【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 進(jìn)入精餾工段。本設(shè)計(jì)選用的是雙塔精餾工藝。 在雙塔流程中,物料先以飽和液體的狀態(tài)進(jìn)入第一個(gè)塔,一般稱為預(yù)精餾塔，塔頂分離出的主要成分為甲酸甲酯、CO、CO 2 等的輕組分,塔底組成一般為甲醇和水的混合物。隨后,物料再經(jīng)過第二塔,稱為主精餾塔，分離產(chǎn)品和工藝廢液。 預(yù)精餾塔的主要任務(wù)是分離從上一工段未分離完全的輕組分,降低主精餾塔的分離負(fù)荷。而主精餾塔的主要的任務(wù)就是分離甲醇和水,回收物料中的重醇(主要是乙醇)。產(chǎn)品甲醇的純度在99%以上。 工藝流程描述 天然氣混合物首先從1 進(jìn)入天然氣壓縮機(jī)C201A，在加壓到 ,然后與循環(huán)氣26 混合進(jìn)入M201 混合器，再一次進(jìn)入天然氣壓縮機(jī)C201B，加壓至 ，然后經(jīng)過 E301A 的加熱，使原料氣的溫度升高到 200℃,壓力為 ，后進(jìn)入R301 反應(yīng)器反應(yīng)，這時(shí)由于選的催化劑是C301,而其的溫度范圍為 230℃到285℃,故這時(shí)的反應(yīng)器的溫度設(shè)置為230℃,出來的混合氣體經(jīng)過E301B 冷凝器使其溫度降為102℃,，為了在閃蒸塔里能夠更好的閃蒸，在這之前在加入冷凝器 E302 使溫度降為 40℃,壓力 ，冷凝后的混合氣體經(jīng)過閃蒸塔 V301,在壓力為5Mpa 下閃蒸，這時(shí)會(huì)有一部分混合物循環(huán)，循環(huán)氣經(jīng)過物料10 在分離器 M202 中分離，這時(shí)分離器的回流比為 ，而大部分混合物料經(jīng)過物料 11 送入后續(xù)精餾部分，在進(jìn)入之前，混合氣體經(jīng)過換熱器E401 的換熱，使溫度為60℃, 壓力為 ，這時(shí)的混合氣體就開始進(jìn)入精餾部分，于是混合氣體通過精餾塔 T401 這時(shí)的重組分主要是甲醇而輕組分主要是甲酸甲酯，故經(jīng)過T401 主要是分離出甲酸甲酯，，精餾后的混合物，輕組分則通過物料 15 而進(jìn)行處理，分離的重組分則經(jīng)過混合物料 16 由泵 P401 打入下一個(gè)精餾塔T402,進(jìn)一步的精餾，這時(shí)的輕組分為甲醇，重組分則是水，故可以得到精制的甲醇。 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 物能橫算 8 3 物能衡算 物性數(shù)據(jù) 物性數(shù)據(jù)表 序 號(hào) 組分 分子式 分子量 常壓 沸點(diǎn)℃ 1 氮?dú)?N 2 2 氬氣 Ar 3 氧氣 O 2 4 甲烷 CH 4 5 乙烯 C 2 H 4 6 乙烷 C 2 H 6 7 二氧碳 CO 2 8 環(huán)氧烷 C 2 H 4 O 9 乙醛 CH 3 CHO 10 水 H 2 O 100 11 乙二醇 C 2 H 6 O 2 設(shè)計(jì)依據(jù) 1．設(shè)計(jì)任務(wù)：年產(chǎn)8 萬噸甲醇裝置的Aspen 模擬及工藝設(shè)計(jì)； 2．年工作時(shí)間：300 天； 3．CO 單程轉(zhuǎn)化率：% CO 2 單程轉(zhuǎn)化率：%。 Aspen 模擬循環(huán)系統(tǒng)的物料衡算 進(jìn)料組分的摩爾百分?jǐn)?shù) 原料氣的摩爾組成 組分 CO CO2 H2 CH4 N2 Ar H2O CH4O C2H4O2 C2H6O 摩爾百分?jǐn)?shù) 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 物能橫算 9 Aspen 模擬工藝流程圖的設(shè)備一覽表 合成甲醇裝置的Aspen 的模擬設(shè)備統(tǒng)計(jì)表 序號(hào) 設(shè)備代號(hào) 設(shè)備 參數(shù) 1 C201A 壓縮機(jī) 型號(hào)：等熵 壓力： 2 C201B 壓縮機(jī) 型號(hào)：等熵 壓力： 3 E301A 換熱器 溫度：200℃ 壓力： 4 E301B 換熱器 溫度：102℃ 壓力： 5 R301 反應(yīng)器 溫度：230℃ 壓力： 6 E302 換熱器 溫度：40℃ 壓力： 7 V301 閃蒸塔 壓力：5MPa 8 V302 閃蒸塔 溫度：40℃ 壓力： 9 B1 混合器 溫度：0℃ 壓力：0MPa 10 B2 分離器 回流比： 11 E401 換熱器 溫度：60℃ 壓力： 12 