【正文】 ????= (512) 操作回流比 R==? = (513) 則 1??RRR m = 1? ? = (514) 求實(shí)際理論板數(shù) 查吉利蘭圖得： 1??NNN m = 則： ?? = 所以： N? 塊 進(jìn)料板位置的確定 1? = ? = 24 m i n 1 11= [ ( ) ( ) ] 1ln 1 DFDFxxN xx? ? ??= 11?? =， 1N = 確定填料層高度 有查找數(shù)據(jù)得， ND 76 散裝金屬環(huán)矩鞍填料時(shí)， HETP= ㎜ ， ? [16] 則，精餾段的填料高度為 (2 0 9 ) 0 . 6 5 7 . 1 5TZ N H E T P? ? ? ? ?精 m (515) 7 . 1 5= 9 . 4 5 20 . 7 5TZZ E? ??精精m (516) 圓整精餾段填料層高度為 10m。 17 查得 250℃ 時(shí)甲醇的焓值為 kJ/kmol，流量為 Nm3. 所以： Q 出 =? +? =+ = Q 反應(yīng) =[ ? + ? + ? + ? + ? ()] ? 1000= Q 熱損失 =(Q 入 ＋ Q 反應(yīng) ) ? 5%=(+) ? 5% (42) = kJ 所以：殼程熱水帶走熱量 Q 傳 = Q 入 + Q 反應(yīng) Q 出 Q 熱 (43) =+ = kJ 又： Q 傳 = G 熱水 r 熱水 (44) 所以： G 熱水 = =即時(shí)產(chǎn)蒸氣 = 常壓精餾塔能量衡算 Xf= ( 70 66 .18 71 .37 ) 32( 70 66 .18 71 .37 ) 32 78 40 56 04 .64 18 .02??? ? ? ? ? ?= (45) 查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》，甲醇露點(diǎn)溫度 t=℃ ? 67℃ 操作條件：塔頂 67℃ ，塔釜 105℃ ，進(jìn)料溫度 124℃ ，回流液溫度 40℃ 。 1．粗甲醇 2．軟水 3．堿液 圖 粗甲醇精餾物料流程圖 16 第四章 甲醇生產(chǎn)的能量平衡計(jì)算 合成塔能量計(jì)算 ∑Q=∑（ GCmTm） （ 41） G——各組分流量， m3/h。 表 粗甲醇的進(jìn)料組分和組成 組分 甲醇 二甲醚 異丁醇 水 合計(jì) 流量： kg/h 組成： (wt)% 100 ：據(jù)資料，堿液濃度為 8%時(shí)，每噸粗甲醇消耗 kg的 NaOH：? =換成 8%為： % =，軟水加入量為精甲醇的 20%計(jì)，則需補(bǔ)加軟水： ? 20%?（ 18%） = kg/h 據(jù)以上計(jì)算列表 。 表 甲醇出塔流量及組成 組分 CO CO2 H2 N2 CH4 Ar CH3OH H2O C4H9OH (CH3)2O 合計(jì) 出塔 12396.16 19580 組成 100 組分 CO CO2 H2 N2 CH4 Ar CH3OH H2O 合計(jì) 流量 組成 100 12 甲醇馳放氣流量及組成見表 。又知醇后氣中含醇 %。 根據(jù)以上計(jì)算，則粗甲醇生產(chǎn)消耗量及生產(chǎn)量及組成列表 、 。 精甲醇中甲醇含量 (wt)： % 粗甲醇組成 (wt)： [Lurgi 低壓合成工藝 ] 甲醇： % 輕組分 [以二甲醚 (CH3)2O 計(jì) ]： % 重組分 [以異丁醇 C4H9OH 計(jì) ]： % 水： % 所以：時(shí)產(chǎn)精甲醇： 150000 1000300 24?? = kg/h 時(shí)產(chǎn)粗甲醇： 2 0 8 3 3 . 3 4 9 9 . 9 5 % 2 2 1 7 7 . 9 9 59 3 . 8 9 %? ? 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)： 9kg/h kmol/h Nm3/h 異丁醇 (74)： kg/h kmol/h Nm3/h 水 (18)： kg/h kmol/h Nm3/h 合成甲醇的化學(xué)反應(yīng)為： 主反應(yīng)： CO+2H2?CH3OH+ KJ/mol （ 31） 副反應(yīng)： 2CO+4H2?(CH3)2O+H2O+ KJ/mol （ 32） CO+3H2?CH4+H2O+ KJ/mol （ 33） 4CO+8H2?C4H9OH+3H2O+ KJ/mol （ 34） CO2+H2?CO+ KJ/mol （ 35） 生產(chǎn)中，測(cè)得每生產(chǎn) 1 噸粗甲醇生成甲烷 Nm3，即 kmol，故 CH4每小時(shí)生成量為： ?=，即 ， Kg/h。 （ 3）由常壓精餾塔底部排出的精餾殘液經(jīng)廢水冷卻器冷卻至 40℃ 后，由廢水泵送到生化處理裝置。常壓精餾塔頂部排出精甲醇?xì)猓? ， 67℃ ），經(jīng)常壓塔冷凝冷卻器冷凝冷卻后一部分回流到常壓精餾塔，另一部分打到精甲醇計(jì)量槽內(nèi)貯存?；厥盏募状家和ㄟ^預(yù)塔回流泵作為該塔回流液。其特點(diǎn)是：（ 1）活性好，單程轉(zhuǎn)化率為 7%~8%。反應(yīng)器出口甲醇含量高 。 圖 lurgi工藝流程圖 Lurgi 工藝主要優(yōu)點(diǎn)如下：反應(yīng)器內(nèi)催化劑床層溫度分布均勻，大部分床層的溫度在250~255℃ 之間 。管中心的溫度與沸水溫度相差不大與 10 度，反應(yīng)壓力為 5~10Mpa，催化劑使用德國(guó)南方公司的銅基催化劑，粗甲醇的回收則是通過冷凝的方式來完成，如圖二所示。 工藝流程圖 煤氣脫硫 → 合成氣壓縮 → 甲醇合成 → 甲醇精餾 圖 煤、煤焦制甲醇的簡(jiǎn)單工藝流程 工藝流程簡(jiǎn)述：首先是采用凱洛格法氣化工藝將煤氣轉(zhuǎn)化為合成氣 [7]。此外，即嚴(yán)格控制 “三廢 ”的排放、空氣中甲醇的含量以及保證生產(chǎn)安全、環(huán)境衛(wèi)生等方面參照國(guó)內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和方法。 