【正文】 ）直接進(jìn)入脫碳塔上塔底部與從脫硫工段過來的被氨冷器I（E4002）冷卻至0℃的NHD貧液逆相接觸，從上塔頂出來的凈化氣（CO2約2～3%(V)、COS和H2S5ppm、℃），經(jīng)凈化氣分離器（V4002）除去少量霧沫夾帶的NHD后，進(jìn)入氣氣換熱器（E4001A），溫度升至30℃，(A)，然后將凈化氣送去精脫硫。變換氣脫硫塔（T3001）℃的NHD富液和燃?xì)饷摿蛩═3004）℃左右的NHD富液一起由富液泵（P3003A,B）(G)經(jīng)貧富液換熱器I（E3002）換熱至50℃；貧富液換熱器II（E3003）加熱到130℃，進(jìn)入濃縮塔（T3002）。由第三水分離器（V2006）、第七水分離器（V2014）分離出的冷凝液進(jìn)入冷凝液汽提塔的上部，由第二水分離器（V2005）、第五水分離器（V2012）、第六水分離器（V2013）分離出的冷凝液進(jìn)入冷凝液汽提塔的中部，汽提塔采用垂直篩板塔，冷凝液閃蒸槽閃蒸出的閃蒸氣（156℃，）進(jìn)入冷凝液汽提塔的底部，低壓蒸汽進(jìn)入塔的底部進(jìn)行汽提冷凝液，～(A)。氣化爐冷激室里的渣粒固化成玻璃狀，通過鎖斗系統(tǒng)排出。（5） 生產(chǎn)工藝參數(shù)預(yù)塔：入塔溫度65℃，塔頂放空溫度40℃，預(yù)精餾后甲醇pH值宜控制在8；加壓塔：，溫度125℃，溫度122℃，常壓塔：，溫度67℃。但浮閥易損壞，維修費(fèi)用高，安裝要求高。通過上述比較可知，雖然三塔精餾技術(shù)的一次性投入要比雙塔精餾高但是從能源消耗、精甲醇質(zhì)量上都要優(yōu)于雙塔精餾，所以設(shè)計(jì)采用三塔精餾工藝。粗甲醇預(yù)熱器的熱量由精甲醇提供，也不需要外供熱量。對企業(yè)的達(dá)標(biāo)排放構(gòu)成了較大的威脅。雙塔精餾工藝流程見下圖。 精餾原理精餾是將沸點(diǎn)不同的組分所組成的混合液，在精餾塔中，同時(shí)多次部分氣化和多次部分冷凝，使其分離成純態(tài)組分的過程。常用操作溫度200～290℃,～。 催化劑的選用（1） 甲醇合成催化劑經(jīng)過長時(shí)間的研究開發(fā)和工業(yè)實(shí)踐，廣泛使用的合成甲醇催化劑主要有兩大系列：一種是以氧化銅為主體的銅基催化劑，一種是以氧化鋅為主體的鋅基催化劑。日前各工程公司的氨合成塔均采用二床(四床)內(nèi)換熱式合成塔。固定管板列管合成塔雖然可用于大型化，但受管長、設(shè)備直徑、管板制造所限。但碳的轉(zhuǎn)化率低，出塔的甲醇濃度低，循環(huán)量大，能耗高，又不能副產(chǎn)蒸汽，現(xiàn)已經(jīng)基本被淘汰。物理性質(zhì)(25℃)： 密度 蒸汽壓 表面張力 粘度 比熱 2100J/(kg/K) 導(dǎo)熱系數(shù) (m/K) 冰點(diǎn) 22℃～29℃ 閃點(diǎn) 151℃ 燃點(diǎn) 157℃應(yīng)用性能：表1 各種氣體在NHD溶劑中的相對溶解度組分 H2 CO CH3 CO2 COS H2S CH3SH4 CS2 H2O相對溶解度 100 233 892 2270 2400 73300(2) NHD溶劑吸收機(jī)理甲醇生產(chǎn)要求凈化氣含硫量低，NHD溶劑脫硫(包括無機(jī)硫和有機(jī)硫)溶解度大，對二氧化碳選擇性好，而且，NHD脫硫后串聯(lián)NHD脫碳，仍是脫硫過程的延續(xù)。壓力 。（7）對環(huán)境影響小，氣化過程無廢氣排放。對煤的灰熔點(diǎn)的適用范圍比其他氣化工藝更寬，即使是高水份、高灰分、高硫含量和高灰熔點(diǎn)的煤種也能使用。