年產(chǎn)20萬噸甲醇精餾工藝的設(shè)計(jì)說明-文庫吧
2025-06-02 02:38 本頁面
【正文】 汽進(jìn)入汽包，出塔氣溫度約為 250 ℃，含甲醇7%左右，經(jīng)過換熱冷卻到40 ℃，冷凝的粗甲醇經(jīng)分離器分離。分離粗甲醇后的氣體適當(dāng)放空，控制系統(tǒng)中的惰性氣體含量。這部分空氣作為燃料，大部分氣體進(jìn)入透平壓縮機(jī)加壓返回合成塔，合成塔副產(chǎn)的蒸汽及外部補(bǔ)充的高壓蒸汽一起進(jìn)入過熱器加熱到50 ℃，帶動(dòng)透平壓縮機(jī)，透平后的低壓蒸汽作為甲醇精餾工段所需熱源。 甲醇是極為重要的有機(jī)化工原料，在化工、醫(yī)藥、輕工、紡織及運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)都有廣泛的應(yīng)用，其衍生物產(chǎn)品發(fā)展前景廣闊。目前甲醇的深加工產(chǎn)品已達(dá)120多種，我國(guó)以甲醇為原料的一次加工產(chǎn)品已有近30種。在化工生產(chǎn)中，甲醇可用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺、甲基叔丁基醚（MTBE）、聚乙烯醇（PVA）、硫酸二甲酯、對(duì)苯二甲酸二甲酯（DMT）、二甲醚、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲醇等。以甲醇為中間體的煤基化學(xué)品深加工產(chǎn)業(yè)：從甲醇出發(fā)生產(chǎn)煤基化學(xué)品是未來C1化工發(fā)展的重要方向。比如神華集團(tuán)發(fā)展以甲醇為中間體的煤基化學(xué)品深加工，利用先進(jìn)成熟技術(shù)，發(fā)展“甲醇－醋酸及其衍生物”；利用國(guó)外開發(fā)成功的MTO或MTP先進(jìn)技術(shù)，發(fā)展“甲醇－烯烴及衍生物”的2大系列。作為替代燃料：近幾年，汽車工業(yè)在我國(guó)獲得了飛速發(fā)展，隨之帶來能源供應(yīng)問題。石油作為及其重要的能源儲(chǔ)量是有限的，而甲醇燃料以其安全、廉價(jià)、燃燒充分，利用率高、環(huán)保的眾多優(yōu)點(diǎn)，替代汽油已經(jīng)成為車用燃料的發(fā)展方向之一。我國(guó)政府已充分認(rèn)識(shí)到發(fā)展車用替代燃料的重要性，并開展了這方面的工作。隨著C1化工的發(fā)展，由甲醇為原料合成乙二醇、乙醛和乙醇等工藝正日益受到重視。甲醇作為重要原料在敵百蟲、甲基對(duì)硫磷和多菌靈等農(nóng)藥生產(chǎn)中，在醫(yī)藥、染料、塑料和合成纖維等工業(yè)中都有著重要的地位。甲醇還可經(jīng)生物發(fā)酵生成甲醇蛋白，用作飼料添加劑，有著廣闊的應(yīng)用前景。 本設(shè)計(jì)的主要方法及原理 造氣工段：使用二步法造氣 CH4+H2O(氣)→CO+ kJ/mol CH4+O2→CO2+2H2+ kJ/mol CH4+O2→CO+2H2+ kJ/mol CH4+2O2→CO2+2H2O+ kJ/mol 合成工段：5MPa下銅基催化劑作用下發(fā)生一系列反應(yīng) 主反應(yīng) ： CO+2H2→CH3OH+ kJ/kmol副反應(yīng)： 2CO+4H2→(CH3O)2+H2O+ kJ/kmol CO+3H2→CH4+ H2O+ kJ/kmol 4CO+8H2→C4H9OH+3H2O+ kJ/kmol(A) CO+H2→CO + kJ/kmol除（A）外，副反應(yīng)的發(fā)生，都增大了CO的消耗量，降低了產(chǎn)率，故應(yīng)盡量減少副反應(yīng)。反應(yīng)熱力學(xué)一氧化碳加氫合成甲醇的反應(yīng)式為 CO+2H2CH3OH(g)這是一個(gè)可逆放熱反應(yīng)，熱效應(yīng)。 當(dāng)合成氣中有CO2時(shí)，也可合成甲醇。 CO2 + 3H2 CH3OH(g) + H2O這也是一個(gè)可逆放熱反應(yīng)，熱效應(yīng)合成法反應(yīng)機(jī)理 本反應(yīng)采用銅基催化劑，5 MPa，250 ℃左右反應(yīng)，清華大學(xué)高森泉，朱起明等認(rèn)為其機(jī)理為吸附理論，反應(yīng)模式為：H2+2˙→2H˙ ①CO+H˙→HCO˙②HCO˙+H˙ →H2CO˙˙H2CO˙˙+2H˙→CH3OH+3˙CH3OH˙→ CH3OH+˙反應(yīng)為①，②控制。即吸附控制。