【正文】 % % 氣量 m3/h 表 418 預(yù)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 水煤氣的確定 由 GSP 氣化工藝（原料煤為銅川煤）的氣化指標(biāo)可以知道水煤氣組成為： H2 % ； CO % ； CO2 % ； N2 % ； Ar % ； NH3 %； CH4 %；H2S %； COS % 。 出塔氣中 CO=入塔氣中 CO－反應(yīng)消耗的 CO+反應(yīng)中生成的 CO = － － － － － － － % += m3/h 同理得其他氣體氣量。 粗甲醇中的溶解氣體量 粗甲醇中氣體溶解量查表 5MPa、 40℃ 。 ），℃ ≤ 高錳酸鉀試驗(yàn)， min ≥ 50 30 20 水溶性試驗(yàn) 澄清 — 水分含量， % ≤ — 酸度（以 HCOOH 計(jì)）， % ≤ 或堿度（以 NH3計(jì)）， % ≤ 羰基化合物含量（以 CH2O 計(jì)）， % ≤ 蒸發(fā)殘?jiān)浚?% ≤ 物料衡算 精餾工段 精餾工段 通過(guò)三塔高效精餾工藝，精甲醇的純度 可達(dá)到 %，符合精甲醇國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。精甲醇貯槽為兩臺(tái)10000m3的固定頂貯罐，貯存量按 15 天產(chǎn)量計(jì)。加壓精餾塔（ T8002）塔底釜液（ ， 125℃）進(jìn)入常壓精餾塔（ T8003），進(jìn)一步精餾。分離出的粗甲醇進(jìn)入甲醇膨脹槽（ V7003），被減壓至 。當(dāng)轉(zhuǎn)化率過(guò)高而使合成塔出口溫度過(guò)高時(shí)，提高惰氣含量可以解決溫度過(guò)高的問(wèn)題?？账俚倪x擇需要根據(jù)每一種催化劑的特性，在一個(gè)相對(duì)較小的范圍內(nèi)變化。當(dāng)空速增大時(shí)，將使出口氣體中醇含量降低，即醇凈值降低，催化劑床層中既定部位的醇含量與 平衡濃度增大，反應(yīng)速度也相應(yīng)增大。因此，對(duì)于鋅 鉻催化劑上甲醇合成反應(yīng)，原料氣中二氧化碳低東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 于 5％為宜。較高的壓力和溫度下，一氧化碳和氫生成甲烷、異丁醇等副產(chǎn)物，這些副反應(yīng)的反應(yīng)熱高于甲醇合成反應(yīng)，使床層溫度提高，副反應(yīng)加速，如果不及時(shí)控制，會(huì)造成溫度猛升而損壞催化劑。操作溫度的控制同樣是一個(gè)操作費(fèi)用的控制問(wèn)題，在設(shè)計(jì)中，需要延長(zhǎng)催化劑的使用壽命，防止催化劑的迅速老化和活性衰減速度加快。 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 第 2 章 工藝 簡(jiǎn)介 及影響因素 甲醇合成工藝 簡(jiǎn)介 合 成 塔馳 放 氣中 壓 蒸 汽鍋 爐 給 水 新 鮮 氣過(guò) 熱 蒸 汽去 鍋 爐 甲 醇 合 成 工 段 工 藝 流程 圖粗 甲 醇 去 精 餾氫 循 環(huán)分 離器合 成 操 作 條 件1 . 反 應(yīng) 壓 力 ：5 . 0 M P a2 . 反 應(yīng) 溫 度 ：2 5 0 ~ 2 7 0 ℃ 3 . 流 量 ： 出 口 6 9 9 . 8 k m o l / h 入 口 7 8 3 . 6 k m o l / h2 . 2 4 M P a5 . 0 M P a2 1 5 ℃ 5 . 0 M P a2 8 5 ℃ 圖 11 甲醇合成工藝流程圖 操作條件對(duì)反應(yīng)過(guò)程的影響 （ 1）溫度 在甲醇合成反應(yīng)過(guò)程中，溫度對(duì)于反應(yīng)混合物的平衡和速率都有很大影響。本設(shè)計(jì)采用固定管板列管合成塔，這種合成塔就是一臺(tái)列管換熱器，催化劑在管內(nèi)，管間（殼程 )是沸騰水，將反應(yīng)熱用于副產(chǎn) ～ 的中壓蒸汽。隨著石油和天 然氣價(jià)格的迅速上漲，煤制甲醇更加具有優(yōu)勢(shì)。甲醇不僅是重要的化工原料，而且還是性能優(yōu)良的能源和車用燃料。第三部分主要是甲醇合成塔 和 精餾塔 的設(shè)計(jì)。廣泛應(yīng)用于氣體吸收、蒸餾、萃取等操作。甲醇合成催化床層的操作溫度主要是由催化劑的活性溫度區(qū)決定的。早期的高壓法合成甲醇工藝采用的是鋅基催化劑，由于活性差，需要在高溫高壓下操作，其操作壓力為 25～ 35Mpa，操作溫度350～ 420℃。