【正文】 （不燃） ； O ； N ； Cl/（ mg/kg） 229； F/（ mg/kg） 104； Na/（ mgkg） 2180； K/（ mg/kg） 292 。 表 416 變換氣組成 氣體 H2 CO CO2 N2 Ar 組成 % % % % % 氣量 m3/h 氣體 NH3 CH4 H2S COS 組成 % % % % 氣量 m3/h 水解氣和預(yù)變換氣組成的確定 在變換爐中 CO 的轉(zhuǎn)化率為 %，已知預(yù)變換氣中 CO 的百分率和變換氣中 CO的含量，設(shè)預(yù)變換氣為 a，則可得式： %（ %） = 解得 a= m3/h，即預(yù)變換氣氣量為 。 表 414 分離器出口氣體組成 氣體 CH3OH H2 CO CO2 N2 Ar CH4 組成 % % % % % % % 氣 m3/h 量 kmol/h 變換凈化工段 調(diào)節(jié) CO 濃度后的變換氣的確定 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 調(diào)節(jié) CO 濃度后的變換氣在脫硫脫碳過程中， N2 + Ar 量基本保持不變，則可以算得調(diào)節(jié) CO濃度后的變換氣為：（ +） /%=調(diào)節(jié) CO 濃度后的變換氣的百分比為 ： H2 % ； CO %； CO2 %； N2 %； Ar %； CH4 %； NH3 %； H2S %； COS % 。 kmol/h G2= G3+G4 =。 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，如表 48。由反應(yīng)（ 3）、（ 4）、（ 5）、（ 6）得出反應(yīng)（ 2）、（ 7）生成的水分為： n =n7n4n33 n58 n6 =－ － － 3－ 8 = kmol 由于合成反應(yīng)中甲醇主要由一氧化碳合成，二氧化碳主要發(fā)生逆變反應(yīng)生成一氧化碳，且入塔氣中二氧化碳的含量一般不超過 5%，所以計(jì)算中忽略反應(yīng)（ 2）。則入預(yù)精餾塔的粗甲醇中甲醇量 為 。 本產(chǎn)品（精甲醇）執(zhí)行國家《 GB338— 92》標(biāo)準(zhǔn)，具體指標(biāo)見表 41。 甲醇裝卸棧臺(tái)共設(shè)有 12 臺(tái)火車鶴管和 6臺(tái)汽車鶴管，根據(jù)精甲醇泵（ P9101A,B）的能力，至少有三臺(tái)槽車同時(shí)裝料。 由常壓精餾塔（ T8003）底部排出的精餾殘液經(jīng)廢水冷卻器（ E8009）冷卻至 40℃后，由廢水泵（ P8007A， B）送到生化處理裝置。常壓精餾塔（ T8003）頂部排出精甲醇?xì)猓?， 67℃），經(jīng)常壓塔冷凝冷卻器（ E8008）冷凝冷卻后一部分回流到常壓精餾塔（ T8003），另一部分打到精甲醇計(jì)量槽（ V8007A，B）內(nèi)貯存。 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 蒸汽弛放氣新鮮氣圖 31 合成工藝流程 甲醇精餾工藝流程 來自甲醇合成裝置的粗甲醇（ 40℃， ），通過預(yù)塔進(jìn)料泵（ P8002A,B），經(jīng)粗甲醇預(yù)熱器加熱至 65℃，進(jìn)入預(yù)精餾塔（ T8001），預(yù)塔再沸器（ E8004）用 的低壓蒸汽加熱，低沸點(diǎn)的雜質(zhì)如二甲醚等從塔頂排出，冷卻分離出水后作為燃料；回收的甲醇液通過預(yù)塔回流泵（ P8003A,B）作為該塔回流液。 從甲醇分離器（ V7002）出來的循環(huán)氣在加壓前排放一部分弛放氣，以保持整個(gè)循環(huán)回路惰性 氣體恒定。副產(chǎn)蒸汽確保了甲醇合成塔 內(nèi)反應(yīng)趨于恒定，且反應(yīng)溫度也可通過副產(chǎn)蒸汽的壓力來調(diào)節(jié)。 再生產(chǎn)操作初期，催化劑活性較高，循環(huán)氣中惰性氣體含量可控制在20%30%，在生產(chǎn)操作后期，催化劑活性降低，循環(huán)氣中惰性氣體含量一般控制在15%25%。排放量過少則影響合成反應(yīng)進(jìn)行。 （ 5） 惰性氣體（ CH N Ar）的影響 合成 系統(tǒng)中惰性氣體含量的高低，影響到合成氣中有效氣體成分的高低。 國產(chǎn)銅基催化劑，一般要求 氣體空速在 8000～20200h1之間。但實(shí)際生產(chǎn)中也不能太大，否則會(huì)帶來一系列的問題：（ 1）提高空速，意味著循環(huán)氣量的增加，整個(gè)系統(tǒng)阻力增加，使得壓縮機(jī)循環(huán)功耗增加。由于單位時(shí)間通過的氣量小，總的產(chǎn)量仍然是低的。 （ 4）空速 空速的大小意味著氣體與催化劑接觸時(shí)間的長短，在數(shù)值上，空速與接觸時(shí)間互為 倒數(shù)。 二氧化 碳在原料氣中的最佳含量，應(yīng)根據(jù)甲醇合成所用的催化劑與甲醇合成操作溫度作相應(yīng)調(diào)整。本設(shè)計(jì)采用的是低壓法（入塔壓強(qiáng)為 ）合成甲醇 。甲醇合成反應(yīng)時(shí)分子數(shù)變少，因此增加壓力對(duì)反應(yīng)有利，由于壓力高，組分的分壓提高，因而催化劑的生產(chǎn)強(qiáng)度也提高，操作壓力的選用與催化劑的活性有關(guān)。例如副產(chǎn)蒸汽型等溫甲醇合成塔采用國產(chǎn)銅系催化劑，使用前期，可控制床層零點(diǎn)溫度 230～240℃ ，熱點(diǎn)溫度 260℃ 左右；后期，可控制床層零點(diǎn)溫度 260～ 270℃ ，熱點(diǎn)溫度 290℃ 。另外為了延長催化劑壽命，反應(yīng)初期宜采用較低溫度，使用一段時(shí)間后再升溫至適宜溫度。但是，由于一氧化碳加氫生成甲醇的反應(yīng)和由二氧化碳加氫生成甲醇的反應(yīng)均為可逆的放熱反應(yīng)，對(duì)于可逆放熱反應(yīng)來講，溫度升高固然使反應(yīng)速率常數(shù)增大，但平衡常數(shù)的數(shù)值將會(huì)降低。結(jié)構(gòu) 比 較簡單，檢修 比 較方便。甲醇精餾采用三塔精餾工藝，其具有精餾能耗低，操作穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量還等突出優(yōu)點(diǎn)，但操作相對(duì)比較復(fù)雜。第二部分包括物料衡算和能量衡算。 甲醇由 H2和 CO 合成，是最簡單的飽和一元醇，俗稱木醇、木精，化學(xué)式 CH3OH,無色澄清液體 ,微有乙醇樣氣味 ,易揮發(fā) ,易流動(dòng) ； 燃燒時(shí)無煙有藍(lán)色火焰 ； 能與多種化合物形成共沸混合物。 