【正文】 ow chart, equipment and instrument and piping layout plans were drawn.Keywords：Methanol。隨著當(dāng)今世界石油資源的日益減少和甲醇單位成本的降低，用甲醇作為新的石化原料來(lái)源已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。由于本人水平有限，文中錯(cuò)誤疏漏之處在所難免，還望讀者不吝賜教。我國(guó)是一個(gè)富煤、少氣、缺油的國(guó)家，合成法制甲醇的原料是煤，或者是石油，或者是天然氣，所以，考慮到國(guó)家能源安全的問(wèn)題，我國(guó)大力發(fā)展以煤為原料合成甲醇。甲醇具有毒性，內(nèi)服有失明的危險(xiǎn)。氯甲烷水解法也可以生產(chǎn)甲醇，但因水解法價(jià)格昂貴，沒(méi)有得到工業(yè)上的應(yīng)用。但它具有上述優(yōu)點(diǎn)，國(guó)外在這方面的研究—直沒(méi)有中斷。天然氣、石腦油、重油、煤及其加工產(chǎn)品（焦炭、焦?fàn)t煤氣）、乙炔尾氣等均可作為生產(chǎn)甲醇合成氣的原料。以固體燃料為原料時(shí)，可用間歇?dú)饣蜻B續(xù)氣化制水煤氣。干法脫硫設(shè)備簡(jiǎn)單，但由于反應(yīng)速率較慢，設(shè)備比較龐大。粗甲醇中存在水分、高級(jí)醇、醚、酮等雜質(zhì)，需要精制。與合成氨聯(lián)合生產(chǎn)甲醇簡(jiǎn)稱(chēng)聯(lián)醇，是一種以替代我國(guó)不少合成氨生產(chǎn)用銅氨液脫除微量碳氧化物而開(kāi)發(fā)的新工藝。當(dāng)前，合成法甲醇生產(chǎn)幾乎成為目前世界上生產(chǎn)甲醇的唯一方法。從50年代開(kāi)始，天然氣逐步成為制造甲醇的主要原料，因?yàn)樗?jiǎn)化了流程，便于輸送，降低了成本，目前世界甲醇總產(chǎn)量中約有70%左右是以天然氣為原料的。內(nèi)蒙古自治區(qū)地域遼闊，煤炭資源豐富、煤種齊全、煤質(zhì)優(yōu)良。因此該項(xiàng)目有充分的原料、資源和技術(shù)保證。（3）原料的運(yùn)輸原料煤，其余原材料、產(chǎn)品全部通過(guò)汽車(chē)運(yùn)輸。第三章 工藝路線煤與焦炭是制造甲醇粗原料氣的主要固體燃料。該項(xiàng)目總工藝流程框圖如下圖31所示。氣化工藝在很大程度上影響煤化工產(chǎn)品的成本和效率，采用高效、低耗、無(wú)污染的煤氣化工藝（技術(shù)）是發(fā)展煤化工的重要前提，其中反應(yīng)器便是工藝的核心，可以說(shuō)氣化工藝的發(fā)展是隨著反應(yīng)器的發(fā)展而發(fā)展的，為了提高煤氣化的氣化率和氣化爐氣化強(qiáng)度，改善環(huán)境，新一代煤氣化技術(shù)的開(kāi)發(fā)總的方向，氣化壓力由常壓向中高壓（ MPa）發(fā)展；氣化溫度向高溫（1500～1600℃）發(fā)展；氣化原料向多樣化發(fā)展；固態(tài)排渣向液態(tài)排渣發(fā)展。