【正文】 條件下的甲烷氧化反應(yīng)難以控制。典型的較理想的催化劑的轉(zhuǎn)化率只有5%,甲醇的選擇性只有50%,其他產(chǎn)物主要是甲醛、甲酸約占40%。該工藝雖然簡單,同時(shí)又是令人所期望的常壓操作,甲醇產(chǎn)率和氯甲醇的轉(zhuǎn)化率也比較理想,但是迄今為止此法尚未得到工業(yè)應(yīng)用。對于還未工業(yè)化的CO2捕集回收工藝而言，也存在著種種問題。1）化學(xué)溶劑吸收法是當(dāng)前最好的燃燒后CO2收集法，具有較高的捕集效率和選擇性，用于吸收CO2的堿性化學(xué)溶劑主要包括堿性鹽（熱鉀堿）溶液、醇胺溶液及氨水。通過對凈化裝置采取合理選材、進(jìn)行表面處理、采用陰極保護(hù)、添加緩蝕劑等措施,可有效解決裝置腐蝕防護(hù)的問題。此外,熔融碳酸鹽電化學(xué)法還需要在具有更高傳導(dǎo)性的碳酸鹽離子固態(tài)電解質(zhì)研制方面取得突破并進(jìn)一步優(yōu)化工藝,可望成為一種有競爭力的CO2分離捕集技術(shù)。(6)吸收反應(yīng)和再生反應(yīng)所需溫度低,其能耗通常比濕法處理技術(shù)低。因此,LiOH在便攜式生保系統(tǒng)中用于CO2凈化具有非常明顯的優(yōu)勢,其化學(xué)反應(yīng)方程式為：2LiOH+CO2→Li2CO3+H2O LiOH吸收CO2后,難以再生。產(chǎn)生的CaCO3再進(jìn)行煅燒分解,循環(huán)吸收CO2。在未來的IGCC設(shè)計(jì)或CO2再循環(huán)系統(tǒng)中,由于煙氣中含有高濃度CO2,低溫蒸餾法值得考慮,其優(yōu)點(diǎn)是可以產(chǎn)生用管道輸送的液體CO2。膜分離工藝流程見圖246：圖246 膜分離工藝流程膜分離法對膜的性能要求高，要求不僅具有高的CO2選擇性，而且CO2在膜上的透過率越高越好。主要的變壓吸附劑有氧化鋁類、活性炭類、硅膠類和分子篩類吸附劑。圖243為氨水吸收法回收CO2工藝流程圖243　氨水吸收法回收CO2工藝流程物理吸收法物理吸收法是利用CO2在吸收溶劑中進(jìn)行溶解而實(shí)現(xiàn)脫出的方法。該吸收劑的主要優(yōu)點(diǎn)是：吸收效率高，溶劑循環(huán)量少，能耗和操作費(fèi)用低，節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益顯著。再生塔底部出來的貧液經(jīng)貧富液換熱器換熱后送至水冷器,最后進(jìn)入吸收塔頂部。醇胺吸收CO2的能力取決其堿性的強(qiáng)弱，與氨基結(jié)合的取代基的空間阻礙作用則是決定其堿性強(qiáng)弱的主要因素?；瘜W(xué)溶劑吸收法是脫除和回收CO2最有效的方法，CO2的脫除程度較高，主要適用于CO2分壓低、流量大的各類混合氣體處理，但溶液再生能耗高，對設(shè)備有一定的腐蝕，投資及操作費(fèi)用高。 原料本項(xiàng)目是利用MDEA作為吸收劑吸收二氧化碳，以二氧化碳和氫氣為原料來合成甲醇。 水電供應(yīng)合成精制車間需要循環(huán)水量較大，循環(huán)水為冷卻用水，在公用工程里設(shè)有涼水塔對其進(jìn)行冷卻，通過管道運(yùn)至各車間，使用后將其循環(huán)回涼水塔中繼續(xù)使用。 廠區(qū)布置圖技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表232廠區(qū)布置圖技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)序號名稱單位數(shù)量1廠區(qū)占地面積m241762建筑占地面積m217613道路占地面積m29294綠化面積m214865建筑系數(shù)%6利用系數(shù)%7綠化系數(shù)% 工廠運(yùn)輸設(shè)計(jì) 廠內(nèi)運(yùn)輸廠區(qū)總道路面積929m2，其中L型交叉的為東西主干道，寬度為20 m；另有其余干道供車輛出入，進(jìn)行物料運(yùn)輸；及供人員出入的道路鋪設(shè)和緊急通道；停車場位于廠區(qū)南大門附近，使用便利。