【正文】 查得C20=，,則，則空塔氣速塔徑，截面積實(shí)際空塔氣速精餾段有效高度 提餾段塔徑設(shè)計(jì)提餾段氣液相體積流率：查史密斯關(guān)聯(lián)圖：橫坐標(biāo)：取板間距HT=，板上液層高度hL=,則HThL==。 加壓精餾塔設(shè)計(jì) 清晰分割法分離物系。采用加速收斂的方法，以甲醇為參考組分求得甲醇的平衡常數(shù)，℃。預(yù)精餾塔分離的重點(diǎn)物質(zhì)是二甲醚。 合成氣壓縮機(jī)選型，采用沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)生產(chǎn)的2MCL807型壓縮機(jī)， 壓縮機(jī)參數(shù)型號(hào)代號(hào)結(jié)構(gòu)形式轉(zhuǎn)速/rpm標(biāo)準(zhǔn)流量/m3/min吸氣壓力/MPa出口壓力/MPa軸功率/kw材料2MCL807水平剖分949516230760016MnR 出塔氣離心泵 ，采用沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)生產(chǎn)的AV10017型壓縮機(jī)， 壓縮機(jī)參數(shù)型號(hào)結(jié)構(gòu)形式轉(zhuǎn)速/rpm標(biāo)準(zhǔn)流量/m3/min吸氣壓力/MPa出口壓力/MPa軸功率/kw材料AV10017軸流710015130718016MnR 冷卻水離心泵，, 離心泵參數(shù)型號(hào)轉(zhuǎn)速/rpm流量m3/h揚(yáng)程/H效率/%軸功率/kw汽蝕余量/mIS200150315145025080 粗產(chǎn)品泵，查《甲醇工學(xué)》的含量為90%的粗甲醇密度約為810kg/m3。令。 （6）在操作壓力下，管子每平方米脹接周邊上所收到的力 其中 則 由溫差應(yīng)力導(dǎo)致管子沒(méi)平方米脹接周邊上所受到的力 其中管子的溫差應(yīng)力為 殼體截面積換熱管的總截面積則 所以 有已知條件可知，和的作用方向相同，都是是換熱管子受壓，則換熱管的拉脫力： 符合要求。（4）殼體進(jìn)行水壓試驗(yàn)：由上面的計(jì)算，取試驗(yàn)壓力 壓力試驗(yàn)的的應(yīng)力校核應(yīng)滿足下面條件： 查表得：225℃下18MnMoNbR的屈服點(diǎn)為則換熱器殼體在試驗(yàn)壓力下的計(jì)算應(yīng)力： 而 由上面計(jì)算可知 ，所設(shè)計(jì)的換熱器殼體厚度符合要求。查得管徑為38mm的換熱管折流板間距最大為2500mm，取折流板間距為2000mm，則所需折流板數(shù)為6塊，拉桿數(shù)為18，厚度150mm，管板通過(guò)雙面對(duì)接焊在筒體和封頭之間。 殼體設(shè)計(jì)液壓強(qiáng)度校核壓力試驗(yàn)一般采用液壓試驗(yàn)，進(jìn)行液壓實(shí)驗(yàn)的目的是，設(shè)備在試驗(yàn)條件下能確保不會(huì)損壞，則在實(shí)際生產(chǎn)操作中也就能保障生產(chǎn)的安全性，不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的生產(chǎn)事故，所以水壓試驗(yàn)是一項(xiàng)重要的生產(chǎn)檢驗(yàn)工作。h)，則催化劑的使用量為： 合成塔的設(shè)計(jì) 換熱面積的確定此次設(shè)計(jì)采用管殼式合成塔，管程走合成氣，殼程走低壓蒸汽，由熱量衡算得：每小時(shí)的傳熱量為：，取傳熱系數(shù)為300W/（m2.