【正文】 采用的原料煤為無(wú)煙煤，組分見下表： 表 無(wú)煙煤的元素組成（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） % 成分 水分 揮發(fā)分 灰分 碳 氫 氧 氮 硫 含量 氣化工藝 此次設(shè)計(jì)采用 GSP 氣化工藝。 (4)氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)，無(wú)耐火材料襯里。 固體氣化原料被碾磨為不大于 ㎜的粒度后，經(jīng)過(guò)干燥，通過(guò)濃相氣流輸入 系統(tǒng)送至燒嘴。變換工序主要有兩個(gè)方面的作用：通過(guò)變換調(diào)整氫碳比和使有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫。該溶劑本身無(wú)毒，對(duì)碳鋼等金屬無(wú)腐蝕性，并且不起泡，吸收 CO H2S、 COS 等酸性氣體的吸收能力強(qiáng)，價(jià)格相對(duì)便宜。采用甲醇馳放氣（ 40℃， (A)）作為氣提氣進(jìn)入濃縮塔下部，塔頂出來(lái)的氣提氣中主要是 CO2 、 H2及少量 H2S、 COS等氣體， 該氣體與從脫碳閃壓機(jī)而來(lái)的約 (G)閃蒸氣合并經(jīng)閃蒸氣水冷器 I（ E3004）冷卻至 40℃返回進(jìn) NHD 脫硫入口以回收高壓閃蒸氣中的 H2。精脫硫時(shí) ，凈化氣先進(jìn)入水解槽預(yù)熱器（ E4004）被變換氣冷凝液加熱到 80℃，經(jīng)水解槽（ R3001）水解后，在水解氣冷卻器（ E4005）中冷卻至 40℃，進(jìn)到精脫硫槽（ R3002A， B）精脫硫，得到符合甲醇合成所需的凈化氣體（ CO2： 2～ 3%， COS 和 H2S），送入合成甲醇工段。工藝流程為：有粗甲醇貯罐出來(lái)的粗產(chǎn)品，經(jīng)預(yù)熱器進(jìn)行加熱，至泡點(diǎn)溫度后進(jìn)入預(yù)精餾塔。 表 粗甲醇組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù) 組成 CH3OH (CH3)2O C4H9OH H2O 含量 /% 每小時(shí)各組分產(chǎn) 量： 3C H O H5 5 0 0 0 0 1 0 0 0 0 . 9 2 9 92 0 1 8 . 0 1 2 k m o l / hn 3 3 0 2 4 3 2?????? ? ?2C H O35 5 0 0 0 0 1 0 0 0 0 . 0 0 1 9 82 . 9 8 9 k m o l / hn 3 3 0 2 4 4 6???? 94 OHC H5 5 0 0 0 0 1 0 0 0 0 . 0 0 0 2 8 0 . 2 6 3 k m o l / hn 3 3 0 2 4 7 4?????? 2 OH5 5 0 0 0 0 1 0 0 0 0 . 0 6 7 8 42 6 1 . 7 2 8 k m o l / hn 3 3 0 2 4 1 8?????? 工業(yè)生產(chǎn)中測(cè)得低壓時(shí)，每生產(chǎn)一噸粗甲醇就會(huì)產(chǎn)生 m3 （標(biāo)況），即 kmol的甲烷。由分離器分離粗甲醇后的氣體進(jìn)行適當(dāng)放空，大部分氣體進(jìn)入壓縮機(jī)加壓返回合成塔，粗甲醇進(jìn)入精餾工段進(jìn)行精制。 來(lái)自脫硫工段的脫硫氣（溫度 ℃、壓力 (A)、 CO 34%含 COS＋ H2S 80ppm）進(jìn)入脫碳塔（ T4001）下塔，氣體自下而上與從下塔頂部而來(lái)的 NHD 溶劑 逆流接觸，下塔塔內(nèi)有三層 QH1型碳鋼扁環(huán)散堆填料，氣體中的 CO2被溶劑吸收，部分 H2S、COS 被吸收。 從變換工段過(guò)來(lái)的變換氣（ 36℃， (A)，含 %）與脫硫脫碳閃蒸氣及濃縮塔頂氣提氣混合，經(jīng) NHD 脫碳工段的氣體換熱器換熱冷卻到 ℃進(jìn)入變換氣脫硫塔（ T3001）底部，與塔內(nèi)自上而下的 0℃ NHD 溶液逆流接觸吸收絕大部分 H2S 氣體及部分 CO COS、 H2等氣體，出脫硫塔的脫硫氣溫度為 ℃，含 H2S+COS80ppm，含 %，經(jīng)脫硫氣分離器（ V3002）分離掉夾帶的 NHD 溶液后，去 NHD 脫碳。 圖 變換工藝流程 脫硫脫碳工藝 采用聚乙二醇二甲醚法（ NHD 法）。 污水的處理過(guò)程是先送入減壓閃蒸槽，閃蒸后的液體進(jìn)入沉淀池，沉淀后去濃縮，再去過(guò)濾。 GSP 氣化工藝過(guò)程也主要是由給料系統(tǒng)、氣化爐、粗煤氣洗滌系統(tǒng)組成。 (2)氣化溫度高，一般在 18002200℃，氣化爐工作壓力為 3Mpa。 （ 4）灰分。原料煤的水分 高，有效成分降低，氣體產(chǎn)率降低。 空速 單位時(shí)間內(nèi)，每單位體積催化劑所通過(guò)的氣體量，也就是 說(shuō)氣體與催化劑接觸的北京理工大學(xué)珠海學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 時(shí)間，一般用空間速度來(lái)表示。另外，過(guò)高的反應(yīng)壓力對(duì)設(shè)備的制造及操作也是個(gè)不小的考驗(yàn)，不僅增加了建設(shè)投資，而且增加了生產(chǎn)中的能耗。 但是甲醇合成反應(yīng)是一個(gè)可逆的放熱反應(yīng)，溫度升高雖然速率會(huì)升高，但是平衡常數(shù)將會(huì)降低。 1966 年以前國(guó)外的甲醇合成工廠幾乎都使用鋅鉻催化劑，基本上沿用 1923 年德國(guó)開發(fā)的 30MPa 的高壓工藝流程。主精餾塔操作壓力稍高于預(yù)精餾塔，但也可以認(rèn)為是常壓操作，塔頂?shù)?到精甲醇產(chǎn)品，塔底含微量甲醇及其它重組分的水送往水處理系統(tǒng)。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 精甲醇的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 精甲醇的質(zhì)量是根據(jù)用途不同而定的，各國(guó)的甲醇質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)有所差異。將其分為輕組分和重組分。 Lurgi 管殼型甲醇合成塔的單塔的能力可達(dá) 10001500t/d， ICI 多段冷激型甲醇合成塔的單塔能力可達(dá) 2500t/d。下面是德國(guó) Lurgi 低壓法甲醇合成流程圖。中壓法仍采用高活性的銅系催化 劑，反應(yīng)溫度與低壓法相同，它具有與低壓法相似的優(yōu)點(diǎn)，但由于提高了壓力，相應(yīng)動(dòng)力消耗略有增加。比前 5 年的年均增長(zhǎng)率提高 10%。所有進(jìn)口基本上全部集中在華東和華南地區(qū)，進(jìn)口結(jié)構(gòu)也在一定程度上反映了我國(guó)甲醇消費(fèi)的地區(qū)分布。不影響汽車的動(dòng)力性能，其消耗量與汽油相同，但經(jīng)濟(jì)性不明顯。全球甲醇生產(chǎn)能力 1997 為 ； 2020年為 Mt/a；預(yù)計(jì) 2020 可達(dá) Mt/a 目前國(guó)外甲醇工業(yè)呈現(xiàn)三大特點(diǎn)，即：產(chǎn)量大于需求量、裝置向廉價(jià)天然氣原料產(chǎn)地轉(zhuǎn)移、裝置趨于大型化。資料表明：使用甲醇汽油用于汽車是完全可行的。 