为9—10,预精馏塔(T11101)塔釜维持一定液位,塔釜甲醇溶液经加压塔进料泵(P11103AB)加压后进入加压塔进料预热器(E11105)预热后的甲醇进入加压塔(T11102)进料口,塔顶出来的甲醇气体温度121℃压力约0.574MPa 进过常压塔再沸器(E11107)将甲醇冷凝下来,冷凝后的甲醇液进入加压塔回流槽(V11111)。回流槽中的甲醇一部分经加压塔回流泵(P11104AB)后打回流入加压精馏塔(T11102),其余部分经粗甲醇预热器(E11101)与粗甲醇换热降温后再经精甲醇冷却器(E11110)冷却作为产品送往精甲醇中间槽(V11106)。加压塔再沸器的热源采用0.5MPa饱和蒸汽,蒸汽冷凝液回冷凝液水槽(V11112)经P11110AB冷凝水泵送往动力站循环使用。 常压塔部分:加压精馏塔(T11102)塔釜维持一定液位,甲醇溶液靠自压进入常压精馏塔(T11103)进料口,从常压精馏塔(T11103)塔顶出来的甲醇蒸汽温度气体温度为66℃,压力为0.008MPa,经常压塔冷凝器(E11108)冷凝,冷凝下来的甲醇进入常压塔回流槽(V11104),一部分经常压塔回流泵(P11105AB)打回流进入精馏塔(T11103),其余作为产品进入精甲醇冷却器(E11110)冷却到40℃送往精甲醇中间槽(V11106),另有一部分

煤制甲醇工艺设计

煤制甲醇工艺流程化设计 主反应为:C + O 2 → C O + C O 2 + H 2 → C H 3O 副反应为: 1 造气工段 (1)原料:由于甲醇生产工艺成熟,市场竞争激烈,选用合适的原料就成为项目的关键,以天然气和重油为原料合成工艺简单,投资相对较少,得到大多数国家的青睐,但从我国资源背景看,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,在大力发展煤炭洁净利用技术的形势下,应该优先考虑以煤为原料,所以本设计选用煤作原料。 图1-1 甲醇生产工艺示意图 (2)工艺概述:反应器选择流化床,采用水煤浆气化激冷流程。原料煤通过粉碎制成65%的水煤浆与99.6%的高压氧通过烧嘴进入气化炉进行气化反应,产生的粗煤气主要成分为CO ,CO 2,H 2等。 2 净化工段 由于水煤浆气化工序制得粗煤气的水汽比高达1.4可以直接进行CO 变换不需加入其他水蒸气,故先进行部分耐硫变换,将CO 转化为CO 2,变换气与未变换气汇合进入低温甲醇洗工序,脱除H 2S 和过量的CO 2,最终达到合适的碳氢比,得到合成甲醇的新鲜气。 CO 反应式: 222CO+H O=CO +H 2423CO H CH H O +?+2492483CO H C H OH H O +?+222CO H CO H O +?+

3 合成工段 合成工段工艺流程图如图1。 合成反应要点在于合成塔反应温度的控制,另外,一般甲醇合成反应10~15Mpa 的高压需要高标准的设备,这一项增加了很大的设备投资,在设计时,选择目前先进的林达均温合成塔,操作压力仅 5.2MPa ,由于这种管壳式塔的催化剂床层温度平稳均匀,反应的转化率很高。在合成工段充分利用自动化控制方法,实行连锁机制,通过控制壳程的中压蒸汽的压力,能及时有效的掌控反应条件,从而确保合成产品的质量。 合成主反应: 23CO+2H =CH OH 主要副反应: 2232CO +3H =CH OH+H O 4 精馏工段 精馏工段工艺流程图见图2。 合成反应的副产主要为醚、酮和多元醇类,本设计要求产品达质量到国家一级标准,因此对精馏工艺的合理设计关系重大,是该设计的重点工作。设计中选用双塔流程,对各物料的进出量和回流比进行了优化,另外,为了进一步提高精甲醇质量,从主塔回流量中采出低沸点物继续进预塔精馏,这一循环流程能有效的提高甲醇的质量。 合 成 塔 驰放气 中压蒸汽 锅炉给水 新鲜气 过热蒸汽去锅炉 甲醇合成工段工艺流 程图 粗甲醇去精馏 氢循环 分 离器 合成操作条件1. 反应压力:5.0MPa 2. 反应温度:250~270℃ 3. 流量: 出口 699.8 kmol/h 入口 783.6 kmol/h 2.24 MPa 5.0 MPa 215 ℃ 5.0 MPa 285℃ 图1 甲醇合成工艺流程图

甲醇精馏塔的设计

《化工设备设计基础》课程设计 题目:甲醇精馏塔的设计 年级:2011级 专业:化学工程与工艺 学号:0116 姓名:高鑫政 指导老师:徐琼 湖南师范大学树达学院 2014 年6 月4 日《化工设备机械基础》课程设计成绩评定栏 设计任务:甲醇精馏塔的设计 完成人:高鑫政学号:0116 评定基元评审要素评审内涵满分评分 设计说明书, 40% 格式规范 设计说明书是否符合 规定的格式要求 10 内容完整 设计说明书是否包含 所有规定的内容 10 设计方案 选材是否合理标准件 选型是否符合要求 10 工艺计算 过程 工艺计算过程是否正 确、完整和规范 10 设计图纸, 30% 图纸规范 图纸是否符合规范、标 注清晰 10 与设计吻合 图纸是否与设计计算 的结果完全一致 15

图纸质量设计图纸的整体质量 的全面评价 5 答辩成绩, 30% PPT质量 PPT画面清晰,重点突 出 10 内容表述答辩表述是否清楚10 回答问题回答问题是否正确10 100 评阅人签名:总分: 评分说明:储罐设计作品的总分=(设计说明书成绩+设计图纸成绩)*0.9+答辩成绩 塔设备设计作品的总分=设计说明书成绩+设计图纸成绩+答辩成绩 设计任务书(十六) 题目:甲醇精馏塔的设计 设计内容: 根据给定的工艺参数设计一筛板塔,具体包括塔体、裙座材料的选择;塔体及封头的壁厚计算及其强度、稳定性校核、筒体和裙座的水压试验应力校核、裙座结构设计及强度校核;塔设备的结构设计;基础环、地脚螺栓计算等 已知工艺参数: 塔体内径/mm 2000 塔高/mm 31000 计算压力/MPa 1.2 设计温度/o C 200 设置地区长沙地震设防烈度8 场地土类Ⅱ类设计地震 分组第二组设计基本地震 加速度 0.2g 地面粗糙度B类塔盘数52 塔盘存留介质100

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