T401 精餾塔 m R R ： 輕關(guān)鍵組分： 甲酸甲脂： 重關(guān)鍵組分： 甲醇： 壓力： 塔頂： 塔釜： 分離方式：部分 13 T402 精餾塔 m R R ： 輕關(guān)鍵組分： 甲醇： 重關(guān)鍵組分： 水： 壓力： 塔頂： 塔釜： 分離方式：部分 14 P404 泵 壓力： 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 物能橫算 10 C210A 1 2 C210B 3 M201 4 R301 5 7 E302 8 9 11 V302 E401 V301 10 13 14 T401 P404 15 16 T402 17 18 19 M202 25 26 12 E301 圖3—1 天然氣合成甲醇工藝流程圖 C201A：原料氣壓縮機(jī)；M201：混合器；C201B：反應(yīng)氣壓縮機(jī)；E301A：反應(yīng)氣加熱器；R301：甲醇合成器；E301B：氣體冷卻器；E302：二次冷卻器；V301：粗產(chǎn)品分離器；M202：放空閥；V302：CO 2 分離器；E401：換熱器；T401：輕組分分離塔；T402：粗甲醇精餾塔 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 物能橫算 11 Aspen 模擬工藝流程的數(shù)據(jù)衡算表 進(jìn)料工段物料衡算表 項(xiàng)目 物流號(hào) 1 2 3 4 組分 新鮮原料 原料壓縮氣 混合氣 預(yù)反應(yīng)氣 質(zhì)量 摩爾 質(zhì)量 摩爾 質(zhì)量 摩爾 質(zhì)量 摩爾 流量（kg/hr） 百分比（%） 流量（kmol/hr） 百分比（%） 流量（kg/hr） 百分比（%） 流量（kmol/hr） 百分比（%） 流量（kg/hr） 百分比（%） 流量（kmol/hr） 百分比（%） 流量（kg/hr） 百分比（%） 流量（kmol/hr） 百分比（%） CO CO 2 H 2 CH 4 N 2 AR CH 4 O H 2 O C 2 H 6 O C 2 H 4 O 2 總計(jì) 1 1 1 1 1 1 1 1 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 物能橫算 12 反應(yīng)工段物料衡算表項(xiàng)目 物流號(hào) 5 7 8 9 組分 反應(yīng)氣 反應(yīng)器出口氣 冷卻后的反應(yīng)氣 初分離氣 質(zhì)量 摩爾 質(zhì)量 摩爾 質(zhì)量 摩爾 質(zhì)量 摩爾 流量 （kg/hr） 百分比 （%） 流量 （kmol/hr） 百分比 （%） 流量 （kg/hr） 百分比 （%） 流量 （kmol/hr） 百分比 （%） 流量 （kg/hr） 百分比 （%） 流量 （kmol/hr） 百分比 （%） 流量 （kg/hr） 百分比 （%） 流量 （kmol/hr） 百分比 （%） CO CO 2 H 2 CH 4 N 2 AR CH 4 O H 2 O C 2 H 6 O C 2 H 4 O 2 總計(jì) 1 1 1 1 1 1 1 1 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 物能橫算 13 循環(huán)工段物料衡算表 項(xiàng)目 物流號(hào) 10 26 25 11 組分 初分離氣 循環(huán)氣 放空氣 冷凝液 質(zhì)量 摩爾 質(zhì)量 摩爾 質(zhì)量 摩爾 質(zhì)量 摩爾 流量 （kg/hr） 百分比 （%） 流量 （kmol/hr） 百分比 （%） 流量 （kg/hr） 百分比 （%） 流量 （kmol/hr） 百分比 （%） 流量 （kg/hr） 百分比 （%） 流量 （kmol/hr） 百分比 （%） 流量 （kg/hr） 百分比 （%） 流量 （kmol/hr） 百分比 （%） CO CO 2 0 H 2 CH 4 N 2 AR CH 4 O H 2 O C 2 H 6 O C 2 H 4 O 2 總計(jì) 1 1 1 1 1 1 1 1 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 熱量衡算 14 凈化工段物料衡算表 項(xiàng)目 物流號(hào) 12 13 14 15 組分 二次放空氣 粗產(chǎn)品 預(yù)分離氣 輕組分氣體 質(zhì)量 摩爾 質(zhì)量 摩爾 質(zhì)量 摩爾 質(zhì)量 摩爾 流量 （kg/hr） 百分比 （%） 流量 （kmol/hr） 百分比 （%） 流量 （kg/hr） 百分比 （%） 流量 （kmol/hr） 百分比 （%） 流量 （kg/hr） 百分比 （%） 流量 （kmol/hr） 百分比 （%） 流量 （kmol/hr） 百分比 （%） 流量 （kmol/hr） 百分比 （%） CO CO 2 H 2 CH 4 N 2 AR CH 4 O H 2 O C 2 H 6 O C 2 H 4 O 2 總 1 1 1 1 1 1 1 1 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 熱量衡算 15 表3. 