【正文】 （59） ∑Q入=∑（G入表57 甲醇合成塔入塔氣量及其組成組分COCO2H2N2CH4ArCH3OH小計流量，Nm3/h組成，%甲醇合成塔出塔氣流量及組成計算因?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。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。④液氨在貯罐氣中的擴(kuò)散損失查表，106Pa、℃時，%，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：。表51 粗甲醇組成（%w）物料名稱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。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。如果生產(chǎn)能力在100kt/a以上，則采用三塔精餾。由于雙塔精餾和三塔精餾工藝完全能夠保證工業(yè)上對精甲醇質(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。80年代，齊魯石化公司第二化肥廠引進(jìn)了聯(lián)邦德國Lurge公司的低壓甲醇合成裝置。高壓工藝流程一般指的是使用鋅鉻催化劑，在300～400℃、30MPa下合成甲醇的過程。管殼式反應(yīng)器的最佳操作溫度在230～260℃之間。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，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)。根據(jù)目前國內(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）。[5]本次設(shè)計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，而且價格低廉，溶液無毒；②栲膠中因羥基能與四價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，因此溶液中無需加入螯合劑；③脫硫過程中，單寧類物質(zhì)將逐漸水解為分子量較低的物質(zhì)，這些酚類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，故不會產(chǎn)生堵塔現(xiàn)象；⑤缺點(diǎn)是經(jīng)過栲膠脫硫后，且有機(jī)硫的脫除效果不佳。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。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。因此該項(xiàng)目有充分的原料、資源和技術(shù)保證。從50年代開始，天然氣逐步成為制造甲醇的主要原料，因?yàn)樗喕肆鞒?，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。與合成氨聯(lián)合生產(chǎn)甲醇簡稱聯(lián)醇，是一種以替代我國不少合成氨生產(chǎn)用銅氨液脫除微量碳氧化物而開發(fā)的新工藝。干法脫硫設(shè)備簡單，但由于反應(yīng)速率較慢，設(shè)備比較龐大。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。氯甲烷水解法也可以生產(chǎn)甲醇，但因水解法價格昂貴，沒有得到工業(yè)上的應(yīng)用。我國是一個富煤、少氣、缺油的國家，合成法制甲醇的原料是煤，或者是石油，或者是天然氣，所以，考慮到國家能源安全的問題，我國大力發(fā)展以煤為原料合成甲醇。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源已經(jīng)成為一種趨勢。本設(shè)計對甲醇性質(zhì)用途，國內(nèi)外甲醇工業(yè)現(xiàn)狀，生產(chǎn)方法、原料及廠址選擇以及環(huán)保做了簡單介紹，并且通過全廠工藝流程概述、煤的氣化、氣體的脫硫、變換、脫碳、合成氣壓縮、甲醇合成以及甲醇精餾八個方面。