在使用鋅 鉻催化劑的高壓合成裝置中，原料氣含二氧化碳 4～5％時(shí)，催化劑壽命與生產(chǎn)能力不受影響，合成設(shè)備操作穩(wěn)定而且可以自熱，但是粗甲醇含水量為 14～ 16％。由于反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率高，單位甲醇合成所需要的循環(huán) 量 較少，所以氣體循環(huán)的動(dòng)力消耗小?？账龠^(guò)低，結(jié)炭等副反應(yīng)加劇，空速過(guò)高，系統(tǒng)阻力加大或合成系統(tǒng)投資加大，能耗增加，催化劑的更換周期縮短。調(diào)節(jié)惰性氣體的含量，可以改變觸媒床層的溫度分布和系統(tǒng)總體壓力。 甲醇合成塔（ R7001）出來(lái)的合成氣（ 255℃， ），經(jīng)入塔氣預(yù)熱器（ E7001），甲醇水冷器（ E7002A， B），進(jìn)入甲醇分離器（ V7002），粗甲醇在此被分離。預(yù)精餾塔（ T8001）底部粗甲醇液經(jīng)加壓塔進(jìn)料泵（ P8004A,B）進(jìn)入加壓精餾塔（ T8002），加壓塔再沸器（ E8005）以 低壓蒸汽作為熱源，加壓塔塔頂餾出甲醇?xì)怏w（ ， 122℃）經(jīng)常壓塔再沸器（ E8007A， B）后，甲醇?xì)獗焕淠?，精甲醇回到加壓塔回流槽?V8004），一部分精甲醇經(jīng)加壓塔回流泵（ P8005A， B），回到加壓精餾塔（ T8002）作為 回流液，另一部分經(jīng)加壓塔甲醇冷卻器（ E8006）冷卻后進(jìn)入精甲醇計(jì)量槽（ V8007A， B）中。 由甲醇精餾來(lái)的精甲醇貯存到精甲醇貯槽（ V9101A， B）中。 表 41 甲醇《 GB338— 92》 項(xiàng) 目 指標(biāo) 優(yōu)等品 一等品 合格品 色度（鉑 — 鈷），號(hào) ≤ 5 10 密度（ 200C）， g/cm3 ～ ～ 溫度范圍 (0℃ ,)，℃ 沸程（包括 177。則反應(yīng)（ 7）中二氧化碳生成了 ，即 m3/h的水和一氧化碳。 kmol/h G2 為入塔氣氣量 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 表 412 入塔氣組成 氣體 CH3OH H2 CO CO2 N2 Ar CH4 組成 % % % % % % % 氣 m3/h 量 kmol/h 表 413 出塔氣組成 氣體 H2 CO CO2 N2 Ar CH3OH 組成 % % % % % % 氣 m3/h 量 kmol/h 氣體 CH4 （ CH3O） 2 C4H9OH C18H18 H2O 組成 % % % % % 氣 m3/h 量 kmol/h 計(jì)算過(guò)程：入塔氣 CO=循環(huán)氣中 CO+新鮮氣中 CO =+= m3/h 同理可得其他氣體氣量 。 脫硫過(guò)程中 Ar 也不變， 30%預(yù)變換氣中 Ar= %=，水解氣中 Ar 的百分率為 %，所以，水解氣氣量 為 。 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 （ 2）水冷器入口氣體顯熱的確定 水冷器入口氣體的顯熱 =入塔氣換熱器出口加熱氣體的顯熱，即 kJ/h （ 3）水冷器出口氣體顯熱的確定 表 425 粗甲醇中液體組分氣化熱和液體熱容 組分 （ CH3O） 2 C4H9OH C18H18 H2O CH3OH 氣化熱 KJ/kg 液體比熱容 KJ/(kg.℃ ) 表 426 出塔氣在水冷器中冷凝放熱量 組分 （ CH3O） 2 C4H9OH C18H18 H2O CH3OH 冷凝量 kg /h 39060 放熱量 KJ/h 合計(jì)：水冷器中冷凝放熱量為 107KJ/h 表 427 粗甲醇中各組分液體顯熱 組分 （ CH3O） 2 C4H9OH C18H18 H2O CH3OH 液體比熱容 KJ/(kg.℃ ) 熱量 KJ/（ h .℃） 合計(jì)：粗甲醇中各組分液體顯熱 = KJ/（ h℃），粗甲醇溫度 40℃ 即 ， ＝ 107KJ/h 表 428 粗甲醇中液體組分氣化熱和液體熱容 組分 （ CH3O） 2 C4H9OH C18H18 H2O CH3OH 氣化熱 KJ/kg 液體比熱容 KJ/(kg.℃ ) 表 429 出塔氣在水冷器中冷凝放熱量 組分 （ CH3O） 2 C4H9OH C18H18 H2O CH3OH 冷凝量 kg /h 39060 放熱量 KJ/h 合計(jì) ：水冷器中冷凝放熱量為 107KJ/h 表 430 粗甲醇中各組分液體顯熱 組分