℃），合成塔入塔氣的溫度由225℃升至255℃；殼程水蒸氣進(jìn)口溫度由200℃升至224℃，則 合成氣： 225℃ → 255℃ 水蒸氣 ：224℃ ← 200℃ 合成塔的平均溫差：由 得：傳熱面積 換熱管數(shù)的確定查《化工機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)》[18]，選用材質(zhì)為00Cr18Ni5Mo3Si的無(wú)縫不銹鋼管鋼管，長(zhǎng)度為12000mm，正三角形排布，共需換熱管根數(shù)： 由催化劑填充體積計(jì)算得需7169根換熱管，符合要求。甲醇以氣、液兩種相態(tài)存在，甲醚、異丁醇、水以液態(tài)的形式存在，一氧化碳、二氧化碳、氫氣、氮?dú)狻鍤?、甲烷以氣態(tài)形式存在，查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》的各組分在4MPa、40℃時(shí)的比熱容及帶出的熱量如下表所示： 各組分帶出水冷器的熱量組分熱容kJ/（kmolk）含量kmol/h帶進(jìn)熱量kJ/（hk） 由 得出塔氣中各組分的熱量： 各組分帶出合成塔的熱量氣體熱容kJ/（kmol 粗甲醇中溶解氣體量為： 所以貯罐氣組成如下: 貯罐氣組成氣體H 2COCO2N2ArCH4組成%含量kmol/h5 熱量衡算 合成塔熱量衡算相關(guān)計(jì)算式全塔熱平衡方程式為：∑Q1 +∑Qr = ∑ Q2 + ∑Q3 +Q4 （）式中： Q1——入塔氣各氣體組分熱量，kJ/h Qr ——合成反應(yīng)和副反應(yīng)的反應(yīng)熱，kJ/h Q2 —— 出塔氣各氣體組分熱量，kJ/h Q3 ——合成塔熱損失，kJ/h Q4——蒸汽吸收的熱量，kJ/h∑Q1=∑（G1Cp1T1） （）式中： G1——入塔氣各組分流量，kmol/h；Cp1 ——入塔各組分的比熱容，kJ/（）；T1——入塔氣體溫度，k；∑Q2=∑（G2Cp2T2） （）式中： G2——出塔氣各組分流量kmol/h；Cp2 ——出塔各組分的熱容，kJ/（）；T2—— 出塔氣體溫度，k；∑Qr= Qr1 +Qr2 +Qr3+ Qr4+ Qr5 +Qr6 （）式中： QrQr2 、Qr Qr Qr5 、Qr——分別為甲醇、甲烷、二甲醚、異丁醇、水的生成熱，kJ/h；式中： Gr——各組分生成量，kmol/h；△H——生成反應(yīng)的熱量變化，kJ/mol 合成塔入塔熱量計(jì)算查《化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)》[17]、： 組分氣體定壓熱容氣體CH3OHH 2COCO2N2ArCH4熱容kJ/（kmol 粗甲醇組分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)組成CH3OH(CH3)2OC4H9OHH2O含量/%每小時(shí)各組分產(chǎn)量： 工業(yè)生產(chǎn)中測(cè)得低壓時(shí)， m3 （標(biāo)況）， kmol的甲烷。順應(yīng)此刻工藝大型化的趨勢(shì)，三塔精餾工藝是一項(xiàng)企業(yè)進(jìn)行增產(chǎn)降耗技術(shù)改造的非常適合的、較好的技術(shù)方案。由分離器分離粗甲醇后的氣體進(jìn)行適當(dāng)放空，大部分氣體進(jìn)入壓縮機(jī)加壓返回合成塔，粗甲醇進(jìn)入精餾工段進(jìn)行精制。 脫硫脫碳工藝流程 合成工藝流程來(lái)自凈化工段的合成原料氣，（40℃）后，與來(lái)至合成塔的循環(huán)氣進(jìn)行混合， MPa，混合氣在進(jìn)反應(yīng)器前先與合成塔出來(lái)的氣體進(jìn)行換熱，升溫到225 ℃，然后從上到下經(jīng)過(guò)管程進(jìn)入反應(yīng)器的銅基催化劑，在催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)。來(lái)自脫硫工段的脫硫氣（℃、(A)、CO34%含COS＋H2S 80ppm）進(jìn)入脫碳塔（T4001）下塔，氣體自下而上與從下塔頂部而來(lái)的NHD溶劑逆流接觸，下塔塔內(nèi)有三層QH1型碳鋼扁環(huán)散堆填料，氣體中的CO2被溶劑吸收，部分H2S、COS被吸收。