Shell工藝在碳轉(zhuǎn)化率、有效氣體成分、單爐產(chǎn)能、運(yùn)行周期和變負(fù)荷能力等方面具有明顯優(yōu)點(diǎn)，有環(huán)保和資源綜合利用方面優(yōu)勢(shì)，具有技術(shù)發(fā)展前景，但設(shè)備投資較大，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有比較成熟的技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)；Texaco、Lurgi工藝技術(shù)成熟，運(yùn)行可靠，國(guó)產(chǎn)化率高，但Lurgi工藝存在一些缺陷，其合成工藝流程復(fù)雜，廢水處理困難，環(huán)境污染嚴(yán)重，相比之下，Texaco工藝具有明顯的優(yōu)勢(shì)，其水冷激流程特別適用于合成氨、甲醇生產(chǎn)，是目前合成氨、甲醇生產(chǎn)優(yōu)選工藝。[5]本次設(shè)計(jì)氣體脫硫選用的是栲膠濕式氧化法，其主要特點(diǎn)如下：①橡椀栲膠其貨源比較豐富，而且價(jià)格低廉，溶液無(wú)毒；②栲膠中因羥基能與四價(jià)釩離子生成可溶性絡(luò)合物，能防止“釩—氧—硫”的沉淀，從而可以降低釩耗，因此溶液中無(wú)需加入螯合劑；③脫硫過(guò)程中，單寧類(lèi)物質(zhì)將逐漸水解為分子量較低的物質(zhì)，這些酚類(lèi)降解物同樣具有脫除硫化氫的能力，因而即使堿性氧化栲膠脫硫液中單寧含量下降很低時(shí)仍能保持較高的脫硫效率；④栲膠法脫硫所得的硫膏粒大而疏松，黏著性低，容易浮選回收，故不會(huì)產(chǎn)生堵塔現(xiàn)象；⑤缺點(diǎn)是經(jīng)過(guò)栲膠脫硫后，且有機(jī)硫的脫除效果不佳。 ?H=（37）在本工段將氣體中的CO部分變換成H2和CO2。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)、外常采用的脫碳技術(shù)，可供煤氣脫碳工藝選擇的脫碳工藝有主要有低溫甲醇洗技術(shù)（Rectisol）和聚乙二醇二甲醚法 NHD（Selexol）。低溫甲醇洗工藝技術(shù)成熟可靠、氣體凈化度高，能耗較低，105以下，107，且溶劑吸收能力大、循環(huán)量小、能耗省、價(jià)格便宜，操作費(fèi)用低也是此法的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是要在低溫下操作，設(shè)備對(duì)低溫材料要求較高，整個(gè)工藝投資較高。由于工藝上要求壓縮后的轉(zhuǎn)化氣和循環(huán)氣壓力一致、且需混合后送到甲醇合成系統(tǒng)，所以，合成氣壓縮機(jī)按聯(lián)合式設(shè)計(jì)，循環(huán)氣從壓縮機(jī)中部進(jìn)入壓縮機(jī)，與壓縮到循環(huán)氣進(jìn)氣壓力的轉(zhuǎn)化氣在壓縮機(jī)機(jī)殼內(nèi)混合，再經(jīng)后續(xù)壓縮段增壓至甲醇合成需要的壓力送甲醇合成系統(tǒng)。 CO2+3H2?CH3OH（g）+H2O （39）上式是一個(gè)可逆放熱反應(yīng)，熱效應(yīng)?Hθ298= 。管殼式反應(yīng)器的最佳操作溫度在230～260℃之間。 合成氣的成份對(duì)甲醇合成反應(yīng)的影響較大，由前述反應(yīng)式可見(jiàn)，要降低能耗，應(yīng)采用適量的二氧化碳濃度的合成氣，若合成氣中二氧化碳含量過(guò)高，會(huì)加重精餾工序的負(fù)擔(dān)并增加了能耗，但二氧化碳含量太低，會(huì)導(dǎo)致催化劑活性和轉(zhuǎn)化率過(guò)低。高壓工藝流程一般指的是使用鋅鉻催化劑，在300～400℃、30MPa下合成甲醇的過(guò)程。