【正文】 離器（ V2020），分離出的冷凝液去冷凝液汽提塔（ T2020），分離后的變換氣去脫硫系統(tǒng)。該溶劑是 n=2~9 的混合物，分子量 250~280。 從脫硫高壓閃蒸槽底出來的富含 H2S、 CO2的閃蒸液進(jìn)入再生塔（ T3003），再生塔底部由變換氣煮沸器（ E3007）加熱，使 NHD 富液中的氣體全部解吸出來，得到約 147℃的 NHD貧液。 圖 脫硫脫碳工藝流程 合成工藝流程 來自凈化工段的合成原料氣，經(jīng)離心式壓縮機(jī)加壓至壓強(qiáng) ，溫度 （ 40℃）后，與來至合成塔的循環(huán)氣進(jìn)行混合，經(jīng)離心壓縮機(jī)內(nèi)再次加壓到 MPa，混合氣在進(jìn)反應(yīng)器前先與合成塔出來的氣體進(jìn)行換熱，升溫到 225 ℃，然后從上到下經(jīng)過管程進(jìn)入反應(yīng)器的銅基催化劑，在催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)。順應(yīng)此刻工藝大型化的趨勢， 三塔精餾工藝是一項(xiàng)企業(yè)進(jìn)行增產(chǎn)降耗技術(shù)改造的非常適合的、較好的技術(shù)方案。 合成塔物料衡算 已知年產(chǎn)精甲醇 50 萬噸，每年以 330 個(gè)工作日計(jì)算。合成塔出口氣體溫度 （ 255℃），殼程走 ， （ 100℃）的水蒸氣作為冷卻介質(zhì)，作用是及時(shí)帶走合成反應(yīng)放出的熱量，維持體系得到溫度，使反應(yīng)快速進(jìn)行，同時(shí)也起到保護(hù)催化劑的作用，出口溫度為 （ 200℃ ）。出貧富液換熱器 I的 NHD 貧液已降溫到 ℃，再被脫碳工段的氨冷器 I 冷卻至 0℃，然后將出氨冷器 I 的貧液分為兩部分，一部分貧液直接進(jìn)入燃?xì)饷摿蛩?T3004）；另一部分則進(jìn)入 NHD 脫碳工段的脫碳塔上塔，在塔內(nèi)吸收脫碳塔下塔過來的凈化氣中微量的 H2S和 CO2，出塔后經(jīng)脫硫貧液泵 I增壓到 (G)進(jìn)入變換氣脫硫塔（ T3001）。 來自變換及燃?xì)鉄峄厥障到y(tǒng)的煤氣（ 36℃， (A)，含 H2S %）與燃?xì)饷摿蛩?T3004）頂部出口的燃?xì)饷摿驓鈸Q熱至 ℃進(jìn)入燃?xì)饷摿蛩?T3004）下部，在塔內(nèi) NHD 吸收了煤氣中大部分的 H2S 氣體，同時(shí)也帶走部分 CO COS、 H2等氣體。另一部分去發(fā)電氣加熱器（ E2020），溫度降至 213℃，進(jìn)入發(fā)電氣廢熱鍋爐（ E2020），北京理工大學(xué)珠海學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 產(chǎn)生 MPa(A)低壓蒸汽，出口水煤氣溫度降至 170℃，進(jìn)入第四水分離器（ V2020），分離出冷凝液 后進(jìn)入鍋爐給水加熱器Ⅱ（ E2020）加熱鍋爐給水，溫度降至 153℃，再進(jìn)入第五水分離器（ V2020），分離出冷凝液后進(jìn)入鍋爐給水加熱器Ⅲ（ E2020）加熱來自熱電站的鍋爐給水，溫度降至 123℃，進(jìn)入第六水分離器（ V2020），分離出冷凝液后進(jìn)入脫鹽水加熱器Ⅱ（ E2020），溫度降至 35℃，進(jìn)入第七水分離器，分離出冷凝液后的煤氣（發(fā)電氣）去送至 NHD 脫硫脫碳工段。 冷卻后的粗煤氣進(jìn)入分離器（ V1002），從分離器出來的氣體分為兩部分：一部分進(jìn)入變換爐（ R1002），氣體出來后進(jìn)入換熱器（ E1003），出來的氣體和另外一部分氣體混合后進(jìn)入水解器，氣體出來后入分離器（ V1004），從 V1004 出來后去凈化工段；而從分離器（ V1002）下分離出的液體進(jìn)入分離器（ V1003），從 V1003 出來的氣體經(jīng)過冷卻器（ E1002）后，主要為 H2S去硫回收系統(tǒng)；從 V1003下分離的液體去污水處理系統(tǒng)，處理后的水和從 E1002， E1003，V1004 出來的冷液一起返回氣化爐冷激室。 (7)氣化過程基本無廢氣排放，污染小，符合環(huán)保理念。由于氣化溫度高，故對煤種的適應(yīng)性更為廣泛，從較差的褐煤、次煙煤、煙煤、無煙煤到石油焦均可使用 [16]，也可以兩種煤摻混使用。在氣化的過程中硫變成硫化氫和有機(jī)硫存在于煤氣中，對設(shè)備會產(chǎn)生腐蝕，并使催化劑中毒。煤的選擇標(biāo)準(zhǔn)要考慮以下幾個(gè)方面： （ 1）水分。過量的氫對減少羰基鐵的生成與高級醇的生成，及延長催化劑使用壽命起著有益的作用。但是壓力并不是單純的由一個(gè)原因決定的，它與合成工藝選用的催化劑的性質(zhì)、原料氣碳?xì)浔?、催化劑活性溫度、空間速度等因素有關(guān)。 反應(yīng)溫度 在甲醇合成的反應(yīng)中，溫度對反應(yīng)混合物的平衡和速率都有很大影響。粗甲醇經(jīng)換熱后進(jìn)入預(yù)精餾塔，脫除輕組分后 (主要為不凝氣、二甲醚等 )，塔底甲醇及高沸點(diǎn)組分加壓后進(jìn)入加壓精餾塔；加壓精餾塔頂?shù)臍庀噙M(jìn)入冷凝蒸發(fā)器，利用加壓精餾塔和常壓精餾塔塔頂、塔底的溫差，為常壓塔塔底提供熱源，同時(shí)對加壓塔塔頂氣相冷凝。為了提高預(yù)精餾塔后甲醇的穩(wěn)定性，并盡可能回收甲醇，塔頂采用兩級冷凝。 粗甲醇中除了含有合成反應(yīng)中生成的雜質(zhì)以外，含有從生產(chǎn)系統(tǒng)中夾帶的機(jī)械雜質(zhì)以及微量的其他雜質(zhì)。 粗甲醇的組成是很復(fù)雜的，用色譜或色譜 — 質(zhì)譜聯(lián)合分析的方法將粗甲醇進(jìn)行定量和定性分析，可以看到除甲醇和和水以外，還含有醇、醛、酮、酸、酯、烷烴等有機(jī)雜質(zhì)。 甲醇的生產(chǎn)規(guī)模 甲 醇技術(shù)的發(fā)展趨勢之一是單系列、大型化。此外，由于壓力低，不僅動力消耗比高壓法降低很多，而且工藝設(shè)備 的制造也比高壓法容易，投資得以降低。高壓法雖然有70 多年的歷史，但是，由于原料及動力消耗大，反應(yīng)溫度高，生成粗甲醇中有機(jī)雜質(zhì)含量高，而且投資大，成本高，其發(fā)展長期以來處于停滯狀態(tài)。 從近幾年我國甲醇工業(yè)的發(fā)展來看，良好的宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境和下游需求的高速增長使我國 的甲醇工業(yè)繼續(xù)保持著穩(wěn)定快速的增長態(tài)勢， 2020 年國內(nèi)甲醇表觀消費(fèi)量達(dá)到 萬噸，同比增長 %， 1995～ 2020 年期間，甲醇消費(fèi)量的年均增長速度為%，良好的需求環(huán)境，使用我國的甲醇市場尚處于快速成長階段。對于甲醇燃料，消費(fèi)地區(qū)主要集中在山西、河南等地。目前我國市場上使用的甲醇汽油主要有 M M1 M50、 M85 以及 M100 等。其次是沙特阿拉伯的基礎(chǔ)工業(yè)公司 (SABIC),約占全北京理工大學(xué)珠海學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 球總能力的 9％，美國的波登（ Bordon）和 BMC 公司，俄羅斯的托木斯克（ Tomck）和古巴哈約占 3％，加拿大埃德蒙頓公司占 2％。在上世紀(jì)七八十年代，德國大眾汽車公司還在中國建立了 M100 甲醇汽車示范車隊(duì)。廣義地說，甲醇應(yīng)用可分為兩大應(yīng)用領(lǐng)域，即MTBE和化工應(yīng)用。后者在現(xiàn)今的工業(yè)上應(yīng)用較廣泛，國外對前者的研究一直沒有間斷 [3]，是一個(gè)很有工業(yè)前途的制取甲醇的方法。 1923 年，德國巴登苯胺 純堿公司試驗(yàn)用 CO和 H2，在 300400℃和 3050MPa 的條 件下，通過鋅鉻催化劑的作用下合成甲醇，并于當(dāng)年首先實(shí)現(xiàn)甲醇合成的工業(yè)化，簡稱年產(chǎn) 300t 甲醇的高壓合成法裝置，至 20 世紀(jì) 60 年代，此法一直被引用。 