通過綠化改善廠區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)環(huán)境，廠區(qū)內(nèi)綠化主要用到樹、花、草坪、噴泉、水池。公用工程：總面積80m2，主要是為廠區(qū)各裝置提供公用水、電、氣等，處在生產(chǎn)裝置和輔助設(shè)施中間，服務(wù)方便。CO2捕集車間：總面積288m2，主要是用MDEA對電廠煙氣的CO2進(jìn)行捕集，集成的CO2輸送至甲醇合成車間。廠內(nèi)配套設(shè)施齊全。U）技術(shù)，能有效減少CO2的排放，環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。南部山區(qū)受地形影響，氣候的垂直變化明顯，地勢越高，氣溫越低，降水越多，冬季有雨雪天氣。東鄰巴南區(qū)、綦江縣，南靠貴州省習(xí)水縣，西依永川區(qū)、四川省合江縣，北接壁山縣。 圖231 重慶華能珞璜電廠位置圖 華能珞璜電廠簡介華能國際電力股份有限公司成立于一九九四年六月三十日，公司及其附屬公司在中國全國范圍內(nèi)開發(fā)、建設(shè)和經(jīng)營管理大型發(fā)電廠，截至2007年6月30日全資擁有17家營運(yùn)電廠、控股12家營運(yùn)電力公司及參股5家營運(yùn)電力公司，其發(fā)電廠設(shè)備先進(jìn)，高效穩(wěn)定，且廣泛分布于中國12個(gè)省份和2個(gè)直轄市。另外，通過阿里巴巴等電子商務(wù)網(wǎng)上貿(mào)易平臺來進(jìn)行宣傳、銷售。本廠產(chǎn)品出廠價(jià)格處于市場價(jià)較低值，這是占領(lǐng)市場的有力武器。決定從位于華能珞璜電廠附近的氯堿廠用管線引入購得，原料氣充足，且運(yùn)輸方便。境內(nèi)水陸交通方便，長江橫貫全境127千米，有5個(gè)國家級內(nèi)河深水港口；成渝、渝黔鐵路交匯江津，縱橫境內(nèi)135千米，設(shè)有15個(gè)火車站。3）安全性，系統(tǒng)操作穩(wěn)定，生產(chǎn)安全，事故隱患小，符合相應(yīng)規(guī)范。 設(shè)計(jì)依據(jù)1）化工工程設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)定。產(chǎn)品甲醇具有良好的市場前景，有一定的經(jīng)濟(jì)效益且符合可持續(xù)發(fā)展化工產(chǎn)品的基本要求。2）合理可行性，整個(gè)工藝流程的設(shè)計(jì)計(jì)算滿足相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，工藝合理可行。九江大道是繼成渝高速公路之后，又一次把江津與主城距離拉近的快速道路，江津的區(qū)位優(yōu)勢更加明顯。 氫氣179。選擇質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的原料，降低運(yùn)輸成本，也是降低產(chǎn)品成本的有效途徑。開設(shè)留言專欄并及時(shí)對客戶的留言進(jìn)行回復(fù)，擴(kuò)展與客戶的交流渠道。 廠址概況 廠區(qū)地址廠址選定為重慶江津區(qū)華能珞璜電廠附近（電廠東邊）。36′。全年水蒸發(fā)量小于降雨量，氣候濕潤。經(jīng)二氧化碳捕集、封存和利用（CCSamp。 配套設(shè)施齊全華能珞璜電廠是西南地區(qū)最大的環(huán)保型火力發(fā)電廠，被國家電力公司命名為“一流火力發(fā)電廠”，總裝機(jī)容量達(dá)264萬千瓦，年發(fā)電量約165億度。U系統(tǒng)生產(chǎn)工段包括：CO2捕集車間、合成精制車間，為節(jié)約物料運(yùn)輸通道，車間之間間距較小，且CO2捕集車間的原料預(yù)處理工段離原料儲罐區(qū)較近，精制車間離產(chǎn)品儲罐區(qū)較近，方便物料運(yùn)輸?？諌赫荆嚎偯娣e70m2，主要進(jìn)行空氣壓縮處理，為生產(chǎn)裝置提供壓縮空氣，處在生產(chǎn)裝置的正西方，便于利用。