從而打破了甲醇合成的高壓法的壟斷，這是甲醇生產(chǎn)工藝上的一次重大變革，它采用511型銅基催化劑，合成壓力5MPa。80年代，齊魯石化公司第二化肥廠引進(jìn)了聯(lián)邦德國(guó)Lurge公司的低壓甲醇合成裝置。例如ICI公司研究成功了512型銅基催化劑，其化學(xué)組成和活性與低壓合成催化劑511型差不多，只是催化劑的晶體結(jié)構(gòu)不相同，制造成本比511型高貴。由于雙塔精餾和三塔精餾工藝完全能夠保證工業(yè)上對(duì)精甲醇質(zhì)量的要求，因此一般不必采用帶高錳酸鉀反應(yīng)的精餾工藝。雙塔工藝流程簡(jiǎn)單、裝置投資省，但能耗高；三塔流程相對(duì)較長(zhǎng)，但操作能耗較雙塔工藝低，從能耗和投資綜合考慮，大、中型規(guī)模生產(chǎn)三塔流程工藝具有優(yōu)越性，同時(shí)三塔精餾工藝環(huán)保效益優(yōu)于雙塔。如果生產(chǎn)能力在100kt/a以上，則采用三塔精餾。三塔流程較雙塔流程復(fù)雜，設(shè)計(jì)中需要考慮因素多，對(duì)于小規(guī)模甲醇精餾裝置，簡(jiǎn)單成熟的雙塔流程是較合理的選擇。②粗甲醇中間貯槽的閃蒸氣中，含有較多毒物一氧化碳和少量有機(jī)物，可回收作原料或燃料。本裝置建成投產(chǎn)后，正常生產(chǎn)時(shí)“三廢”應(yīng)按上述措施嚴(yán)格出理，并進(jìn)行檢測(cè)使其都能達(dá)到國(guó)家的有關(guān)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，預(yù)計(jì)本裝置的建設(shè)對(duì)周?chē)h(huán)境影響不會(huì)太大。表51 粗甲醇組成（%w）物料名稱(chēng)CH3OH（CH3）2OC4H9OHC8H18H2O組成（%w）解：據(jù)題意，產(chǎn)量分配為合成氨70000t/a，；粗甲醇30000t/a。=780kmol/h=耗氮?dú)鉃椋?89。④液氨在貯罐氣中的擴(kuò)散損失查表，106Pa、℃時(shí)，%，則貯罐氣中氨損失（G氨損）為G氨損=折合成氫氮?dú)鈸p失為H2：，N2：。④忽略由原料氣帶入的水分，根據(jù)（53）、（54）、（55）、（57），求得反應(yīng)式（56）8=。上式中（CH3）（53）生成的（CH3），即二甲醚全溶，所以二甲醚在減壓后的釋放量為0。表55 進(jìn)甲醇合成塔新鮮氣（G新鮮氣）組成組分COCO2H2N2CH4Ar小計(jì)合成甲醇消耗，Nm3/h（）合成氨消耗，Nm3/h新鮮氣消耗量，Nm3/h新鮮氣組成，%表54 粗甲醇生產(chǎn)消耗和生成物量及其組成序號(hào)消耗方式單位消耗原料氣組分合成反應(yīng)生成物組分小計(jì)，Nm3COCO2H2N2CH4CH3OH（CH3）2OC4H9OHC8H18H2O消耗量生成量1（52）生成甲醇kmol/m32（55）生成高級(jí)醇kmol/m33（53）生成二甲醚kmol/m34（54）生成甲烷kmol/m35（56）CO2逆變換kmol/m3（）續(xù)表54粗甲醇生產(chǎn)消耗和生成物量及其組成序號(hào)消耗方式單位消耗原料氣組分合成反應(yīng)生成物組分小計(jì)，Nm3COCO2H2N2CH4CH3OH（CH3）2OC4H9OHC8H18H2O消耗量生成量（）6（57）生成高級(jí)烷kmol/m320.