Lowpressure method 。 承諾人簽名： 日期： 年 月 日 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院 2020屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) I 年產(chǎn) 50 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)的工藝設(shè)計(jì) 摘 要 煤制甲醇生產(chǎn)工藝是一種以煤為原料進(jìn)行甲醇生產(chǎn)的工藝流程。因?yàn)樗钤缡怯赡静暮湍举|(zhì)素干餾制得，所以又稱“木醇”或“木精” ,分子式 CH3OH,是飽和醇中最簡單的一元醇 [1]。 20 世紀(jì) 70 年代中期以后，世界上新建和擴(kuò)建的甲醇裝置幾乎都采用低壓合成工藝。甲醇大量用于生產(chǎn)甲醛和對苯二甲酸二甲酯；以甲醇為原料經(jīng)羰化反應(yīng)直接合成醋酸也已經(jīng)工業(yè)化， 。 日本汽車研究所 1993 年用大型公共汽車、載貨車使用 M8 M100 燃料，進(jìn)行了6 萬千米的道路試驗(yàn)，以檢驗(yàn)發(fā)動機(jī)的耐久性、可靠性。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前，瑞典、新西蘭已推廣使 用 M15 汽油，意大利計(jì)劃用含甲醇 80%的混合醇代替汽油。 1998 年全 球甲醇產(chǎn)量為 ,消費(fèi)量為 Mt，供求基本平衡。 M15 甲醇汽油是由 90 號汽油、甲醇及一系列助溶劑組成。 全球甲醇新增需求主要來自于中國。增長速度加快的原因，除去常規(guī)的甲醛、醋酸、 MTBE等行業(yè)需求穩(wěn)步增加 外，呼聲高漲的甲醇燃料行業(yè)應(yīng)該是需求增長的主要動力。目前，世界上新建或擴(kuò)建的甲醇裝置幾乎都采用低壓法或中北京理工大學(xué)珠海學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 壓法，其中尤以中壓法為最多，如日本新瀉工場的中壓法生產(chǎn)甲醇。 圖 德國 Lurgi 低壓法甲醇合成流程圖 (4) 中國獨(dú)創(chuàng)聯(lián)醇工藝 由中國研究的聯(lián)醇工藝，實(shí)際上也是一種中壓合成甲醇的方法，所謂聯(lián)醇，就是與合成氨聯(lián)合生產(chǎn)甲醇，這是一種合成氣凈化的工藝，以代替合成氨生產(chǎn)中銅氨液脫除微量碳氧化物而開發(fā)的一種新工藝。隨著由汽輪機(jī)驅(qū)動的大型離心壓縮機(jī)研制成功，為合成氣壓縮機(jī)、循環(huán)機(jī)的大型化提供了 條件。精制的關(guān)鍵就是怎樣將甲醇和這些雜質(zhì)進(jìn)行有效的分離，是精甲醇中含有的有機(jī)雜質(zhì)盡可能少。中國和外國精甲醇質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)見下表： 表 工業(yè)精甲醇（ GB 33892）國家標(biāo)準(zhǔn) 項(xiàng) 目 指標(biāo) 優(yōu)等品 一等品 合格品 色度（鉑 — 鈷），號 ≤ 5 10 密度（ 200C）， g/cm3 ～ ～ 溫度范圍 (0℃ ,101325Pa)，℃ 沸程（包括 177。 （ 3）三塔流程描述 從合成工序來的粗甲醇入預(yù)精餾塔，在塔頂除去輕組分及不凝氣，塔底含水甲醇由泵送加壓塔。在我國， l954 年開始建立甲醇工業(yè)，也使用鋅鉻催北京理工大學(xué)珠海學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 化劑。因此，甲醇合成反應(yīng)存在一個(gè)最適合的反應(yīng)溫度。在較高的壓力下，一氧化碳和氫反應(yīng)會生成二甲醚、甲烷、異丁醇等副產(chǎn)物，由于副產(chǎn)物的反應(yīng)熱高于甲醇合成反應(yīng)，體系溫度升高，催化了副反應(yīng)的進(jìn)度，若無法進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)，會造成溫度猛升而使催化 劑失活。