從脫硫高壓閃蒸槽底出來(lái)的富含H2S、CO2的閃蒸液進(jìn)入再生塔（T3003），再生塔底部由變換氣煮沸器（E3007）加熱，使NHD富液中的氣體全部解吸出來(lái)，得到約147℃的NHD貧液。從變換工段過(guò)來(lái)的變換氣（36℃，(A)，%）與脫硫脫碳閃蒸氣及濃縮塔頂氣提氣混合，℃進(jìn)入變換氣脫硫塔（T3001）底部，與塔內(nèi)自上而下的0℃ NHD溶液逆流接觸吸收絕大部分H2S氣體及部分COCOS、H2等氣體，℃，含H2S+COS80ppm，%，經(jīng)脫硫氣分離器（V3002）分離掉夾帶的NHD溶液后，去NHD脫碳。該溶劑是n=2~9的混合物，分子量250~280。 變換工藝流程 脫硫脫碳工藝采用聚乙二醇二甲醚法（NHD法）。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（E2005）后溫度降至142℃，再進(jìn)入第二水分離器（V2005），分離出的冷凝液去冷凝液汽提塔（T2001），分離后的變換氣進(jìn)入脫鹽水加熱器Ⅰ（E2006），加熱來(lái)自脫鹽水站的脫鹽水，溫度降至35℃，進(jìn)入第三水分離器（V2006），分離出的冷凝液去冷凝液汽提塔（T2001），分離后的變換氣去脫硫系統(tǒng)。污水的處理過(guò)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(guò)濾。氣化原料中的礦物部分形成熔渣。GSP氣化工藝過(guò)程也主要是由給料系統(tǒng)、氣化爐、粗煤氣洗滌系統(tǒng)組成。(5)只有一個(gè)聯(lián)合噴嘴(開工噴嘴與生產(chǎn)噴嘴合二為一)，噴嘴使用壽命長(zhǎng)，為氣化裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行提供了可靠保障。(2)氣化溫度高，一般在18002200℃，氣化爐工作壓力為3Mpa。與其他同類氣化技術(shù)相比，該技術(shù)因采用了氣化爐頂干粉加料與反應(yīng)室周圍水冷壁結(jié)構(gòu)，因而在氣化爐結(jié)構(gòu)以及工藝流程上有其先進(jìn)之處。（4）灰分。（3）硫分。原料煤的水分高，有效成分降低，氣體產(chǎn)率降低。3 生產(chǎn)工藝的確定 煤的選用煤是由古代植物轉(zhuǎn)變而來(lái)的大分子有機(jī)化合物。 空速單位時(shí)間內(nèi)，每單位體積催化劑所通過(guò)的氣體量，也就是說(shuō)氣體與催化劑接觸的時(shí)間，一般用空間速度來(lái)表示。不同原料采用不同工藝所制的原料氣組成往往偏離f值。另外，過(guò)高的反應(yīng)壓力對(duì)設(shè)備的制造及操作也是個(gè)不小的考驗(yàn)，不僅增加了建設(shè)投資，而且增加了生產(chǎn)中的能耗。 反應(yīng)壓力壓力是甲醇合成反應(yīng)過(guò)程的重要工藝條件。但是甲醇合成反應(yīng)是一個(gè)可逆的放熱反應(yīng)，溫度升高雖然速率會(huì)升高，但是平衡常數(shù)將會(huì)降低。1966年以后，英國(guó)ICI公司和德國(guó)Lurgi公司先后提出了使用銅基催化劑，操作壓力為5MPa，1966年末ICI公司在英國(guó)Bellingham工廠的低壓(5MPa)甲醇合成裝置正式投入工業(yè)生產(chǎn)，使低壓法最先問(wèn)世。1966年以前國(guó)外的甲醇合成工廠幾乎都使用鋅鉻催化劑，基本上沿用1923年德國(guó)開發(fā)的30MPa的高壓工藝流程。三塔流程的主要特點(diǎn)是，加壓塔塔頂冷凝潛熱用作常壓塔塔釜再沸器的熱源，這樣既節(jié)省加熱蒸汽，還節(jié)省冷卻水，達(dá)到節(jié)能的目的[12]。