生成CO2量大，碳的轉(zhuǎn)化率低，有效氣體成份(CO+H2)低；對煤有一定要求，如要求灰分13%，灰熔點(diǎn)1300℃，含水量8%等，雖然具有氣流床煤氣化的共同優(yōu)點(diǎn)，仍是美中不足。從流程分，可分為冷激式流程和廢熱鍋爐流程。氣流床氣化優(yōu)點(diǎn)很多，它是針對流化床的不足開發(fā)的。所以氣體組成和溫度均勻，解決了固定床氣化需用煤的限制。整個設(shè)計(jì)應(yīng)貫徹節(jié)省基建投資，充分重視技術(shù)進(jìn)步，降低工程造價(jià)，節(jié)能環(huán)保等思想，設(shè)計(jì)生產(chǎn)高質(zhì)量甲醇產(chǎn)品。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)?！钡脑瓌t；結(jié)合甲醇的性質(zhì)特征設(shè)計(jì)一座年產(chǎn)20萬噸煤制甲醇的生產(chǎn)車間。2000年，杭州林達(dá)公司開發(fā)了擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的JW低壓均溫甲醇合成塔技術(shù)，打破長期來被ICI、Lurgi等國外少數(shù)公司所壟斷擁的局面，并在2004年獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎。故甲醇俗稱木精、木醇。 甲醇用途甲醇是重要有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料，廣泛應(yīng)用于精細(xì)化工，塑料，醫(yī)藥，林產(chǎn)品加工等領(lǐng)域。2．設(shè)計(jì)（論文）的基本要求和內(nèi)容首先是采用GSP氣化工藝將原料煤氣化為合成氣；然后通過變換和NHD脫硫脫碳工藝將合成氣轉(zhuǎn)化為滿足甲醇合成條件的原料氣；第三步就是甲醇的合成，加溫到225℃后輸入列管式等溫反應(yīng)器，在XNC98型催化劑的作用下合成甲醇，生成的粗甲醇送入精餾塔精餾，得到精甲醇。然后利用三塔精餾工藝將粗甲醇精制得到精甲醇。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。在自然界只有某些樹葉或果實(shí)中含有少量的游離態(tài)甲醇，絕大多數(shù)以酯或醚的形式存在。2005年，該技術(shù)成功應(yīng)用于國內(nèi)首家焦?fàn)t氣制甲醇裝置上。通過設(shè)計(jì)可以鞏固、深化和擴(kuò)大所學(xué)基本知識，培養(yǎng)分析解決問題的能力；還可以培養(yǎng)創(chuàng)新精神，樹立良好的學(xué)術(shù)思想和工作作風(fēng)。 原料煤規(guī)格原料煤的元素分析為：C %；H % ；O %；N % ；S（可燃）%；S（不可燃）%；Cl/（mg/kg）229；F/（mg/kg）104；Na/（mg/kg）2180；K/（mg/kg）292。生成的煤氣基本不含焦油，但飛灰量很大。氣流床氣化具有以下特點(diǎn)：（1）采用。前者在煤氣離開氣化爐后用激冷水直接冷卻，它適合于制造氨氣或氫氣。通過比較可知道大型甲醇的煤氣化的應(yīng)該優(yōu)先考慮干粉煤氣化。（2）氣化溫度高，一般在1450～1600℃，%，(CO+H2)體積分?jǐn)?shù)高達(dá)90%以上。（8）投資省，粗煤氣成本較低。壓力對反應(yīng)的化學(xué)平衡沒有影響，但對反應(yīng)速率影響顯著，～，故加壓操作可提高設(shè)備生產(chǎn)能力。