【正文】 m3/h 由弛放氣的組成可得出下表 表 12 弛放氣組成 19 氣體 CH3OH H2 CO CO2 N2 Ar CH4 組成 % % % % % % % 氣量 m3/h 表 13 新鮮氣組成 氣 體 CH4 H2 CO CO2 N2 Ar 組成 % % % % % % 氣量 m3/h 循環(huán)氣氣量的確定 G1 =G 3+G4+G5+G6－ G7－ G8 式中： G1 為出塔氣氣量 ； G 3 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= += m3/h G6= +++++++++ = m3/h G7=++++3= m3/h G8=+++++++++ =已知出塔氣中甲醇含量為 %，則 （ G4%+%++） / G1= 解得 G4= 表 14 循環(huán)氣組成 氣體 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4 組成 % % % % % % % 氣量 m3/h 循環(huán)比， CO 及 CO2 單程轉(zhuǎn)化率的確定 循環(huán)比 R= G4/G 3 =CO 單程轉(zhuǎn)化率： (+)/(+)= 即 % CO2 單程轉(zhuǎn)化率： (+)= 即 % 20 入塔氣和出塔氣組成 G1 =G 3+G4+G5+G6－ G7－ G8=G2= G3+G4 = 表 15 入塔氣組成 氣體 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4 組成 % % % % % % % 氣 m3/h 量 kmol/h 表 16 出塔氣組成 氣體 H 2 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 2147,。常壓精餾塔塔底采出的廢水送往廢水處理系統(tǒng)。 圖 4 低溫甲醇洗工藝流程圖 甲醇合成工藝流程 經(jīng)凈化后的合成氣經(jīng)壓縮至 ，與循環(huán)氣以 1:5 的比例混合后進(jìn)入甲醇合成塔，在 CuZnAl催化劑床層中進(jìn)行合成甲醇反應(yīng)。 凈化裝置工藝流程 粗煤氣進(jìn)入低溫甲醇洗裝置后 ，冷卻后進(jìn)人 H2S 吸收塔底 部洗滌，除去粗煤氣中 的高分子烴類 (石腦油 )和其它諸如有機(jī)硫、 HCN 和 NH3 等微量組分。 載氣輸送過(guò)來(lái)的加壓干煤粉、氧氣及少量蒸汽通過(guò)噴嘴進(jìn)入到氣化爐中。在目前的化工產(chǎn)業(yè)中，大部分的甲醇精餾都是采用了 填料塔，內(nèi)部采用了不銹鋼的處理工藝，同時(shí)還安裝了新型的氣液分離器，所以就能夠避免在精餾的過(guò)程中發(fā)生 “壁流 ”的現(xiàn)象。因此 .該工藝技術(shù)生產(chǎn)能力大，節(jié)能效果顯著，特別適合較大規(guī)模的精甲醇生產(chǎn)。 甲醇三塔精餾工藝技術(shù)是為了減少甲醇在精餾過(guò)程中的 9 損耗，提高甲醇的收率和產(chǎn)品質(zhì)量而設(shè)計(jì)的。經(jīng)粗甲醇預(yù)熱器加熱到 45℃ 后進(jìn)入預(yù)精餾塔。如此不斷地氣化、冷凝，最后使混合液中的組分幾乎以純甲醇組分被分離出來(lái)。 CO 含量高不僅對(duì)溫度控制不利，而且引起催化劑上集聚羰基鐵，使催化劑失活，低 CO 含量有助于避免此問(wèn)題，故一般采用 H2 含量 n（ H2） /n（ CO）比為 ~。為使催化劑有較長(zhǎng)的壽命，一般在操作初期采用較低溫度，反應(yīng)一定時(shí)間后再升至適宜溫度，其后隨著催化劑老化程度增加，相應(yīng)的提高反應(yīng)溫度。 催化劑的選用 甲醇合成催化劑 合成甲醇工業(yè)的進(jìn)展，很大程度上取決于新催化劑的研制成功以及質(zhì)量的改進(jìn)，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系催化劑，一種是以氧化鋅為主體的鋅系催化劑。 NHD 工藝最主要的問(wèn)題是項(xiàng)目規(guī)模大，溶液循環(huán)量大，液相管道較粗，因此配管和支撐等工程問(wèn)題難以解決。此外，操作費(fèi)用低亦是此法的優(yōu)越性所在。該工藝使用冷甲醇作為酸性氣體吸收液，利用甲醇在 60℃ 左右的低溫下對(duì)酸性氣體溶解度極大的物理特性，同時(shí)分段選擇性地吸收原料氣中的 H2S、 CO2 及各種有機(jī)硫等雜質(zhì)。 