主精餾塔操作壓力稍高于預(yù)精餾塔，但也可以認(rèn)為是常壓操作，塔頂?shù)玫骄状籍a(chǎn)品，塔底含微量甲醇及其它重組分的水送往水處理系統(tǒng)。粗甲醇塔中部加料口送入，輕組分由塔頂排出，高沸點(diǎn)的重組分在進(jìn)料板以下若塔板處引出，水從塔底排出，產(chǎn)品甲醇在塔頂以下若干塊塔板引出。 精甲醇的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)精甲醇的質(zhì)量是根據(jù)用途不同而定的，各國(guó)的甲醇質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)有所差異。在有機(jī)雜質(zhì)中，有些雜質(zhì)由于碳碳雙鍵和碳氧雙鍵的存在，很容易被氧化，如果帶入精甲醇中，則會(huì)影響其穩(wěn)定性，從而降低了精甲醇的質(zhì)量和使用價(jià)值。將其分為輕組分和重組分。 粗甲醇的組成甲醇合成的生成物與合成反應(yīng)條件有密切關(guān)系，雖然參加甲醇合成反應(yīng)的元虛只有C、H、O三種，但是由于甲醇合成反應(yīng)收合成條件，如溫度、壓力、空間速度、催化劑反應(yīng)氣組成及催化劑中微量雜質(zhì)的影響，在產(chǎn)生甲醇反應(yīng)的同時(shí)，還伴隨著一系列副反應(yīng)。壓縮機(jī)五段出口氣體先進(jìn)入甲醇合成塔，使大部分原先要在銅洗工段除去的一氧化碳和二氧化碳在甲醇合成塔中與氫氣反應(yīng)生成甲醇，聯(lián)產(chǎn)甲醇后進(jìn)入銅洗工段的一氧化碳含量明顯降低，減輕了銅洗工段的負(fù)荷；同時(shí)變化工序的一氧化碳的指標(biāo)課相對(duì)放寬?？傊蛪悍ū雀邏悍ㄓ酗@著的優(yōu)越性。低壓法基于高活性的銅系催化劑。 西德某產(chǎn)高壓合成甲醇工藝流程（2）中壓法(～)隨著甲醇工業(yè)規(guī)模的大型化，(目前已有日產(chǎn)2000t的裝置甚至更大單系列裝置)，如采用低壓法，勢(shì)必導(dǎo)致工藝管道和設(shè)備較大，因此，在低壓法的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高合成壓力，即發(fā)展成為中壓法。隨著甲醇合成催化劑技術(shù)的不斷發(fā)展，目前總的趨勢(shì)是由高壓向低、中壓發(fā)展。為保障我國(guó)能源安全，國(guó)家大力推動(dòng)可替代能源發(fā)展，作為甲醇深加工產(chǎn)品的二甲醚、甲醇燃料（單獨(dú)使用或與汽油柴油摻混）等，均具有良好的傳統(tǒng)能源替代性和可操作性。ICI公司生產(chǎn)的甲醇蛋白商品名為“Pruteen”。年產(chǎn)50萬(wàn)噸煤制甲醇生產(chǎn)的工藝設(shè)計(jì) 目 錄1 前言 1 合成甲醇的發(fā)展歷程 1 合成甲醇的重要性 1 國(guó)內(nèi)外甲醇的生產(chǎn)和供需概況 2 國(guó)外甲醇的生產(chǎn)和供需概況 2 國(guó)內(nèi)甲醇的生產(chǎn)和供需概況 3 甲醇的生產(chǎn)方法 4 甲醇的生產(chǎn)規(guī)模 6 粗甲醇的精制原理 6 粗甲醇的組成 6 粗甲醇中雜質(zhì)的分類 7 精甲醇的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 8 幾種典型的甲醇精制工藝流程 92 甲醇合成催化劑及合成工藝選擇 12 催化劑選擇 12 反應(yīng)溫度 12 反應(yīng)壓力 13 氣體組成 13 空速 133 原料氣的制取工藝 15 煤的選用 15 氣化工藝 15 原料氣的變換 17 脫硫脫碳工藝 18 合成工藝流程 20 精餾方案選擇 214 物料衡算 22 合成過(guò)程的反應(yīng)方程 22 合成塔物料衡算 22 合成反應(yīng)中各氣體消耗和生產(chǎn)量 23 新鮮氣和馳放氣量的確定 24 循環(huán)氣氣量的確定 25 入塔