NHD脫硫脫碳的甲醇裝置的生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明，經(jīng)NHD法凈化后，再設(shè)置精脫硫裝置，106，滿足甲醇生產(chǎn)的要求。冷管式合成塔：這種合成塔源于氨合成塔，在催化劑內(nèi)設(shè)置足夠換熱面積的冷氣管，用進(jìn)塔冷管來移走反應(yīng)熱。在日產(chǎn)超過2000t時(shí)，往往需要并聯(lián)兩個。針對甲醇合成的特點(diǎn)采用四床（或五床)內(nèi)換熱式合成塔。對毒物敏感性小，操作的適宜溫度為350～400℃，壓力為25～32MPa(壽命為2～3年)；銅基催化劑具有良好的低溫活性，較高的選擇性，通常用于低、中壓流程。催化劑活性和壽命：在該催化劑質(zhì)量檢驗(yàn)規(guī)定的活性檢測條件下，其活性為：230℃時(shí)：催化劑的時(shí)空收率≥ kg/()250℃時(shí)：催化劑的時(shí)空收率≥ kg/()在正常情況下，使用壽命為2年以上。其分離的原理如下：對于由沸點(diǎn)不同的組分組成的混合液，加熱到一定溫度，使其部分氣化，并將氣相與液相分離。來自合成工段含醇90%的粗甲醇，經(jīng)減壓進(jìn)入粗甲醇貯槽。甲醇三塔精餾工藝技術(shù)是為了減少甲醇在精餾過程中的損耗，提高甲醇的收率和產(chǎn)品質(zhì)量而設(shè)計(jì)的。節(jié)能效果顯著，特別適合較大規(guī)模的精甲醇生產(chǎn)。（4） 精餾塔的選擇精餾塔是粗甲醇精餾工序的關(guān)鍵設(shè)備，它直接制約著生產(chǎn)裝置的產(chǎn)品質(zhì)量、消耗、生產(chǎn)能力及對環(huán)境的影響。目前該塔仍被廣泛使用，但有使用逐漸減少的趨勢。3 工藝流程 GSP氣化工藝流程GSP氣化工藝過程也主要是由給料系統(tǒng)、氣化爐、粗煤氣洗滌系統(tǒng)組成。污水的處理過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，再去過濾。從塔底排出的冷凝液送至氣化工段，塔頂排出的解析氣，送至氣化系統(tǒng)的火炬。采用甲醇馳放氣（40℃，(A)）作為氣提氣進(jìn)入濃縮塔下部，塔頂出來的氣提氣中主要是CO2 、H2及少量H2S、COS等氣體，(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。系統(tǒng)中各排液、導(dǎo)淋回收的NHD溶液，經(jīng)排液總管送入溶劑系統(tǒng)貯槽內(nèi)。從一、二、三級冷凝器（E6005，E6006，E6007）和尾氣分液罐（V6005）中冷凝下來的液硫都進(jìn)入液硫封（V6004A，B）,然后由液硫封（V6004A，B）自流流入液硫貯罐（V6007A，B），再用液硫泵（P6002A，B）將液硫輸送到液硫高位罐（V6009），由液硫高位罐（V6009）經(jīng)過過慮輸送到硫磺尖嘴滴落成型造粒機(jī)去造粒成型包裝出售。本裝置接收到從變換工段送來的中壓鍋爐給水在廢熱鍋爐（E6004）（G）蒸汽送入管網(wǎng)；從變換過來的低壓鍋爐給水在各級冷凝器（E6005，E6006，E6007）、蒸汽發(fā)生器（E6008）和尾氣廢鍋（E6009）（G）低壓蒸汽供本裝置設(shè)備夾套及管道伴熱使用。弛放氣減壓后去燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)；甲醇膨脹槽（V7003）頂部排出的膨脹氣去燃料氣系統(tǒng)。