【正文】 水冷器的工藝設(shè)計（1）傳熱面積的確定 兩股流體的進出口溫度為：熱 →40℃ 冷 35 ← 20 ℃故傳熱推動力：△Tm=（（－35）－（40－20））/㏑（（－35）/（40－20））=℃總傳熱系數(shù)為K=（m2.℃）由公式Q=AK△Tm可得A=Q/（K△Tm）=（）=260m2 （2）管子數(shù)n的確定 設(shè)計選用Ф25，材質(zhì)20號鋼，管長6m，由公式A=n=A/（）=260/（6）=690根，其中安排拉桿需要減少4根，實際管數(shù)為686根。折流板的確定折流板為弓形 h=3/4Di=3/44300=3225mm，折流板數(shù)量為5，間距取1500mm折流板最小厚度為22mm，材料為Q235A鋼。由公式A=dLn得n=A/（dL）=6362/（9）=8338其中因要安排拉桿需要減少12根，實際管數(shù)為8326根。水冷器入口氣體顯熱的確定水冷器入口氣體的顯熱=入塔氣換熱器出口加熱氣體的顯熱， kJ/h水冷器出口氣體顯熱的確定表19 水冷器出口氣體各組分熱容和熱量氣體 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4熱容kJ/（） 氣量kmol /h 熱量kJ/（） 合計： kJ/（）；出口溫度40℃， 出口氣體顯熱== kJ/h出水冷器的粗甲醇液體熱量的確定表20 粗甲醇中液體組分氣化熱和液體熱容組分 （CH3O）2 C4H9OH C18H18 H2O CH3OH 氣化熱KJ/kg 液體比熱容KJ/(kg.℃) 表21 出塔氣在水冷器中冷凝放熱量組分 （CH3O）2 C4H9OH C18H18 H2O CH3OH 冷凝量kg /h 放熱量KJ/h 合計： KJ/h表22 粗甲醇中各組分液體顯熱組分 （CH3O）2 C4H9OH C18H18 H2O CH3OH 液體比熱容KJ/(kg.℃) 熱量KJ/（h .℃） 合計：粗甲醇中各組分液體顯熱= KJ/（h.℃），粗甲醇溫度40℃，Q3==水冷器冷卻水吸熱的確定由水冷器熱平衡方程可得 Q5 = Q1+Q2－Q3－Q4 即 Q5 =+－－=冷卻水用量的確定入口冷卻水溫度20℃，出口冷卻水溫度35℃， KJ/(kg.℃) /（（35－20））=。（6） 新鮮氣和弛放氣氣量的確定CO的各項消耗總和=新鮮氣中CO的量，即++++－+++%G+%G=+%G同理，原料氣中其他各氣體的量=該氣體的各項消耗總和，由此可得新鮮氣體中各氣體流量，如下表：表8 新鮮氣組成組分單位COCO2H2N2ArCH4氣量m3/h+%G+%G+%G+%G+%G+%G新鮮氣m3/h+新鮮氣中惰性氣體（N2 +Ar）%，反應(yīng)過程中惰性氣體的量保持不變，（N2 +Ar）=+%G，則+=（+%G）/%解得G=，由弛放氣的組成可得出下表表9 弛放氣組成氣體CH3OHH2COCO2N2ArCH4組成%%%%%%%氣量m3/h表10 新鮮氣組成氣體CH4H2COCO2N2Ar組成%%%%%%氣量m3/h（7） 循環(huán)氣氣量的確定G1=G3+G4+G5+G6－G7－G8式中：G1為出塔氣氣量；G3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=++%=G6=+++++++++=G7=++++%3=G8=+++++++++=%，則（G4%+%++）/G1=解得G4=表11 循環(huán)氣組成氣體 CH3OH H2 CO CO2 N2 Ar CH4組成 % % % % % % %氣量m3/h （8） 循環(huán)比，CO及CO2單程轉(zhuǎn)化率的確定循環(huán)比R=G4/G3=CO單程轉(zhuǎn)化率：(+)/(+)= %CO2單程轉(zhuǎn)化率：(+)= %（9） 入塔氣和出塔氣組成G1=G3+G4+G5+G6－G7－G8=G2=G3+G4=表12 入塔氣組成氣體 CH3OH H2 CO CO2 N2 Ar CH4組成 % % % % % % %氣m3/h 量kmol/h 表13 出塔氣組成氣體組成氣m3/h量kmol/hH2%CO%CO2%N2%CH3OH%CH4%Ar%H2O%計算過程:入塔氣CO=循環(huán)氣中CO+新鮮氣中CO+=同理可得其他氣體氣量。