干粉氣流床： 該技術(shù)的特點(diǎn)是碳的轉(zhuǎn)化率高，氣化反應(yīng)中，所產(chǎn)煤氣中 CO 含量高， H2 含量較低，這種煤氣的熱值較高。 (3)氣化溫度達(dá) 1 400～ 1 600℃ ，對(duì)環(huán)保很有利，沒(méi)有酚、焦油，有機(jī)硫很少，且硫形態(tài)單一。 流化床氣化 加入爐中的原料煤粒度一般為 3mm~5mm 左右，這些細(xì)粒煤料在自下而上的氣化劑的作用下保持著連續(xù)不斷和無(wú)秩序地沸騰和懸浮狀態(tài)運(yùn)動(dòng)，迅速地進(jìn)行著混合和熱交換，其結(jié)果導(dǎo)致整個(gè)床層溫度和組成的均一，解決了固定床氣化需用煤的限制，同時(shí)導(dǎo)出的煤氣中基本不含焦油類物質(zhì)，但熱解時(shí)，揮發(fā)分很易逸出，粒子不發(fā)生很大膨脹，原料粒度太細(xì)及顆粒間的摩擦形成細(xì)粉，則易使產(chǎn)生的煤氣中帶出物增多。 3 第二章 工藝流程的確定 煤制甲醇的工藝流程主要包括煤氣化、合成氣凈化、甲醇合成和甲醇精餾。近年來(lái)，我國(guó)能源問(wèn)題日益突出 ，甲醇作為重要的化工產(chǎn)品與原料，并定位于未來(lái)清潔能源之一， 隨著世界石油資源的減少和甲醇生產(chǎn)成本的降低，發(fā)展使用甲醇等新的替代燃料，煤制甲醇是石油替代的最優(yōu)選擇，這已成為一種趨勢(shì)。甲醇的性質(zhì)見(jiàn)表 1. 表 1 甲醇的性質(zhì) 摩爾質(zhì)量 沸點(diǎn)（ ℃ ） 熔點(diǎn)（ ℃ ） 折光率（ 20℃ ） 飽和蒸汽壓（ kPa） (20℃ ) 燃燒熱（ kJ/mol） 閃點(diǎn)（ ℃ ） 16 引燃溫度（ ℃ ） 473 爆炸上限（ V%） 爆炸下限（ V%） 相對(duì)空氣密度（空氣 =1） 粘度（ mPa?s） （ 20℃ ） 甲醇用途 甲醇有很多用途，它是生產(chǎn)塑料、合成橡膠、農(nóng)藥和醫(yī)藥的原料。 synthesis gas。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 作者簽名： 日期： 關(guān)于論文使用授權(quán)的說(shuō)明 學(xué)位論文作者完全了解延安大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：本科生在校攻讀學(xué)士學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)單位屬延安大學(xué)，學(xué)生公開發(fā)表需經(jīng)指導(dǎo)教師同意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 關(guān)鍵詞： 煤炭氣化；合成氣；甲醇合成；工藝流程；物料衡算；熱量衡算 3 The Design of Process of 20xx00 Tons/Annum Methanol Abstract: Methanol was the anic chemical products and important raw materials. The demand of methanol was greatly increased due to alternative fuels has bee an inevitable trend. This paper is the design of process of 20xx00 t/a methanol synthesized by coal synthesis gas. Comparated to synthesis process of methanol, the gas flow bed was selected, the lowtemperature methanol wash process purification of synthesis gas, tubular averagetemperature reaction was utilized to synthesize methanol keeping in low pressure, the rectification craft of three towers was utilized to rectify methanol, and the process of the selection calculation of material balance, heat balance, technology demonstration and main equipment. In addition, the principle of the design in line with reducing the investment, fully utilize used heat, reducing energy consumption. Keywords: coal gasification。