廠區(qū)綠化面積為1486m2，%。（5）花園式布置%，廠區(qū)環(huán)境如花園般優(yōu)美，工作時(shí)身心暢快。所以在防火防爆防毒設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮： 消防站應(yīng)靠近合成精制車間及甲醇儲罐區(qū)； 安裝避雷針，防止靜電和雷擊； 嚴(yán)格控制管件閥門等，防止甲醇泄漏。這一工藝主要包括CO2的捕集工段、甲醇合成工段、甲醇精餾工段?；瘜W(xué)溶劑吸收法是當(dāng)前最好的燃燒后CO2收集法，具有較高的捕集效率和選擇性，用于吸收CO2的堿性溶液主要包括堿性鹽（熱鉀堿）溶液、醇胺溶液及氨水。常用于CO2等酸性氣體吸收的醇胺主要有一乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）、三乙醇胺（TEA）、甲基二乙醇胺（MDEA）、二異丙醇胺（DIPA）、二甘醇胺（DGAC）等。部分解吸了CO2的溶液進(jìn)入再沸器,使其中的CO2進(jìn)一步再生。圖242為 活MDEA法工藝流程圖：圖242 活化MDEA法工藝流程圖（3）空間位阻胺法研究發(fā)現(xiàn)，在胺分子中引入某些具有空間位阻效應(yīng)的基團(tuán)，可明顯改善吸收劑的脫碳脫硫效果。但氨水吸收法也存在一些問題，如吸收產(chǎn)品中的普通碳銨不穩(wěn)定，揮發(fā)損失大，吸收的碳易分解重返大氣，削弱了CO2的吸收效率；吸收反應(yīng)需要在較低溫度下進(jìn)行，煙氣降溫耗能較大。 變壓吸附法變壓吸附（PSA）是20世紀(jì)60年代后期發(fā)展起來的常溫氣體分離凈化技術(shù)，其基本原理是利用吸附劑對不同氣體的吸附容量隨壓力的不同而有差異的特性，在吸附劑選擇吸附的條件，加壓吸附混合物中的雜質(zhì)（或產(chǎn)品）組分，減壓解析這些雜質(zhì)（或產(chǎn)品）組分而使吸附劑得到再生，已達(dá)到連續(xù)制取產(chǎn)品的目的。常用的分離膜有聚苯氧改性膜、二胺基聚砜復(fù)合膜、含二胺的聚碳酸酯復(fù)合膜、丙烯酸酯低分子膜以及中空纖維膜，用于CO2分離的膜為辦滲透性的非多孔介質(zhì)膜，有高分子材料或有機(jī)物制成。但該工藝設(shè)備投資較大，能耗較高。形成的CaO進(jìn)入碳酸化反應(yīng)器中吸收CO2,溫度一般為650～750℃。LiOH對CO2的吸收率很高,%。(5)在干燥條件下反應(yīng),對設(shè)備無腐蝕,吸收劑和產(chǎn)物為無害物品,不會(huì)造成二次污染。在高溫?zé)煔猸h(huán)境下,還存在電解質(zhì)隔離和電極退化問題。水合物分離在液相環(huán)境中進(jìn)行, CO2會(huì)對凈化過程產(chǎn)生一定影響。圖249所示為膜基吸收CO2工藝流程示意圖：圖249 膜基吸收CO2工藝流程示意圖 吸收工藝方案比較分析綜上述，將幾種已經(jīng)工業(yè)化的工藝方案的工藝情況列表如下：表241 已工業(yè)化的工藝方案的工藝情況 項(xiàng)目工藝方案吸收溫度（℃）吸收壓力（MPa）解吸溫度（℃）解吸壓力（MPa）吸收率（CO2）產(chǎn)品純度（CO2）氨水吸收法25～38～60～～95%～99%，甚至100%≥%MEA法38～45110～120%%變壓吸附法≤40～≤ 575%～90%%活化MDEA法38～40～100～1200～99%＞97%熱甲堿法21～3780%膜分離法41～45 90%95%聚乙二醇二甲醚法10～15%低溫甲醇法35～55～97%鈣基吸收劑法650～750800～900%堿金屬基吸收(Li)60～805～7100～2005～7%金屬氧化物法500～60080056%水合物法0從技術(shù)角度來說上述CO2的捕集回收技術(shù)都是可行的，且在某些情況下綜合運(yùn)用更有效，在能量的回收利用上還具有很大的潛力可挖。5）低溫分離法優(yōu)點(diǎn)在于能夠產(chǎn)生高純、液態(tài)的CO2，便于管道輸送，但由于要對煙氣進(jìn)行壓縮，脫水，脫硫，成本太高，因此很少單獨(dú)使用。