由于甲醇入塔氣中水含量很少，忽略入塔氣帶入的水。來自合成、凈化的循環(huán)水裝置的循環(huán)冷卻水，分別進入吸收器，冷凝器，塔頂回流冷卻器，分別移出氨的反應(yīng)熱和冷凝熱。來自NHD脫硫工段的變換氣（182℃），進入本工段再沸器（E2501A，B）后，再經(jīng)冷凝液分離器（V2504A，B）后返回到變換甲烷工段，為精餾氨水提供熱源。圖8 精餾工藝流程 氨吸收制冷流程由凈化裝置（NHD脫硫脫碳工段）及醋酸裝置來的氣氨（15℃，），進入本裝置，經(jīng)過冷器（E2503）與出工段的液氨換熱，℃進入吸收器（R2501AB、R2502AB），被由溶液熱交換器（E2502A，B）來的稀氨水（47℃）吸收為濃氨水（37℃）。由甲醇精餾來的精甲醇貯存到精甲醇貯槽（V9101A，B）中。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。預(yù)精餾塔（T8001）底部粗甲醇液經(jīng)加壓塔進料泵（P8004A，B）進入加壓精餾塔（T8002），加壓塔再沸器（E8005），加壓塔塔頂餾出甲醇氣體（，122℃）經(jīng)常壓塔再沸器（E8007A，B）后，甲醇氣被冷凝，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）冷卻后進入精甲醇計量槽（V8007A，B）中。弛放氣減壓后去燃氣發(fā)電系統(tǒng)；甲醇膨脹槽（V7003）頂部排出的膨脹氣去燃料氣系統(tǒng)。甲醇合成塔（R7001）出來的合成氣（255℃，），經(jīng)入塔氣預(yù)熱器（E7001），甲醇水冷器（E7002A，B），進入甲醇分離器（V7002），粗甲醇在此被分離。本裝置接收到從變換工段送來的中壓鍋爐給水在廢熱鍋爐（E6004）（G）蒸汽送入管網(wǎng)；從變換過來的低壓鍋爐給水在各級冷凝器（E6005，E6006，E6007）、蒸汽發(fā)生器（E6008）和尾氣廢鍋（E6009）（G）低壓蒸汽供本裝置設(shè)備夾套及管道伴熱使用。吸收了H2S和部分CO2的NHD富液自吸收塔底由富液泵（P6012A，B）泵出，與再生塔來的NHD貧液經(jīng)過貧富液換熱器Ⅰ（E6012）和貧富液換熱器Ⅱ（E6013）換熱后升溫到135℃進入再生塔（T6003）再生。從一、二、三級冷凝器（E6005，E6006，E6007）和尾氣分液罐（V6005）中冷凝下來的液硫都進入液硫封（V6004A，B）,然后由液硫封（V6004A，B）自流流入液硫貯罐（V6007A，B），再用液硫泵（P6002A，B）將液硫輸送到液硫高位罐（V6009），由液硫高位罐（V6009）經(jīng)過過慮輸送到硫磺尖嘴滴落成型造粒機去造粒成型包裝出售。從一級冷凝器（E6005）出來被冷卻至150℃的氣體與酸性氣燃燒爐出口的一級高溫摻合閥（TV6001）熱口進來的高溫氣體摻合提溫到270℃進入一級Claus轉(zhuǎn)化器（R6001）發(fā)生催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)。系統(tǒng)中各排液、導(dǎo)淋回收的NHD溶液，經(jīng)排液總管送入溶劑系統(tǒng)貯槽內(nèi)。高壓閃蒸氣和來自脫硫工段的脫硫高壓閃蒸氣混合后進入閃蒸氣壓縮機（C4001A，B），(A)、經(jīng)閃蒸氣水冷器冷卻到40℃與變換氣混合，經(jīng)氣體換熱器（E6401A，B）降溫后再去脫硫工段循環(huán)吸收。精脫硫時，凈化氣先進入水解槽預(yù)熱器（E4004）被變換氣冷凝液加熱到80℃，經(jīng)水解槽（R3001）水解后，在水解氣冷卻器（E4005）中冷卻至40℃，進到精脫硫槽（R3002A，B）精脫硫，得到符合甲醇合成所需的凈化氣體（CO2：2～3%，COS和H2S），送入合成甲醇工段?！?，再被脫碳工段的氨冷器I冷卻至0℃，然后將出氨冷器I的貧液分為兩部分，一部分貧液直接進入燃氣脫硫塔（T3004）；另一部分則進入NHD脫碳工段的脫碳塔上塔，在塔內(nèi)吸收脫碳塔下塔過來的凈化氣中微量的H2S和CO2，(G)進入變換氣脫硫塔（T3001）。