產(chǎn)品精甲醇由精甲醇泵（P8008A，B）從精甲醇計(jì)量槽（V8007A，B）送至甲醇罐區(qū)裝置。圖8 精餾工藝流程 氨吸收制冷流程由凈化裝置（NHD脫硫脫碳工段）及醋酸裝置來的氣氨（15℃，），進(jìn)入本裝置，經(jīng)過冷器（E2503）與出工段的液氨換熱，℃進(jìn)入吸收器（R2501AB、R2502AB），被由溶液熱交換器（E2502A，B）來的稀氨水（47℃）吸收為濃氨水（37℃）。來自合成、凈化的循環(huán)水裝置的循環(huán)冷卻水，分別進(jìn)入吸收器，冷凝器，塔頂回流冷卻器，分別移出氨的反應(yīng)熱和冷凝熱。（6） 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，如下表：表8 新鮮氣組成組分單位COCO2H2N2ArCH4氣量m3/h+%G+%G+%G+%G+%G+%G新鮮氣m3/h+新鮮氣中惰性氣體（N2 +Ar）%，反應(yīng)過程中惰性氣體的量保持不變，（N2 +Ar）=+%G，則+=（+%G）/%解得G=，由弛放氣的組成可得出下表表9 弛放氣組成氣體CH3OHH2COCO2N2ArCH4組成%%%%%%%氣量m3/h表10 新鮮氣組成氣體CH4H2COCO2N2Ar組成%%%%%%氣量m3/h（7） 循環(huán)氣氣量的確定G1=G3+G4+G5+G6－G7－G8式中：G1為出塔氣氣量；G3新鮮氣氣量；G4循環(huán)氣氣量；G5主反應(yīng)生成氣量；G6副反應(yīng)生成氣量；G7主反應(yīng)消耗氣量；G8副反應(yīng)消耗氣量；G5=++%=G6=+++++++++=G7=++++%3=G8=+++++++++=%，則（G4%+%++）/G1=解得G4=表11 循環(huán)氣組成氣體 CH3OH H2 CO CO2 N2 Ar CH4組成 % % % % % % %氣量m3/h （8） 循環(huán)比，CO及CO2單程轉(zhuǎn)化率的確定循環(huán)比R=G4/G3=CO單程轉(zhuǎn)化率：(+)/(+)= %CO2單程轉(zhuǎn)化率：(+)= %（9） 入塔氣和出塔氣組成G1=G3+G4+G5+G6－G7－G8=G2=G3+G4=表12 入塔氣組成氣體 CH3OH H2 CO CO2 N2 Ar CH4組成 % % % % % % %氣m3/h 量kmol/h 表13 出塔氣組成氣體組成氣m3/h量kmol/hH2%CO%CO2%N2%CH3OH%CH4%Ar%H2O%計(jì)算過程:入塔氣CO=循環(huán)氣中CO+新鮮氣中CO+=同理可得其他氣體氣量。由公式A=dLn得n=A/（dL）=6362/（9）=8338其中因要安排拉桿需要減少12根，實(shí)際管數(shù)為8326根。 水冷器的工藝設(shè)計(jì)（1）傳熱面積的確定 兩股流體的進(jìn)出口溫度為：熱 →40℃ 冷 35 ← 20 ℃故傳熱推動力：△Tm=（（－35）－（40－20））/㏑（（－35）/（40－20））=℃總傳熱系數(shù)為K=（m2.℃）由公式Q=AK△Tm可得A=Q/（K△Tm）=（）=260m2 （2）管子數(shù)n的確定 設(shè)計(jì)選用Ф25，材質(zhì)20號鋼，管長6m，由公式A=n=A/（）=260/（6）=690根，其中安排拉桿需要減少4根，實(shí)際管數(shù)為686根。（4） 殼體直徑的確定 殼體直徑；Di=a（b1）+2L式中：Di——換熱器內(nèi)徑，mm； b——正六角形對角線上的管子數(shù)查有關(guān)表取為29；