除此之外還繪制了設(shè)備一覽表、物料流程圖、甲醇合成、精餾工段工藝管道及儀表流程圖、甲醇合成、精餾工段設(shè)備布置圖。制造甲醇粗原料氣的主要固體燃料選的是煤與焦炭，用煤和焦炭制甲醇的工藝路線包括燃料的氣化、氣體的脫硫、變換、脫碳及甲醇合成與精制。甲醇是假酒的主要成分，過多食用會導(dǎo)致失明，甚至死亡。因此甲烷部分氧化法制甲醇的方法仍未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。重油部分氧化需在高溫氣化爐中進(jìn)行。隨著甲醇合成催化劑技術(shù)的不斷發(fā)展，目前總的趨勢是由高壓向低、中壓發(fā)展。自從1923年德國BASF公司首次用一氧化碳和氫在高溫高壓下用鋅鉻催化劑實(shí)現(xiàn)了甲醇合成工業(yè)化之后，甲醇的工業(yè)化合成便得以迅速發(fā)展。[3]內(nèi)蒙古具有豐富的區(qū)域優(yōu)勢與資源優(yōu)勢。（2）原料貯存原料煤存放在本廠自建的選煤廠內(nèi)。在氣化爐內(nèi)，粉煤在高溫下與純氧進(jìn)行燃燒和部份氧化反應(yīng)，生產(chǎn)出粗煤氣經(jīng)洗滌后送到脫硫工段利用濕式栲膠法將硫化物脫除，半水煤氣經(jīng)脫硫后進(jìn)入變換工段進(jìn)行耐硫變換，將CO氣體部分轉(zhuǎn)化為CO2和H2，以調(diào)節(jié)合適的氫碳比，變換后的變換氣經(jīng)低溫甲醇洗進(jìn)行凈化，原料氣中的 H2S、CO2 及各種有機(jī)硫等雜質(zhì)被脫除，得到的凈化氣送入壓縮工段進(jìn)行加壓，壓縮氣隨后被送往甲醇合成工段合成甲醇，生成的粗甲醇經(jīng)冷卻、分離后送往精餾工段進(jìn)行甲醇精制，粗甲醇首先被送往預(yù)塔脫出輕組分，經(jīng)脫醚后的預(yù)后甲醇被送往主塔進(jìn)行粗甲醇精餾，主塔上部側(cè)線采出精甲醇。[4]目前國內(nèi)感興趣的氣化爐工藝是Shell、Texaco和Lurgi?；瘜W(xué)反應(yīng)是如下：CO+H2O→H2+CO2其對COH2S等均有較強(qiáng)的吸收能力。當(dāng)合成氣中有CO2時，也可合成甲醇。 ICl低壓甲醇法為英國ICl公司在1966年研究成功的甲醇生產(chǎn)方法。它能更有效地降低建廠費(fèi)用和甲醇生產(chǎn)成本。兩者主要區(qū)別在于三塔流程多設(shè)置有一個加壓操作（～）的主精餾塔，加壓塔塔頂甲醇蒸汽冷凝熱用作常壓精餾塔塔底再沸器熱源，減少蒸汽和冷卻水消耗，目前在三塔精餾的基礎(chǔ)上又增加了回收塔，進(jìn)一步回收常壓精餾塔塔底排出的含少量甲醇的廢水，提高產(chǎn)品收率并減少廢水污染物產(chǎn)生量。三塔精餾比兩塔精餾可節(jié)約熱量40％左右，三塔流程投資高，但能耗和操作費(fèi)用顯著降低；同一流程裝置投資的回收期隨著生產(chǎn)規(guī)模的增加而縮短?；厥諒U甲醇催化劑的利用方法，可制取金屬銅，制取氧化銅，制取硫酸銅，制取微量元素肥料和重制甲醇催化劑。N2→NH3 （51）則耗氫氣為：1189。表52 合成氨生產(chǎn)耗用醇后氣量及其組成耗用量氣體組成，Nm3/hH2N2CO2COCH4ArCH3OH小計合成氨反應(yīng)精煉損耗液氨中溶解損耗氨擴(kuò)散損耗惰性氣續(xù)表52 合成氨生產(chǎn)耗用醇后氣量及其組成氣體組成，Nm3/hH2N2CO2COCH4ArCH3OH小計合計醇后氣組成，%（3）生產(chǎn)甲醇所需原料氣量①合成甲醇的化學(xué)反應(yīng)：主反應(yīng)：CO+2H2→CH3OH+（52）副反應(yīng)：2CO+3H2→（CH3）2O+H2O+（53） CO+3H2→CH4+H2O+（54） 4CO+8H2→C4H9OH+3H2O+（55） CO2+H2→CO+（56） 8CO+17H2→C8H18+8H2O+（57）②根據(jù)粗甲醇組分，算得各組分的生成量為甲醇（CH3OH）3790kg/h%=，二甲醚[（CH3）2O]3790kg/h%=，雜醇（C4H9OH）3790kg/h%=，烴類（C8H18）3790kg/h%=，水（H2O）3790kg/h%=,③生產(chǎn)中測得，按反應(yīng)式（54）每生產(chǎn)1t粗甲醇，；，=。