2020 年，該技術(shù)成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)首家焦?fàn)t氣制甲醇裝置上。 60 年代建成了一批中小型裝置，并在合成氨工業(yè)的基礎(chǔ)上開發(fā)了聯(lián)產(chǎn)法生產(chǎn)甲醇的工藝。由于低壓法比高壓法在能耗、裝置建設(shè)和單系列反應(yīng)器生產(chǎn)能力方面具有明顯的優(yōu)越性，所以從 70 年代中期起，國(guó)外新建裝置大多采用低壓法工藝。貝特洛在 實(shí)驗(yàn)室 用一氯甲烷在堿性溶液中水解也制 得了 甲醇。 1661 年英國(guó)化學(xué)家 R。甲醇還是一種很有前景的清潔能源， 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 。用甲醇作甲基化 試劑 可生產(chǎn) 丙烯酸 甲酯、對(duì)苯二甲 酸二甲酯、甲胺、甲基苯胺、甲烷氯化物等 。蒸氣與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限 ％ ～ ﹪ （體積比）。分子量 ，相對(duì)密度 (d420)，蒸氣相對(duì)密度 (空氣 =1)，熔點(diǎn) ℃ ，沸點(diǎn) ℃ ，閃點(diǎn)（開杯） 16℃ ，自燃點(diǎn) 473℃ ，折射率 (20℃ )1。 隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，燃料的需求量急速增加，導(dǎo)致石油匱乏，而甲醇作為一種新型燃料，進(jìn)入人們的生活，迅速得到人們的關(guān)注，所以甲醇的生產(chǎn)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有重大的意義。 Methanol is refined by three towers distillation process, and this process choose to design the atmospheric distillation tower, which packing column height is 17800mm, the diameter of tower is 1600 mm, the total height is 25640mm。本設(shè)計(jì)采用低壓下利用 Lurgi 工藝 合成甲醇 。 年產(chǎn) 15 萬噸甲醇工藝設(shè)計(jì) With an Annual Production Capacity of 150 Thousand Tons of Methanol Process Design I 年產(chǎn) 15 萬噸甲醇工藝設(shè)計(jì) 摘要 ： 甲醇是一種極重要的有機(jī)化工原料，也是一種燃料，是碳一化學(xué)的基礎(chǔ)產(chǎn)品，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是進(jìn)行物料衡算 、 熱量衡算 和主要設(shè)備的計(jì)算 。 關(guān)鍵詞 : 工藝流程；甲醇合成；氣體精餾 II With an Annual Production Capacity of 150 Thousand Tons of Methanol Process Design Abstract: Methanol is a kind of very important anic raw materials, also a kind of fuel and the basis of chemicals products. Methanol occupies an important position in national economy. With the development of methanol affiliate products, especially the application of methanol fuel [1], the demand of methanol is rising sparkly. In order to meet the need of economic development of methanol, we carry out the project of 150 thousand t/a methanol. The main content of design are material balance, energy balance and the design of main equipment. The Lurgri technique is used for synthesizing methanol。 the methanol distillation 1 引言 甲醇是當(dāng)代中國(guó)煤制化學(xué)品中最具代表性的產(chǎn)品，產(chǎn)能大、使用范圍廣、后續(xù)產(chǎn)品多、大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)成熟，無疑是煤化工產(chǎn)業(yè)最重要的產(chǎn)品。是一種無色、透明、易燃、有毒、易揮發(fā)的液體，略 帶酒精味 。能與水、乙醇、乙醚、苯、酮類和大多數(shù)其他有機(jī)溶劑混溶。甲醇主要用于生產(chǎn)甲醛，消耗量要占到甲醇總產(chǎn)量的一半，甲醛則是生產(chǎn)各種合成樹脂不可少的原料。作為一種良好的萃取劑，甲醇在分析化學(xué)中可用于一些物質(zhì)的分離。 甲醇生產(chǎn)工藝的發(fā)展 甲醇是醇類中最簡(jiǎn)單的一元醇。 1857 年法國(guó)的 M 1971 年德國(guó)的 Lurgi 公司相繼開發(fā)了適用于天然氣－渣油為原料的低壓法工藝。 我國(guó)的甲醇生產(chǎn)始于 1957 年， 50 年代在吉林、蘭州和太原等地建成了以煤或焦炭為原料來生產(chǎn)甲醇的裝置 [3]。 2020 年，杭州