化學(xué)性質(zhì)較活潑，能發(fā)生氧化、酯化、羰基化等化學(xué)反應(yīng)。 2 設(shè)計(jì)的目的和意義 我國(guó)是一個(gè)相對(duì)少氣、缺油、煤炭資源相對(duì)豐富的國(guó)家，充分利用資源優(yōu)勢(shì)，取得最大效益，是國(guó)家一直在努力 解決的問(wèn)題。 設(shè)計(jì)任務(wù) （ 1） 工藝方案的選擇及論證 （ 2） 工藝流程的設(shè)計(jì) （ 3） 編制物料衡算、熱量衡算 （ 4） 主要設(shè)備計(jì)算與選型 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 。在大型煤制甲醇的裝置中，固定床的優(yōu)點(diǎn)是投資低，可是它有很多不足：（ 1） 對(duì)原料煤的黏結(jié)性有一定要求；（ 2）氣化強(qiáng)度低；（ 3）環(huán)境污染負(fù)荷大，治理較麻煩。氣流床氣化具有 以下特點(diǎn)： （ 1）生產(chǎn)能力大 (2)采用 。 目前，常用的、技術(shù)較成熟的氣流床主要有干粉和水煤漿兩種。 低溫甲醇洗技術(shù) 低溫甲醇洗工藝是采用物理吸收法的一種酸性氣體凈化工藝。而且溶劑吸收能力大、循環(huán)量小、能耗省、價(jià)格便宜。低溫甲醇洗在國(guó)內(nèi)具有 豐富的生產(chǎn)操作經(jīng)驗(yàn)，除部分低溫材料需引進(jìn)外，設(shè)備設(shè)計(jì)和制造等均可在國(guó)內(nèi)解決。這種塔內(nèi)甲醇合成反應(yīng)接近最佳溫度操作線，反應(yīng)熱利用率高，雖然設(shè)備復(fù)雜、投資高，但是由于這種塔在國(guó)內(nèi)外使用較多，具有豐富的管理和維修經(jīng)驗(yàn)，技術(shù)也較容易得到；外加考慮到設(shè)計(jì)的是年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸的甲 醇合成塔塔的塔徑和管板的厚度不會(huì)很大，費(fèi)用也不會(huì)很高，所以本設(shè)計(jì)采用了固定管板列管合成塔。 采用 銅系 催化劑時(shí)，適宜的反應(yīng)溫度為 230~280℃ ；適宜的反應(yīng)壓力為~。本設(shè)計(jì)空速定為 120xx h1. 合成甲醇原料氣 n（ H2） /n（ CO）的化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)的量之比為 2:1。當(dāng)對(duì)部分氣化所得的蒸汽進(jìn)行部分冷凝時(shí)，因高沸點(diǎn)物易于冷凝，使冷凝液中高沸點(diǎn)物濃度較高，未冷凝氣中低沸點(diǎn)物的濃度較高。來(lái)自合成工段含醇 90%的粗甲醇，經(jīng)減壓進(jìn)入粗甲醇貯槽。對(duì)企業(yè)的達(dá)標(biāo)排放構(gòu)成了較大的威脅。粗甲醇預(yù)熱器的熱量由精甲醇提供，也不需要外供熱量。隨著對(duì)甲醇精餾要求的不斷增加，新開發(fā)出的填料塔在精餾裝置中的使用，可以降低能耗，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。煤粉通過(guò)濃相氣流 ( N2 或 CO2) 輸送到氣化爐頂部的燒嘴系統(tǒng)，粉煤流量通過(guò)入爐煤粉管線上流量計(jì)測(cè)量。沉降槽上部的灰水與濾液一起送回激冷室作激冷水磨煤干燥 原料煤 干煤粉 儲(chǔ)倉(cāng) 氮?dú)? 泄壓 加壓 加料斗 輸送氣 N2 或 CO 爐渣 激冷室 氣化室 干煤粉 純氧 汽包 低壓蒸汽 氣體洗滌 粗合成氣 灰水處理 排渣系統(tǒng) 輸煤系統(tǒng) 氣化與激冷 12 使用。工藝流程圖見(jiàn)下圖 。常壓精餾塔下部設(shè)雜醇油采出口，抽出含甲醇、水的異丁基油， 以保證低于水沸點(diǎn)的雜質(zhì) (主要是醇類 )分離出塔。則反應(yīng)（ 7）中二氧化碳生成了 kmol/h，即 。 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