8 精餾工段物料衡算表 項(xiàng)目 物流號(hào) 16 17 18 19 組分 粗甲醇 預(yù)精餾氣 產(chǎn)品 廢液 質(zhì)量 摩爾 質(zhì)量 摩爾 質(zhì)量 摩爾 質(zhì)量 摩爾 流量 （kg/hr） 百分比 （%） 流量 （kmol/hr） 百分比 （%） 流量 （kg/hr） 百分比 （%） 流量 （kmol/hr） 百分比 （%） 流量 （kg/hr） 百分比 （%） 流量 （kmol/hr） 百分比 （%） 流量 （kg/hr） 百分比 （%） 流量 （kmol/ hr） 百分比 （%） CO CO 2 H 2 CH 4 N 2 AR CH 4 O H 2 O C 2 H 6 O C 2 H 4 O 2 總 1 1 1 1 1 1 1 1 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 熱量衡算 16 物料衡算統(tǒng)計(jì)表 組分 19—過T402 蒸出來的物料 20—過T401 重的物料 摩爾流量 kmol/h 摩 爾流率 質(zhì)量流量 kg/h 質(zhì) 量流率 摩爾流量 kmol/h 摩 爾流率 質(zhì) 量 流量kg/h 質(zhì)量流率 CO CO 2 H 2 CH 4 N 2 Ar CH 4 O H 2 O 1 C 2 H 4 O 2 C 2 H 6 O 總流量 kmol/hr 總流量 kg/hr T/℃ P/MPa 密 度 kmol/cum 密 度 kg/cum 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 熱量衡算 17 全流程熱量衡算表 項(xiàng)目 物流號(hào) 1 2 3 4 5 7 8 9 10 26 25 11 12 13 14 15 16 17 18 19 溫度℃ 0 0 0 00 3 壓力 MPa 焓值 kJ/kmol 58041 57059 58892 57118 54342 67060 72043 76489 60754 60754 60754 2475 70 22845 6 24783 5 245305 370774 241462 241455 198756 278774 熵值 J/kmol K 10 54 10500. 096 28 07 11036. 231 22657 .275 35329. 354 18728. 117 18728. 092 18728. 117 2142 00 21694 209249. 00 81 204852. 170 204842. 41 126298. 660 142665. 12 密度 kg/cum 14. 586 4 31 9 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 熱量衡算 18 原料消耗一覽表 組分 輸入原料氣 輸出原料氣 摩爾流量 kmol/hr 摩爾流率 質(zhì)量流量 kg/hr 質(zhì)量流率 摩爾流量 kmol/hr 摩爾流率 質(zhì)量流量 kg/hr 質(zhì)量流率 CO CO 2 H 2 CH 4 N 2 Ar CH 4 O 0 H 2 O C 2 H 4 O 2 0 C 2 H 6 O 0 總 流 量 kmol/hr 3000 總 流 量 kg/hr T/℃ 40 P/MPa 密 度 kmol/cum 密 度 kg/cum 沈陽化工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 熱量衡算 19 排放一覽表 組分 輸入的原料氣 輸出的物料 分離器M201 排放物料 閃蒸罐V302 排放物料 精餾塔T401 排放物料 精餾塔T402 排放物料 精餾塔T402 產(chǎn)出產(chǎn)品 摩爾流量 kmol/hr 質(zhì)量流量kg/hr 摩爾流量 kmol/hr 質(zhì) 量流量kg/hr 摩爾流量 kmol/hr 質(zhì)量流量 kg/hr 摩爾流量 kmol/hr 質(zhì)量流量 kg/hr 摩爾流量 kmol/hr 質(zhì)量流量 kg/hr 摩爾流量 kmol/hr 質(zhì)量流量kg/hr CO CO 2 H 2 CH 4 N 2 Ar