⑧綜合表51和表54，即得進(jìn)入甲醇合成塔之新鮮氣量G新鮮氣與組成，如表55。表58 甲醇合成塔出塔氣流量及組成組分COCO2H2N2CH4ArCH3OHC4H9OH（CH3）2OC8H18H2O合計入塔氣流量，Nm3/h合成反應(yīng)消耗，Nm3/h反應(yīng)生成物，Nm3/h出塔氣流量，Nm3/h組成，%表59 甲醇分離器出口氣體和液體產(chǎn)品流量與組成組分COCO2 H2N2CH4ArCH3OHC4H9OH（CH3）2OC8H18H2O合計分離器損失氣量，Nm3/h出分離器氣體流量，Nm3/h0（全溶）組成，%粗甲醇在中間貯槽減壓放出的馳放氣流量與組成如表510。Cm出/hKmol/h入塔熱量，kJ/（h?℃）根據(jù)計算條件，入塔氣溫為40℃，40=（3）塔內(nèi)反應(yīng)熱的計算反應(yīng)方程式如式（52）～（57）則合成甲醇過程中各組分反應(yīng)熱如表515所示。表518 粗甲醇中各組分物理常數(shù)組分CH3OH（CH3）2OC4H9OHC8H18H2O氣化熱，kJ/kg液體比熱容，kJ/（kg?℃）假設(shè)有相變物質(zhì)在低于沸點(diǎn)時全部冷凝，擴(kuò)散于氣相中的組分忽略不計。根據(jù)表59各組分的流量及熱容，計算冷凝器出口氣體顯熱，列表為520。粗醇小時量20%補(bǔ)入燒堿帶入水量==⑥輕餾分量=粗醇小時量輕餾分含量==⑦主塔來的低沸點(diǎn)物量=預(yù)塔進(jìn)料3%==（2）出料量① 甲醇：水（粗醇帶入水、補(bǔ)充軟水、堿液中帶入水）=++=② 燒堿：③ 輕餾分：④ 初餾物：（與主塔來的低沸點(diǎn)物相同）：進(jìn)、出物料平衡表列于表61。于是Q余熱=Q入熱Q出熱= =則用水量G1==每t粗醇脫除輕餾分需冷卻水量（G′1）為=、熱量衡算（1）進(jìn)料量：包括預(yù)后甲醇和回流液①主塔進(jìn)料量=預(yù)塔總出料量輕餾分預(yù)塔初餾物=②回流液量：回流比取進(jìn)料量的2倍，總進(jìn)料量=主塔進(jìn)料量+回流液量 =+=（2）出料量①高沸點(diǎn)物采出量：物中含甲醇83%，水及其它高沸點(diǎn)物為17%（計算時以水計）。Q入熱=Q預(yù)后甲醇+Q回流液+Q加熱蒸汽 （65）于是Q入熱=++Q加熱蒸汽 =+Q加熱蒸汽表65主塔進(jìn)、出物料平衡表物料入料量，kg/h出料量，kg/h預(yù)后甲醇回流量高沸點(diǎn)物低沸點(diǎn)物殘液成品精甲醇回流量甲醇H2ONaOH小計合計表66 主塔全塔帶入熱量計算物料預(yù)后甲醇回流液加熱蒸汽組分甲醇水堿液甲醇水流量，kg/hG加熱蒸汽溫度，℃86868665比熱容，kJ/（kg℃）汽化熱，kJ/kg熱量，kJ/hQ加熱蒸汽總熱量，kJ/hQ加熱蒸汽②帶出熱量：根據(jù)物料和已知條件計算，列表67。表71 物性參數(shù)[12]名稱密度ρKg/m^3定壓比熱CpKJ/（Kg所以宜選取換熱管長3米，S′=，n=15單管程的3個換熱器。Ⅴ.計算平均溫度差暫按單殼程雙管程考慮，先求逆流平均溫度差甲醇 65→40冷卻水 35←25Δt 30℃ 15℃計算R、P 由R、P值查圖可知，〉則===℃Ⅵ.選K值，估算傳熱面積，參考附錄二十六，取K=1800W/（m2即：Q出熱=Q回流液+低沸點(diǎn)物采出量甲醇比熱容溫度+Q熱損 =+65+ =于是Q余熱=Q入熱Q出熱=③冷卻水用量（G2）：冷卻水進(jìn)冷凝器溫度25℃；出冷凝器溫度35℃。③殘液排放量：包括水、堿、甲醇及高沸點(diǎn)物等，其中甲醇含量為1%，計算時以水計。表63 預(yù)塔物料帶出熱量出熱部位塔頂預(yù)后粗甲醇初餾物熱損失組分二甲醚回流液甲醇甲醇水（堿液）甲醇以5%計流量，kg/h液體比熱容，kJ/（kg表520 冷凝器出口各氣體組分的顯熱組分COCO2H2N2CH4