關(guān)鍵詞： 甲醇；合成；精 餾 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Abstract Methanol consists of CO and H2， this design analysis the effects of operation conditions: temperature, pressure, the gas material position, airspeed and inert gas , this design uses the coal as raw material, through the GSP gasification process will raw materials gas into snags, through the transformation and NHD desulfurization process into the decarburization snags methanol synthesis conditions meet gas material, in the tube type of methanol synthesis isothermal reactor, this design uses the XNC98 type catalyst, use three tower distillation process will create the thick methanol blended get fine methanol. The design of the main contents include energy calculation and major equipment selection, energy balance calculations have material calculation and heat balance calculations, the main equipment including methanol synthesis tower and rectifying tower. Key words： Methanol； Synthesis； Rectification 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 目 錄 第 1章 概述 ........................................................ 1 第 2章 工藝簡介及影響因素 ........................................... 2 甲醇合成工藝簡介 .............................................. 2 操作條件對(duì)反應(yīng)過 程的影響 ...................................... 2 第 3章 甲醇生產(chǎn)工藝流程 ............................................. 5 甲醇合成工藝流程 .............................................. 5 甲醇精餾工藝流程 .............................................. 6 第 4章 工藝計(jì)算 .................................................... 8 物料衡算 ...................................................... 8 能量衡算 ..................................................... 16 第五章 主要設(shè)備的計(jì)算和選型 ........................................ 21 甲醇合成塔的設(shè)計(jì) ............................................. 21 甲醇精餾塔的設(shè)計(jì) ............................................. 23 參考文獻(xiàn) .......................................................... 32 致 謝 ............................................................ 33 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 概述 由于我國石油資源短缺，能源安全已經(jīng)成為不可回避的現(xiàn)實(shí)問題，尋求替代能源已成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括能量衡算和主要設(shè)備的選型，能量衡算有 物料衡算和熱量衡算，主要設(shè)備包括甲醇合成塔和精餾塔 。本設(shè)計(jì)遵循“工藝先進(jìn)、技術(shù)可靠、配置科學(xué)、安全環(huán)保”的原則，結(jié)合甲醇的性質(zhì)特征設(shè)計(jì)年產(chǎn) 30 萬噸煤制甲醇的生產(chǎn)。甲醇合成流程可概述為：首先采用 GSP 氣化工藝將原料煤氣轉(zhuǎn)化為合成氣，然后通過變換和 NHD脫硫脫碳工藝把合成氣轉(zhuǎn)化為滿足甲醇合成條件的原料氣，接著在 XNC98型催化劑的作用下合成甲醇，最后將生成的粗甲醇利用三塔精餾工藝精制后得到精甲醇。精餾是利用不同物質(zhì)的揮發(fā)度不同，將液體混合物進(jìn)行多次部分氣化，同時(shí)又把產(chǎn)生的蒸汽多次部分 冷凝，使混合物分離到所要求組分的操作過程。氣體則由塔的下部通過孔隙逆流而上，與液體密切接觸而相互作用。對(duì)于反應(yīng)來說，溫度升高會(huì)使分子的運(yùn)動(dòng)加快，分子間的有效碰撞增多，并使分子克服化合時(shí)的阻力的能力增大，從而增加了分子有效結(jié)合的機(jī)會(huì)，使甲醇合成反應(yīng)的速度加快。一般工業(yè)生產(chǎn)中反應(yīng)溫度取決于催化劑的活性溫度，不同催化劑其反應(yīng)溫度東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 不同。 一般而言，在催化劑的使用初期，反應(yīng)溫度維持在較底的數(shù)值，隨著使用時(shí)間的增加，逐步提高反應(yīng)溫度。 （ 2）壓力 壓力是甲醇 合成反應(yīng)過程的重要工藝條件之一。近年來普遍使用的銅基甲醇合成催化劑，其活 性溫度范圍在 2