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正文內(nèi)容

年產(chǎn)20w噸煤制甲醇的生產(chǎn)流程工藝設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2024-09-30 15:33 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 管中心的冷氣管傳給進(jìn)塔的冷氣。這樣就大大提高轉(zhuǎn)化率,降低循環(huán)量和能耗,然而使合成塔的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。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。在日產(chǎn)超過 2020t 時(shí),往往需要并聯(lián)兩個(gè)。這種塔型是造價(jià)最高的一種,也是裝卸催化劑較吉林化工學(xué)院化工綜合設(shè)計(jì) 11 難的一種。隨著合成壓力增高,塔徑加大,管板的厚度也增加。管板處的催化 劑屬于絕熱段 。管板下面還有一段逆?zhèn)鳠岫危簿褪沁M(jìn)塔氣 225℃,管外的沸騰水卻是 248℃ ,不是將反應(yīng)熱移走而是水給反應(yīng)氣加熱。這種合成塔由于列管需用特種不銹鋼,因而是造價(jià)非常高的一種。 ( 5)多床內(nèi)換熱式合成塔 這種合成塔由大型氨合成塔發(fā)展而來。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。針對(duì)甲醇合成的特點(diǎn)采用四床(或五床 )內(nèi)換熱式合成塔。各床層是絕熱反應(yīng),在各床出口將熱量移走。這種塔型結(jié)構(gòu)簡單,造價(jià)低,不需特種合金鋼,轉(zhuǎn)化率高,適合于大型或超大型裝置,但反應(yīng)熱不能全部直接副產(chǎn)中壓蒸汽。典型塔型有 Casale 的四床臥式內(nèi)換熱合成塔和中國成達(dá)公司的四床內(nèi)換熱式合成塔。 合成塔的選用原則一般為:反應(yīng)能在接近最佳溫度曲線條件下進(jìn)行,床層阻力小,需要消耗的動(dòng)力低,合成反應(yīng)的反應(yīng)熱利用率高,操作控制方便,技術(shù)易得,裝置投資要底等。 綜上所述和借鑒大型甲醇合成企業(yè)的經(jīng)驗(yàn),(大型裝置不宜選用激冷式和冷管式),設(shè)計(jì)選用固定管板列管合成塔。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 萬噸的甲醇合成塔(日產(chǎn)量為 650 噸左右),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。 國產(chǎn)催化劑的銅含量已提 50%以上。制備工藝合理,使該催化劑的活性、選擇性、使用壽命和機(jī)械強(qiáng)度均達(dá)到國外同類催化劑的先進(jìn)水平,并且價(jià)格較低。 圖 1 煤制甲醇的簡單工藝流程 甲醇合成 合成氣凈化 煤制合成氣 甲醇精餾 吉林化工學(xué)院化工綜合設(shè)計(jì) 12 粗甲醇甲醇甲醇釜液 圖 2 三塔工藝流程 1 預(yù)精餾塔 2加壓精餾塔 3 常壓精餾塔 精餾塔市粗 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(duì)環(huán)境的影響。所以要根據(jù)企業(yè)的實(shí)際條件選擇合適的高效精餾塔。目前常用的精餾塔主要有四種塔型:泡罩塔,浮閥塔,填料塔和新型垂直篩板塔。其各自結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)如下: ( 1)泡罩塔 泡罩塔十多層板式塔,每層塔板上裝有一個(gè)活多個(gè)炮罩 。 該類型塔塔板效率高,操作彈性大,塔阻力小,但單位面積的生產(chǎn)能力低,設(shè)備體積大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,投資較大。該塔已經(jīng)逐漸被其他塔代替。 ( 2)浮閥塔 浮閥塔的塔板結(jié)構(gòu)與泡罩相似,致使浮閥代替了泡罩及其伸氣管。該類型塔板效率 高,操作彈性大,操作適應(yīng)性強(qiáng),單位面積生產(chǎn)能力大,造價(jià)較低。但浮閥易損壞,維修費(fèi)用高,安裝要求高。目前該塔仍被廣泛使用,但有使用逐漸減少的趨勢(shì)。 ( 3)填料塔 填料塔是在塔內(nèi)裝填新型高效填料,如不銹鋼網(wǎng)波紋填料,每米填料相當(dāng) 5 塊以上的理論板。塔總高一般為浮閥塔的一半。該塔生產(chǎn)能力大,壓降小,分離效果好,結(jié)果簡單,維修量極小,相對(duì)投資較小,是目前使用較多的塔型之一。 ( 4)新型垂直篩板 新型垂直篩板的傳質(zhì)單元,是由塔板開有升氣孔及罩于其上的帽罩組成。該塔傳質(zhì)效率高,傳質(zhì)空間利用率好,處理能力大,操作彈性大 ,結(jié)構(gòu)簡單可靠,投資小,板液面梯度小,液面橫向混合好無流動(dòng)傳質(zhì)死區(qū)。 吉林化工學(xué)院化工綜合設(shè)計(jì) 13 綜合比較上面四種塔,可以知道填料塔和新型垂直篩板性質(zhì)更加優(yōu)越,同時(shí)考慮到新型垂直篩板是一種新型塔,目前使用很少,技術(shù)難得,而填料塔使用較普遍,技術(shù)非常成熟,所以設(shè)計(jì)選用了填料塔。 原料預(yù)處理 儲(chǔ)罐根據(jù)形狀劃分有方形貯罐、圓筒形貯罐、球形貯罐和特殊形貯罐,由于本工藝不高,并且腐蝕性較小,選用普通碳鋼的圓筒形貯罐。 攪拌釜選用普通碳鋼的攪拌釜。 產(chǎn) 品 甲 醇閃 蒸 氣低 沸 物飽 和 蒸 汽塔底殘液粗 甲 醇低 沸 物 回 流預(yù)精餾塔主精餾塔 圖 3 精餾工段工藝流程圖 產(chǎn)品后處理 將甲醇的下游產(chǎn)品做成化肥 吉林化工學(xué)院化工綜合設(shè)計(jì) 14 圖 4 甲醇下游產(chǎn)品的處理 廢物回收或處理 以有機(jī)物為主要污染物的廢水,只要毒性沒達(dá)到嚴(yán)重抑制作用,一般都可以用生物法處理,一般認(rèn)為生物方法是去除廢水中有機(jī)物最經(jīng)濟(jì)最有效的方法,特別對(duì)于 BOD濃度高的有機(jī)廢水更適宜。本設(shè)計(jì)選用 A/O 生物處理法,即厭氧與好氧聯(lián)合生物處理法,此法是近年來開發(fā)成功的、以深度處理高濃度有機(jī)污水的生化水處理工藝,其典型的工藝流程如下圖所示: 吉林化工學(xué)院化工綜合設(shè)計(jì) 15 圖 5 A/O生化法處理甲醇工藝 A/O 法處理甲醇廢水的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在:該法既發(fā)揮了厭氧生化能處理高濃度有機(jī)污水的優(yōu)點(diǎn),又避免了生物接觸氧化法抗負(fù)荷沖擊力弱的缺點(diǎn),能夠較為徹底地消解廢水中的主要污染物甲醇,基本上不需要更深程度的處理措施。 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 .即備煤、氣化、除渣三部分組成。 固體氣化原料被碾磨為不大于 ㎜ 的粒度后,經(jīng)過干燥,通過濃相氣流輸入系統(tǒng)送至燒嘴。氣化原料與氣化劑氧氣經(jīng)燒嘴同時(shí)噴入氣化爐( R1001)內(nèi)的反應(yīng)室,然 后在高溫 (1 400 一 1 600℃ )、高壓( 4. 0 MPa)下發(fā)生快速氣化反應(yīng),產(chǎn)生以 CO 和 H2為主要成分的熱粗煤氣。氣化原料中的礦物部分形成熔渣。熱粗煤氣和熔渣一起通過反應(yīng)室底部的排渣口進(jìn)入下部的激冷室。 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。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。 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。 甲醇污水 上升式厭氧污泥過濾反應(yīng)器 混凝沉淀池 生物接觸氧化塔 二次沉淀池 外排或回用 吉林化工學(xué)院化工綜合設(shè)計(jì) 16 水冷卻水硫回收系統(tǒng)去凈化原煤蒸汽氧蒸汽污水處理圖 6 GSP 氣化工藝流程 2. 