【導(dǎo)讀】年產(chǎn)20萬噸甲醇項目可行性報告

　　

【正文】 ）用 的低壓蒸汽加熱，低沸點的雜 質(zhì)如二甲醚等從塔頂排出，冷卻分離出水后作為燃料；回收的甲醇液通過預(yù)塔回流泵（ P8003A,B）作為該塔回流液。預(yù)精餾塔（ T8001）底部粗甲醇液經(jīng)加壓塔進(jìn)料泵（ P8004A,B）進(jìn)入加壓精餾塔（ T8002），加壓塔再沸器（ E8005）以 ，加壓塔塔頂餾出甲醇?xì)怏w（ ， 122℃）經(jīng)常壓塔再沸器（ E8007A， B）后，甲醇?xì)獗焕淠?，精甲醇回到加壓塔回流槽?V8004），一部分精甲醇經(jīng)加壓塔回流泵（ P8005A， B），回到加壓精餾塔（ T8002）作為回流液，另一部分經(jīng)加壓塔甲醇 冷卻器（ E8006）冷卻后進(jìn)入精甲醇計量槽（ V8007A， B）中。加壓精餾塔（ T8002）塔底釜液（ ， 125℃）進(jìn)入常壓精餾塔（ T8003），進(jìn)一步精餾。常壓塔再沸器（ E8007A，B）以加壓精餾塔（ T8002）塔頂出來的甲醇?xì)庾鳛闊嵩?。常壓精餾塔（ T8003）頂部排出精甲醇?xì)猓?， 67℃），經(jīng)常壓塔冷凝冷卻器（ E8008）冷凝冷卻后一部分回流到常壓精餾塔（ T8003），另一部分打到精甲醇計量槽（ V8007A， B）內(nèi)貯存。 產(chǎn)品精甲醇由精甲醇泵（ P8008A， B）從精甲醇計量槽（ V8007A， B）送至甲醇罐區(qū)裝置。 為防止粗甲醇中含有的甲酸、二氧化碳腐蝕設(shè)備，在預(yù)塔進(jìn)料泵（ P8002A， B）后的粗甲醇溶液中配入適量的燒堿溶液，用來調(diào)節(jié)粗甲醇溶液的 PH值。 甲醇精餾系統(tǒng)各塔排出的不凝氣去燃料氣系統(tǒng)。 由常壓精餾塔（ T8003）底部排出的精餾殘液經(jīng)廢水冷卻器（ E8009）冷卻至 40℃后，由廢水年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計 18 泵（ P8007A， B）送到生化處理裝置。 由甲醇精餾來的精甲醇貯存到精甲醇貯槽（ V9101A， B）中。精甲醇貯槽為兩臺 10000m3的固定頂貯罐，貯存量按 15天產(chǎn)量計。 當(dāng)甲醇外運(yùn)時，啟動精甲醇泵（ P9101A,B），將甲醇輸送到甲醇裝卸棧臺，通過火車鶴管進(jìn)入火車槽車，通過汽車鶴管進(jìn)入汽車槽車。 甲醇裝卸棧臺共設(shè)有 12臺火車鶴管和 6臺汽車鶴管，根據(jù)精甲醇泵（ P9101A,B）的能力，至少有三臺槽車同時裝料。 二甲醚圖 9 精餾工藝流程 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計 19 第三章、甲醇合成的工藝計算 第一節(jié)、物料衡算 一、精餾工段 工廠設(shè)計為年產(chǎn)精甲醇 20萬噸，開工時間為每年 300天，采用連續(xù)操作精餾工段 通過雙塔高效精餾工藝，精甲醇的純度可達(dá)到 %，符合精甲醇國家 一級標(biāo)準(zhǔn)。三塔精餾工藝中甲醇的收率達(dá) %。輕組分：二甲醚： %；重組分：異丁醇： %:；水： % 時產(chǎn)精甲醇 =202000 1000/300 24= kg/h 時產(chǎn)粗甲醇 = %/%=精甲醇 = kg/h= kmol/h= m3/h 二甲醚 = % / 46=高 級醇（以異丁醇計） = % /74= 水 = %/18 = 圖 10 合成物料流程圖 二、合成工段 （ 1）、 合成塔中發(fā)生的反應(yīng) : 主反應(yīng) CO+2H2=CH3OH； +(1) 副反應(yīng) 2CO+4H2=（ CH3O） 2+2H2O； + kJ/mol (2) CO+3H2=CH4+H2O； +(3) 出塔氣入塔氣粗甲醇出分離器氣體循環(huán)氣弛放氣新鮮氣年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計 20 4CO+8H2=C4H9OH+3H2O +(4) CO2+H2=CO+H2O kJ/mol (5) 設(shè)生產(chǎn)一噸的粗甲醇生產(chǎn)甲烷 Nm3/h= kmol/h 故甲烷每小時的生成量為： （ 3）式生成的甲烷 = kmol/h= Nm3/h= kg/h 由（ 3）式可得 消耗 CO： kmol/h= Nm3/h= kg/h 消耗 H2： kmol/h= Nm3/h= kg/h 生成 H2O： kmol/h= Nm3/h= kg/h （ 1）式生成的 CH3OH： :消耗 CO： 消耗 H2： （ 2）式生成的（ CH3O） 2： kmol/h= Nm3/h= kg/h 消耗 CO： kmol/h = 消耗 H2： kmol/h=生成 H2O： kmol/h=（ 3）式生成的 C4H9OH： kmol/h= Nm3/h= kg/h 消耗 CO： kmol/h = 消耗 H2： kmol/h=生成 H2O： kmol/h= Nm3/h= kg/h （ 5）式中的水 ==（ 5）式生成的 H2O： 生成 CO： kmol/h= Nm3/h= kg/h 消耗 CO2： kmol/h= Nm3/h= kg/h 消耗 H2 ： kmol/h= Nm3/h=三、新鮮氣的計算 設(shè)新鮮氣為 G新 馳放氣為新鮮氣的 9%所以 G新 =G消 +G弛 = G消 + G新 查表可得 G消 = kg/h =由 G可得到新鮮氣的量 = kg/h = kmol/h = m3/h 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計 21 新鮮氣組成 氣體 CH4 H2 CO CO2 N2 合計 組成 % 069% % % % 100% Nm3/h kg/h kmol/h 四、循環(huán)氣氣量的確定 設(shè)甲醇合成塔氣體中含甲醇 %（醇后氣不計） 即 甲醇／出塔氣 =%（查表得 G甲醇 = kg/h= kmol/h= m3/h 所以 G出塔氣 = kg/h= kmol/h= m3/h G1出塔氣 =G 3+G4－ G5+G6 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)消耗氣量； G6 主反應(yīng)生成氣量； G6=++++++++= kmol/h G4= += kg/h =+= kmol/h =+= N m3/h 循環(huán)氣組成 氣體 CH3OH H 2 CO CO2 N2 H2O CH4 組成 % % % % % % % kg/h kmol/h Nm3/h 五、入塔氣和出塔氣組成 G1 =G新 +G循環(huán)氣 =+= kmol/h =+= 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計 22 入塔氣組成 氣體 CH3OH H 2 CO CO2 N2 H2O CH4 合計 體積分率 % % % % % % 1 Nm3/h kmol/h kg/h 552 G 馳放氣 = G 新 9% 出塔氣的組成 組分 H 2 CO H2O CO2 N2 C2H6O CH4 CH3OH C4H9OH Nm3/ kmol/h kg/h 2 第二節(jié)、能量衡算 已知，合成塔氣為 220 攝氏度，出塔氣為 250 攝氏度，熱量損失為 5%，殼程 4mpa 的沸水。 1411 攝氏度查《化工工藝手冊》得 4moa 下水的氣化潛熱 ， ，密度 ，水蒸氣密度（ 250 攝氏度） 一、 Q1 入塔熱的計算（ Q1 = Cm △ t ） 組分 CO CO2 H 2 N2 CH4 CH3OH 比熱 按生成熱計算 QCO=Cm△ t = 220= QCO2=Cm△ t = 220= QH2=Cm△ t = 220=69817050 kJ QN2=Cm△ t = 220= kJ 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計 23 QCH4=Cm△ t = 220= kJ 查表得 220攝氏度時 CH3OH 焓值為 KJ/kmol QCH3OH=m△ H= = kJ 所以 Q1=QCO+ QCO2+ QH2 + QN2 + QCH4+ QCH3OH= 107 kJ 二、出塔熱的計算 