國(guó)內(nèi)外甲醇的生產(chǎn)和供需概況 國(guó)外甲醇的生產(chǎn)和供需概況 上世紀(jì)二十年代甲醇汽油開始用作車用燃料；在二次世界大戰(zhàn)期間，甲醇汽油廣泛應(yīng)用于德國(guó)；上世紀(jì)七十年代受二次石油危機(jī)的影響，美 國(guó)、日本、德國(guó)和瑞典等國(guó)先后投入人力、物力進(jìn)行甲醇燃料及甲醇汽車配套技術(shù)的研究開發(fā)。 合成甲醇的重要性 甲醇是一種重要的化工產(chǎn)品，有很多用途，它是生產(chǎn)塑料、合成橡膠、農(nóng)藥、醫(yī)藥和染 料的原料。 1971 年，德國(guó)魯奇公司開發(fā)另一種低壓合成甲醇的工藝，簡(jiǎn)稱 Lurgi 工藝。 Refining process 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) III 目 錄 1 前言 ............................................................................ 1 合成甲醇的發(fā)展歷程 ........................................................ 1 合成甲醇的重要性 .......................................................... 1 國(guó)內(nèi)外甲醇的生產(chǎn)和供需概況 ................................................ 2 國(guó)外甲醇的生產(chǎn)和供需概況 ............................................ 2 國(guó)內(nèi)甲醇的生產(chǎn)和供需概況 ............................................ 3 甲醇的生產(chǎn)方法 ............................................................ 4 甲醇的生產(chǎn)規(guī)模 ............................................................ 6 粗甲醇的精制原理 .......................................................... 6 粗甲醇的組成 ........................................................ 6 粗甲醇中雜質(zhì)的分類 .................................................. 7 精甲醇的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) .................................................... 8 幾種典型的甲醇精制工藝流程 ................................................ 9 2 甲醇合成催化劑及合成工藝選擇 .................................................... 12 催化劑選擇 ............................................................... 12 反應(yīng)溫度 ................................................................. 12 反應(yīng)壓力 ................................................................. 13 氣體組成 ................................................................. 13 空速 ..................................................................... 13 3 原料氣的制取工藝 ............................................................... 15 煤的選用 ................................................................. 15 氣化工藝 ................................................................. 15 原料氣的變換 ............................................................. 17 脫硫脫碳工藝 ............................................................. 18 合成工藝流程 ............................................................. 20 精餾方案選擇 ............................................................. 21 4 物料衡算 ....................................................................... 22 合成過(guò)程的反應(yīng)方程 ....................................................... 22 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) IV 合成塔物料衡算 ........................................................... 22 合成反應(yīng)中各氣體消耗和生產(chǎn)量 ............................................. 23 新鮮氣和馳放氣量的確定 ................................................... 24 循環(huán)氣氣量的確定 ......................................................... 25 入塔氣和出塔氣組成 ....................................................... 26 甲醇分離器出口氣體組成 ................................................... 28 貯罐氣組成 ............................................................... 29 5 熱量衡算 ....................................................................... 31 合成塔熱量衡算相關(guān)計(jì)算式 ................................................. 31 合成塔入塔熱量計(jì)算 ................................................. 31 合成塔的反應(yīng)熱 ..................................................... 32 合成塔出塔熱量計(jì)算 ................................................. 32 合成塔熱量損失 .............