采用甲醇馳放氣（40℃，(A)）作為氣提氣進入濃縮塔下部，塔頂出來的氣提氣中主要是CO2 、H2及少量H2S、COS等氣體，(G)閃蒸氣合并經(jīng)閃蒸氣水冷器I（E3004）冷卻至40℃返回進NHD脫硫入口以回收高壓閃蒸氣中的H2。圖4 變換工藝流程 NHD脫硫脫碳來自變換及燃氣熱回收系統(tǒng)的煤氣（36℃，(A)，%）與燃氣脫硫塔（T3004）℃進入燃氣脫硫塔（T3004）下部，在塔內(nèi)NHD吸收了煤氣中大部分的H2S氣體，同時也帶走部分COCOS、H2等氣體。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。另一部分去發(fā)電氣加熱器（E2007），溫度降至213℃，進入發(fā)電氣廢熱鍋爐（E2008）， MPa(A)低壓蒸汽，出口水煤氣溫度降至170℃，進入第四水分離器（V2011），分離出冷凝液后進入鍋爐給水加熱器Ⅱ（E2009）加熱鍋爐給水，溫度降至153℃，再進入第五水分離器（V2012），分離出冷凝液后進入鍋爐給水加熱器Ⅲ（E2010）加熱來自熱電站的鍋爐給水，溫度降至123℃，進入第六水分離器（V2013），分離出冷凝液后進入脫鹽水加熱器Ⅱ（E2011），溫度降至35℃，進入第七水分離器，分離出冷凝液后的煤氣（發(fā)電氣）去送至NHD脫硫脫碳工段。污水的處理過程是先送入減壓閃蒸槽，閃蒸后的液體進入沉淀池，沉淀后去濃縮，再去過濾。氣化原料中的礦物形成熔渣。3 工藝流程 GSP氣化工藝流程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。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。目前該塔仍被廣泛使用，但有使用逐漸減少的趨勢。該塔已經(jīng)逐漸被其他塔代替。（4） 精餾塔的選擇精餾塔是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)能力及對環(huán)境的影響。產(chǎn)品質(zhì)量 三塔精餾與雙塔精餾在產(chǎn)品質(zhì)量上最大的不同是三塔精餾制取的精甲醇中乙醇含量低，一般小于50106,而雙塔精餾制取的精甲醇中乙醇含量為400106～500106，%，含有的有機雜質(zhì)相對較少。節(jié)能效果顯著，特別適合較大規(guī)模的精甲醇生產(chǎn)。作為一般要求的精甲醇經(jīng)加壓精餾塔后就可以達到合格的質(zhì)量。甲醇三塔精餾工藝技術(shù)是為了減少甲醇在精餾過程中的損耗，提高甲醇的收率和產(chǎn)品質(zhì)量而設(shè)計的。經(jīng)精餾甲醇冷卻器冷卻至常溫后，%以上的符合國家指標的精甲醇產(chǎn)品。來自合成工段含醇90%的粗甲醇，經(jīng)減壓進入粗甲醇貯槽。到最后制得接近純態(tài)的低沸點組分。其分離的原理如下：對于由沸點不同的組分組成的混合液，加熱到一定溫度，使其部分氣化，并將氣相與液相分離。由于甲醇作為有機化工的基礎(chǔ)原料，用它加工的產(chǎn)品種類很多，因此對甲醇的純度均有一定的要求。催化劑活性和壽命：在該催化劑質(zhì)量檢驗規(guī)定的活性檢測條件下，其活性為：230℃時：催化劑的時空收率≥ kg/()250℃時：催化劑的時空收率≥ kg/()在正常情況下，使用壽命為2年以上。（2） XNC98甲醇合成催化劑簡介：XNC98型催化劑是四川天一科技股份有限公司研制和開發(fā)的新產(chǎn)品。對毒物敏感性小，操作的適宜溫度為350～400℃，壓力為25～32MPa(壽命為2～3年)；銅基催化劑具有良好的低溫活性，較高的選擇性，通常用于低、中壓流程。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行，床層阻力小，需要消耗的動力低，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。針