續(xù)表54粗甲醇生產(chǎn)消耗和生成物量及其組成序號(hào)消耗方式單位消耗原料氣組分合成反應(yīng)生成物組分小計(jì)，Nm3COCO2H2N2CH4CH3OH（CH3）2OC4H9OHC8H18H2O消耗量生成量7粗甲醇中氣體溶解Nm3（）8醇后氣中甲醇擴(kuò)散Nm3（）9馳放氣中甲醇擴(kuò)散Nm3（）合計(jì)Nm3消耗氣組成%（V）生成物質(zhì)量kg生成物質(zhì)量組成%⑨甲醇合成塔循環(huán)氣量的計(jì)算經(jīng)測(cè)得，%，根據(jù)表54，設(shè)甲醇塔的出塔氣量為（G醇出塔）。表57 甲醇合成塔入塔氣量及其組成組分COCO2H2N2CH4ArCH3OH小計(jì)流量，Nm3/h組成，%甲醇合成塔出塔氣流量及組成計(jì)算因?yàn)镚醇出塔=G醇入塔G醇反應(yīng)+G醇G醇副反應(yīng)+G醇副產(chǎn)物，根據(jù)表5表54，得表58為甲醇合成塔出塔氣流量及組成。醇后氣經(jīng)精煉得精煉氣流量與組成如表511。（1）全塔熱平衡方程式∑Q入＋∑Qr=∑Q出＋∑Qf （59） ∑Q入=∑（G入Tm出） （511）式中：∑Q入—入塔氣熱量，kJ/h；∑Q出—出塔氣熱量，kJ/h；∑Qr —合成塔反應(yīng)熱，kJ/h；∑Qf —合成塔熱損失，kJ/h?！?；Tm入表515 甲醇合成塔內(nèi)反應(yīng)熱組分CH3OH（CH3）2OC4H9OHC8H18CH4CO合計(jì)生成熱kJ/mol生成量Nm3/hkmol/h反應(yīng)熱kJ/h（4）合成塔出口總熱量計(jì)算查手冊(cè)得甲醇合成塔出口狀態(tài)下各組分的比熱容，根據(jù)甲醇合成塔出口的物料流量制成的表，并按Q出塔=G出塔Cm入，分別計(jì)算出出塔各組分的熱量，如表516所示。全塔熱平衡如表517所示。①氣體冷凝放熱Q冷凝=GCp）T出塔= （515） 式中：GF —進(jìn)冷凝器各組分摩爾流量；kmol/h； Cp—各氣體組分比熱容，J/（mol?℃）；T出—出合成塔氣體溫度，℃。因冷凝器氣體出口溫度為33℃，所以出口氣體熱量為Q′出冷凝器=33=④冷凝器出口氣體帶走熱量Q′′出冷凝器Q′′出冷凝器=∑（G′′F則：冷凝器需冷卻水量為：第六章 甲醇精餾工序工藝計(jì)算、熱量衡算預(yù)塔操作條件：%（以二甲醚計(jì)）、%、%（包括高沸點(diǎn)乙醇、烷烴等雜質(zhì)、計(jì)算時(shí)以水計(jì)）。表61 預(yù)塔全塔物料平衡表物料進(jìn)料，kg/h出料，kg/h甲醇水NaOH輕餾分小計(jì)甲醇水NaOH輕餾分小計(jì)粗甲醇?jí)A液續(xù)表61 預(yù)塔全塔物料平衡表物料進(jìn)料，kg/h出料，kg/h甲醇水NaOH輕餾分小計(jì)甲醇水NaOH輕餾分小計(jì)冷凝水初餾物合計(jì)（1）預(yù)塔操作條件：塔頂溫度：65℃ ；塔底溫度：80℃ ；進(jìn)料溫度：68℃ ；回流液溫度：60℃ ；軟水：68℃；回流比：（一般0.～）?！妫怏w冷凝熱，kJ/kg溫度，℃6565808065熱量，kJ/h表64 預(yù)塔熱量平衡表帶入熱量，kJ/h帶出熱量，kJ/h塔側(cè)粗甲醇入熱塔頂二甲醚塔頂加入冷凝液及堿液塔頂回流液甲醇蒸汽塔頂回流液入熱塔底預(yù)后粗甲醇主塔低沸點(diǎn)物熱側(cè)線初餾物采出加熱蒸汽熱損失總?cè)霟峥偝鰺幔?）熱量衡算①物料帶入熱Q入熱：即為表63中二甲醚（輕餾分）、回流液甲醇和初餾物的熱量之和Q入熱= Q二甲