生產(chǎn)過程中，如果采用較低的空速，反應(yīng)過程中氣體混合物的組成與平衡組成較接近，催化劑的生產(chǎn)強(qiáng)度較低，但是單位甲醇產(chǎn)品所需的循環(huán)氣體量較小，氣體循環(huán)的動力消耗較少，預(yù)熱未反應(yīng)的氣體到催化劑進(jìn)口溫度所需換熱面積較小，并且離開反應(yīng)器氣體的溫度較高，其熱能利用價(jià)值較高；若采用較高的空速，催化劑的生產(chǎn)強(qiáng)度可以提高，但增大了所需的傳熱面積，出塔氣體熱能利用價(jià)值降低，增加了分離反應(yīng)產(chǎn)物的費(fèi)用。氣化過程中水蒸氣帶出的熱量增加，煤消耗定額增加。煤的灰分是指煤中所有可以燃燒以及礦物質(zhì)在高溫下產(chǎn)生分解、化合等復(fù)雜反應(yīng)后剩下來的殘?jiān)?，其主要成分是金屬與非金屬的氧化物和鹽類。 (3)氧耗較低，相比于水煤漿加壓氣化工藝，減少將近 15%～ 20%的氧氣，可降低投資及成本。即備煤、氣化、除渣三部分組成。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 圖 GSP氣化工藝 原料氣的變換 以煤為原料制得的粗甲醇原 料氣必須經(jīng)過一氧化碳變換工序。聚乙二醇二甲醚溶劑是一種物理溶劑，稱為Selexol 溶劑，能選擇性地脫除原料其中的二氧化碳和硫化氫。 變換氣脫硫塔（ T3001）底排出的約 ℃的 NHD 富液和燃?xì)饷摿蛩?T3004）底出來的 ℃左右的 NHD 富液一起由富液泵（ P3003A,B）提壓到 (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）。從下塔頂出來的凈化氣（ CO24%(V)、溫度 ℃）直接進(jìn)入脫碳塔上塔北京理工大學(xué)珠海學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 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、溫度 ℃），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℃，壓力 (A)，然后將凈化氣送去精脫硫。 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 圖 甲醇合成工藝流程簡圖 精餾方案選擇 對于合成塔出來的粗甲醇，在此次設(shè)計(jì)中采用三塔精餾的精餾工藝，主要設(shè)備為填料型預(yù)精餾塔、篩板式加壓精餾塔、篩板式常壓精餾塔，以及一些換熱器、進(jìn)料泵等設(shè)備。故 CH4每小時(shí)產(chǎn)量為： 4CH550000 0 . 3 4 2 3 . 6 1 1 k m o l / hn 3 3 0 2 4? ? ?? 查《甲醇生產(chǎn)技術(shù)及進(jìn)展》，在 ， 40℃ 時(shí)各組分在甲醇中的溶解度如下 北京理工大學(xué)珠海學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 表 每噸粗甲醇中合成氣溶解情況 組分 H2 CO CO2 N2 Ar CH4 溶解量（ Nm3/t粗甲醇） 粗甲醇中溶解的氣體量： 2 3H550000 4 . 3 6 4 3 0 3 . 0 5 6 / h 1 3 . 5 2 9 k m o l / hnm3 3 0 2 4? ? ? ?? 3CO 550000 0 . 8 1 5 5 6 . 5 9 7 / h 2 . 5 2 7 k m o l / h3 3 0 2 4? ? ? ?? 2 3CO550000 7 . 7 8 0 5 4 0 . 2 7 8 / h 2 4 . 1 2 0 k m o l / hnm3 3 0 2 4? ? ? ?? 2 3N550000 0 . 3 6 5 2 5 . 3 4 7 / h 1 . 1