在消石灰作用下,氯甲烷轉(zhuǎn)化為甲醇和二甲醚的反應(yīng)式如下所示:2CH3Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2CH3OH CH3Cl+CH3OH=CH3OCH3+HCl CH3OCH3+H2O=2CH3OH 氯甲烷的轉(zhuǎn)化率為98%,甲醇產(chǎn)率為67%。一般的催化劑隨溫度的升高,甲烷的轉(zhuǎn)化率升高,而甲醇的選擇性則降低。甲烷非催化氧化制甲醇是一個(gè)由諸多因素控制的復(fù)雜體系,在適當(dāng)?shù)臈l件下,甲烷的非催化氧化可以達(dá)到40%～50%的甲醇選擇性,與此相應(yīng)的甲烷轉(zhuǎn)化率為9%～5%。工業(yè)上CO加氫合成甲醇常用的原料有石腦油、渣油、煤炭、煉焦以及含有H2/CO的工業(yè)尾氣等,不管什么原料,就其反應(yīng)而言,它們都有一個(gè)共同的特點(diǎn),就是在進(jìn)行反應(yīng)之前,均須將它們轉(zhuǎn)化成一氧化碳和氫氣,這個(gè)過程就是原料氣的制備。且CO2制甲醇既可緩解溫室效應(yīng),，可節(jié)約能源，無論從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境還是社會(huì)角度,都具有十分美好的前景。1）銅基催化劑在各種催化劑中，銅基催化劑研究得最多，綜合性能最好。3）其他催化劑對碳化物催化劑的催化性能的研究結(jié)果表明，Mo2C和Fe3C的催化性能相對較好。綜合考慮了溫度、壓力、二氧化碳的轉(zhuǎn)化率、甲醇的選擇性等因素后，最終決定選擇C301型甲醇合成催化劑。 綜上所述，加入活化劑后，改變了MDEA溶液吸收CO2的歷程，加快了反應(yīng)速度。其間進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)方程為： 圖2412 活化MDEA法吸收CO2工藝流程圖 甲醇的合成精餾工段COH2及經(jīng)反應(yīng)循環(huán)回來的循環(huán)液在混合器中混合后，用多級壓縮機(jī)和換熱器換熱至250℃、50bar后送入反應(yīng)器，反應(yīng)所得的粗甲醇經(jīng)三次換熱和兩次閃蒸至30℃、即可作為進(jìn)精餾塔的原料氣。 物料衡算物料衡算主要針對有物料變化的設(shè)備，本工藝中，需要考慮的設(shè)備有吸收塔、解析塔、反應(yīng)器。/h（標(biāo)準(zhǔn)）摩爾流量 kmol/h煙道氣中SO2,NOx含量很低，對整體影響可忽略不計(jì)，因此可以認(rèn)為除CO2外的氣體均視為惰性氣體，并以氮?dú)庥?jì)算，則煙道氣體組分?jǐn)M定為二氧化碳14%，氮?dú)?6%。/h 質(zhì)量流量 44=惰性氣體 摩爾流量 247。/h 吸收率 247。/h富液流量 L富液= m179。溶液溶液的平均再生度：IC=(Ic3IC2)+3(Ic3IC1)=則每平方米溶液解析的CO2量： V再生CO2==179。其中有物料變化的設(shè)備有：反應(yīng)器、預(yù)精餾塔、主精餾塔、閃蒸罐等。二氧化碳轉(zhuǎn)化率為27%，甲醇選擇性99%。所以時(shí)產(chǎn)精甲醇：%247。假定溶解氣體全部釋放，則甲醇擴(kuò)散算是為：=， Nm179。/h 百分比% 100測得：%，設(shè)出塔氣量為G出塔，%。/h 生成/Nm179。下面以單元為切入點(diǎn)進(jìn)行分析： CO2捕集車間1煙道氣體換熱器Substream: MIXEDCINCOUTHINHOUTTotal Flow cum/secTemperature KEnthalpy J/kg1587704015707917Enthalpy Watt654121296471535660826210615229842富液換熱器Substream: MIXEDCINCOUTHINHOUTTotal Flow cum/secTemperature KEnthalpy J/kg1091738510900531Enthalpy Watt11741905911723779410055240102365053解析塔熱量工藝條件：(kg18