組分 CO CO2 H2 N2 CH4 C4H9OH （ CH3O） 2 QH2O=Cm△ t= 250= kJ QCO=Cm△ t= 250= kJ QCO2=Cm△ t= 250= kJ QH2=Cm△ t= 250= kJ QN2=Cm△ t= 250=4748252 kJ QCH4=Cm△ t= 250= kJ QC4H9OH=Cm△ t = 250= kJ Q（ CH3O） 2=Cm△ t = 250= kJ Q CH3OH= = kJ Q4= QH2O+ QCO + QCO2 + QH2+ QN2+ QCH4+ QC4H9OH + Q（ CH3O） 2+ QH2O+ QCH3OH=136321900kJ 三、反應(yīng)熱的計算 （ 1）式中反應(yīng)熱為 kJ/mol Q1=m CH3OH = = kJ （ 2）式中反應(yīng)熱為 （ CH3O） 2 = = kJ （ 3）式中反應(yīng)熱為 = = kJ （ 4）式中反應(yīng)熱為 = = kJ （ 5）式中反應(yīng)熱為 ()= ()= kJ 所以 Q3反應(yīng)熱為 kJ 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計 24 四、損失熱的計算 Q6=( Q1+ Q3） 5%=（ 107+） 5%= Q1+ Q2+ Q3= Q4+ Q5 + Q6 ( 其中 Q5忽略不計） Q2= Q4 + Q6 Q1 Q3= 107+ = V= Q2\ = 107\=第三節(jié)、 主要設(shè)備的計算和選型 一、 合成段工藝計算和設(shè)備選型 （ 1）、 換熱器的設(shè)計計算和選型 A. 熱交換器（ E201） 表 熱交換器（ E201）的基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 冷物料 熱物料 進(jìn)口 出口 進(jìn)口 出口 溫度 /℃ (t1) 212 (t2) 241 (T1) 148 (T2) 壓力 /Mpa 5 5 摩爾流量 /Kmol/h 平均分子量 M 質(zhì)量流率 /㎏ /s 平均比熱容 /KJ/(㎏ .℃ ) 熱負(fù)荷 /W 29570665 mt? 逆 /℃ 溫差修正系數(shù) ? 估計傳熱系數(shù) K 600/W（㎡ .℃） 估計傳熱面積 A/㎡ 2208 選擇管殼式熱交換器，熱物料走管層，冷 物料走殼層，為三殼程六管程結(jié)構(gòu)。 選型： BES1600— — 1320— 9/19— 6Ⅰ型換熱器，兩個并聯(lián)使用。 表 BES1600— — 1320— 9/19— 6Ⅰ浮頭式列管換熱器主要參數(shù) 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計 25 外殼直徑 D/mm 1600 管子尺寸 /mm Φ19 2 公稱壓強(qiáng) p/Mpa 管長 l/m 9 公稱面積 /m2 1320 管數(shù) NT 2520 管程數(shù) Np 6 管中心距 t/mm 25 管子排列方式 正方形 設(shè)備凈重 /㎏ 38902 B. 脫鹽水冷凝器（ E202） 表 熱交換器（ E202）的 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 冷物料（脫鹽水） 熱物料 進(jìn)口 出口 進(jìn)口 出口 溫度 /℃ 30 (t1) 80(t2) 148 (T1) 70 (T2) 壓力 /Mpa 5 5 摩爾流量 /Kmol/h 平均分子量 M 質(zhì)量流率 /㎏ /s 平均比熱容 /KJ/(㎏ .℃ ) 熱負(fù)荷 /W 23879907 mt?逆 /℃ 溫 差修正系數(shù) ? 估計傳熱系數(shù) K 300/W（㎡℃） 估計傳熱面積 A/㎡ 1588 選擇管殼式熱交換器，熱物料走管層，冷物料（脫鹽水）走殼層，為二殼程四管程結(jié)構(gòu)。 選型： BES1800— — 1770— 9/19— 4Ⅰ型換熱器 表 BES1800— — 1770— 9/19— 4Ⅰ浮頭式列管換熱器主要參數(shù)