凈化裝置工藝流程 ( 1) .變換 由氣化工段送來的 (A), 216℃左右,汽氣比為 的水煤氣經(jīng)煤氣水分離器( V2020)和中溫?fù)Q熱器( E2020)溫度升高至 240℃進(jìn)入預(yù)變換爐( R2020)后分成兩部分:一部分進(jìn)入變換爐( R2020),變換爐內(nèi)裝兩段耐硫變換觸媒,二段間配有煤氣激冷管線,出變換爐變換氣的 CO 含量約 %(干),溫度為 393℃左右進(jìn)入中溫?fù)Q熱器( E2020),溫度降為 332℃,與旁路調(diào)節(jié)的水解氣混合進(jìn)入變換氣第一廢熱鍋爐( E2020),生產(chǎn) (A)飽和蒸汽,使變換氣溫度降至為 208℃進(jìn)入變換氣第二廢熱鍋爐( E2020),產(chǎn)生 (A)低壓蒸汽,出口變換氣溫度約為 197℃左右,進(jìn)入第一水分離器( V2020),分離出的冷凝液去冷凝液閃蒸槽( V2020),變換氣去脫硫再沸器及氨吸收制冷再沸器。自氨吸收制冷系統(tǒng)返回的變換氣,溫度 145℃,進(jìn)入鍋爐給水加熱器( E2020)后溫度降至 142℃,再進(jìn)入第二水分離器( V2020),分離出的冷凝液去冷凝液汽提塔( T2020),分離后的變換氣進(jìn)入脫鹽水加熱器Ⅰ( E2020),加熱來自脫鹽水站的脫鹽水,溫度降至 35℃,進(jìn)入第三水分離器( 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)。 另一部分水煤氣進(jìn)入有機(jī)硫水解槽( R2020)脫硫,出來的 240℃的水煤氣分成兩部分,一部分去調(diào)節(jié)變換爐出口變換氣中 CO 含量,使 CO 含量為 19%(干基)左右。吉林化工學(xué)院化工綜合設(shè)計(jì) 17 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),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。 來自脫硫系統(tǒng)的發(fā)電煤氣,溫度 80℃,壓力 ,進(jìn)入發(fā)電氣加熱器( E2020),溫度升至 230℃,然后去發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電用。 由第一水分離器( V2020)、第四水分離器( V2020)分離出的高溫冷凝液和來自氨吸收制冷、脫硫系統(tǒng)的冷凝液進(jìn)入冷凝液閃蒸槽( V2020),閃蒸出的閃蒸氣進(jìn)入 冷凝液汽提塔( T2020),冷凝液由閃蒸槽底部排出直接送至氣化工段。 由第三水分離器( V2020)、第七水分離器( V2020)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( V2020)、第五水分離器( V2020)、第六水分離器( V2020)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,塔的操作壓力為 ~ (A)。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。 脫鹽水站來的脫鹽水分成兩部分,一部分進(jìn)入脫鹽水加熱器Ⅰ( E2020)與變換氣換熱溫度升至 98℃后分兩股,一股脫鹽水去熱電站,另一股進(jìn)入除氧器除氧;另一部分進(jìn)入脫鹽水加熱器Ⅱ( E2020)與水煤氣(發(fā)電氣)換熱溫度升至 98℃,進(jìn)入除氧器除氧。除氧器用本工段產(chǎn)生的低壓蒸汽吹入除氧,除氧后的鍋爐給水由鍋爐給水泵和高、低壓給水泵提壓,經(jīng)低壓鍋爐給水泵升壓至 (A)去鍋爐給水加熱器Ⅱ( E2020),升溫至 153℃后,一部分去變換氣第二廢熱鍋爐( E2020)產(chǎn)生 (A)低壓蒸 汽 ,另一部分去發(fā)電氣廢熱鍋爐( E2020)產(chǎn)生 (A)低壓蒸汽 ; 經(jīng)高壓鍋爐給水泵升壓到 (A)去甲醇合成系統(tǒng);經(jīng)
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