第2章生產(chǎn)工藝及主要設(shè)備計(jì)算工藝計(jì)算作為化工工藝設(shè)計(jì)，工藝管道，設(shè)備的選擇及生產(chǎn)管理，工藝條件選擇的主要依據(jù)，對(duì)平衡原料，產(chǎn)品質(zhì)量，選擇最佳工藝條件，確定操作控制指標(biāo)，合理利用生產(chǎn)的廢料，廢氣，廢熱都有重要作用。 甲醇生產(chǎn)的物料平衡計(jì)算 合成塔物料平衡計(jì)算已知：年產(chǎn)200000噸精甲醇，每年以330個(gè)工作日計(jì)。精甲醇中甲醇含量(wt)：%粗甲醇組成(wt)：[Lurgi低壓合成工藝]甲醇：%以二甲醚：%高級(jí)醇[以異丁醇C4H9OH計(jì)]：%高級(jí)烷烴[以辛烷計(jì)]：%水：%所以：時(shí)產(chǎn)精甲醇：Kg/h 時(shí)產(chǎn)粗甲醇：Kg/h根據(jù)粗甲醇組分，算得各組分的生成量為：甲醇(32)： 二甲醚(46)： 異丁醇(74)： 辛烷(100)： 水(18)： 合成甲醇的化學(xué)反應(yīng)為：主反應(yīng)：CO+2H2CH3OH+ KJ/mol …… ①副反應(yīng)：2CO+4H2(CH3)2O+H2O+ KJ/mol …… ② CO+3H2CH4+H2O+ KJ/mol …… ③ 4CO+8H2C4H9OH+3H2O+ KJ/mol …… ④ CO2+H2CO+ KJ/mol …… ⑤生產(chǎn)中， k mol，故CH4每小時(shí)生成量為：= k mol/h。忽略原料氣帶入份，根據(jù)②、③、④得反應(yīng)⑤生成的水的量為：= k mol/h。 粗甲醇中氣體溶解量查表5Mpa、40℃時(shí)，每一噸粗甲醇中溶解其他組成如下表［20］氣體H2COCO2N2ArCH4溶解量（m3/t粗甲醇）則 粗甲醇中的溶解氣體量為： H2 = = m3/h k mol/h CO= = CO2 = = N2 = = Ar = = CH4 = = m3/h 粗甲醇中甲醇擴(kuò)散損失 40℃時(shí),液體甲醇中釋放的溶解氣中,每立方米含有37014g的甲醇,假設(shè)減壓后液相中除二甲醚外,其他氣體全部釋放出，則甲醇擴(kuò)散損失G =（+++++）=即 kmol/h， m3/h 合成反應(yīng)中各氣體的消耗和生成情況表8 弛放氣組成氣體CH3OHH2COCO2N2ArCH4組成%%%%%%%表9 合成反應(yīng)中消耗原料情況 消耗項(xiàng)單位消耗原料氣組分COCO2H2N2Ar反應(yīng)（1）m3/h反應(yīng)（3）m3/h反應(yīng)（4）m3/h反應(yīng)（5）m3/h反應(yīng)（6）m3/h反應(yīng)（7）m3/h（）注：括號(hào)內(nèi)的為生成量；反應(yīng)（1）項(xiàng)不包括擴(kuò)散甲醇和弛放氣中甲醇消耗的原料氣量表10 合成反應(yīng)中生成物情況生成項(xiàng)單位生成物組分CH4CH3OH（CH3O）2C4H9OHC18H18H2O反應(yīng)（1）m3/h反應(yīng)（3）m3/h反應(yīng)（4）m3/h反應(yīng)（5）m3/h反應(yīng)（6）m3/h反應(yīng)（7）m3/h表11 其他情況原料氣消耗消耗項(xiàng)單位消耗原料氣組分COCO2H2N2ArCH4粗甲醇中溶解m3/h擴(kuò)散的甲醇m3/h弛放氣m3/h%G%G%G%G%G%G馳放氣中甲醇m3/h%G%G注：G為馳放氣的量，m3/h。 新鮮氣和弛放氣氣量的確定CO的各項(xiàng)消耗總和 = 新鮮氣中CO的量，即++++－+++%G+%G=+%G同理 原料氣中其他各氣體的量=該氣體的各項(xiàng)消耗總和，由此可得新鮮氣體中各氣體流量，如下表：組分單位COCO2H2N2ArCH4氣量m3/h+%G+%G+%G+%G+%G+%G新鮮氣m3/h+新鮮氣中惰性氣體（N2 + Ar）%，反應(yīng)過程中惰性氣體的量保持不變，（N2 + Ar）=+%G，則 +=（+%G）/%解得 G=， m3/h由弛放氣的組成可得出下表氣體CH3OHH2COCO2N2ArCH4組成%%%%%%%氣量m3/h表14 新鮮氣組成氣體CH3OHH2COCO2N2ArCH4組成%%%%%%%氣量m3/h 循環(huán)氣氣量的確定G1 =G 3+G4+G5+G6－G7－G8式中：G1 為出塔氣氣量 ； G 3 新鮮氣氣量 ； G4 循環(huán)氣氣量 ；G5 主反應(yīng)生成氣量； G6 副反應(yīng)生成氣量；G7 主反應(yīng)消耗氣量； G8 副反應(yīng)消耗氣量；G5= ++%= m3/hG6= +++++++++= m3
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1