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年產(chǎn)20萬(wàn)噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝畢業(yè)設(shè)計(jì)(參考版)

2025-06-30 09:51本頁(yè)面
  

【正文】 雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好,但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富,使我終身受益。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西,也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力,樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心,相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。在此要感謝我的指導(dǎo)老師王金銀老師對(duì)我悉心的指導(dǎo),感謝老師給我的幫助。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺(jué)。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了,同學(xué)之間互相幫助,有什么不懂的大家在一起商量,聽(tīng)聽(tīng)不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí),所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來(lái)知識(shí)還比較欠缺。在沒(méi)有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺(jué)得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié),但是通過(guò)這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。在編寫的過(guò)程中我對(duì)本設(shè)計(jì)說(shuō)明書作了多次修改,但限于時(shí)間和水平,紕漏在所難免,懇請(qǐng)老師們指正。既符合環(huán)保要求,還降低了生產(chǎn)綜合成本。是以煤為原料生產(chǎn)合成甲醇的一種經(jīng)濟(jì)合理的清潔生產(chǎn)技術(shù)。相對(duì)于傳統(tǒng)的低溫甲醇洗法, NHD氣體凈化技術(shù)是一種高效節(jié)能的脫硫脫碳工藝。XNC98催化劑是一種高活性、高選擇性,穩(wěn)定性好的催化劑,與其他催化劑相比,具有優(yōu)越的綜合性能。考慮到我國(guó)煤炭品種多,品質(zhì)較差的實(shí)際情況,而GSP工藝技術(shù)對(duì)煤種適應(yīng)性廣;雖然目前國(guó)內(nèi)GSP應(yīng)用相對(duì)要少,但由于其本身技術(shù)的優(yōu)越性,故具有廣闊的應(yīng)用前景。本畢業(yè)設(shè)計(jì)按照指定設(shè)計(jì)任務(wù)書來(lái)編寫,工藝先進(jìn)可行,節(jié)能環(huán)保,具有一定的成本優(yōu)勢(shì)。 廢渣處理氣化爐爐渣及鍋爐渣,經(jīng)過(guò)高溫煅燒,含殘?zhí)亢苌?,用于基建回填、鋪路是很好的材料? 廢水處理以有機(jī)物為主要污染物的廢水,只要毒性沒(méi)達(dá)到嚴(yán)重抑制作用,一般都可以用生物法處理,特別對(duì)于BOD濃度高的有機(jī)廢水更適宜。(3)氣化工段氣液分離出來(lái)的含煤水。 廢水(1)甲醇分離器排放的油水,各輸送泵填料的漏液。(3)鍋爐排放煙氣,煙氣中含粉。表14 分離器出口氣體組成氣體 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4組成 % % % % % % %氣m3/h 量 kmol/h 5. 甲醇生產(chǎn)所需主要設(shè)備一覽表表25序號(hào)流程號(hào)名稱規(guī)格或型號(hào)數(shù)量材料備注1R1001氣化爐¢2900mm113CrMo442R2002變換爐¢4000mm113CrMo443C7001壓縮機(jī)BCL456+2BCL40721臺(tái)備用4R7001合成塔¢4300mm113MNiMoNbR5E7002水冷器¢1000mm220R6V7002甲醇分離器¢2000mm27E7001入塔氣預(yù)熱器F=3600 m2113MNiMoNbR8T8001預(yù)精餾塔¢320024000113CrMo449T8002加壓精餾塔¢400028000113MNiMoNbR10T8003常壓精餾塔¢320028000113CrMo4411V9101精甲醇貯罐V=20000 m326 三廢處理 甲醇生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染 廢氣(1)甲醇膨脹槽出來(lái)的膨脹氣,其中含有較多的一氧化碳和有機(jī)毒物。(3) 粗甲醇中的溶解氣體量粗甲醇中氣體溶解量查表5Mpa、40℃時(shí),每一噸粗甲醇中溶解其他組成如下表:表3 噸粗甲醇中合成氣溶解情況氣體H2COCO2N2ArCH4溶解量(m3/t粗甲醇)則粗甲醇中的溶解氣體量為:H2== m3/h CO==CO2==N2==Ar==CH4==(4) 粗甲醇中甲醇擴(kuò)散損失40℃時(shí),液體甲醇中釋放的溶解氣中,每立方米含有37014g的甲醇,假設(shè)減壓后液相中除二甲醚外,其他氣體全部釋放出,則甲醇擴(kuò)散損失G=(+++++)=,(5) 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 (6) 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:(+)= %(7) 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(jì)算過(guò)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。由反應(yīng)(3)、(4)、(5)、(6)得出反應(yīng)(2)、(7)生成的水分為;---3-8=由于合成反應(yīng)中甲醇主要由一氧化碳合成,二氧化碳主要發(fā)生逆變反應(yīng)生成一氧化碳,且入塔氣中二氧化碳的含量一般不超過(guò)5%,所以計(jì)算中忽略反應(yīng)(2)。由粗甲醇的組成通過(guò)計(jì)算可得下表:表2 粗甲醇組成組分百分比產(chǎn)量甲醇% 二甲醚% kmol/h 即 m3/h高級(jí)醇(以異丁醇計(jì))%高級(jí)烷烴(以辛烷計(jì))%水%粗甲醇100%注;設(shè)計(jì)中的體積都為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下計(jì)算方法:粗甲醇=二甲醚=%=,高級(jí)醇(以異丁醇計(jì))=%=,高級(jí)烷烴(以辛烷計(jì))=%=,水=%=, 合成工段(1) 合成塔中發(fā)生的反應(yīng):主反應(yīng)CO+2H2=CH3OH (1) CO2+3H2=CH3OH+H2O (2) 副反應(yīng)2CO+4H2=(CH3O)2+H2O (3) CO+3H2=CH4+H2O (4) 4CO+8H2=C4H9OH+3H2O (5) 8CO+17H2=C18H18+8H2O (6) CO2+H2=CO+H2O (7) (2) 粗甲醇的合成工業(yè)生產(chǎn)中測(cè)得低壓時(shí),(標(biāo)態(tài))的甲烷。4 工藝計(jì)算 物料衡算 精餾工段工廠設(shè)計(jì)為年產(chǎn)精甲醇20萬(wàn)噸,開(kāi)工時(shí)間為每年330天,采用連續(xù)操作, t/h。整個(gè)裝置形成氣氨吸收,濃氨水精餾,冷凝液氨的循環(huán)系統(tǒng),為用戶提供冷量。由精餾塔出來(lái)的氨水,經(jīng)(立式)膜式再沸器,蒸出氣氨及稀氨水混合液,返回到精餾塔。蒸出的氣氨經(jīng)塔頂回流冷凝器,進(jìn)入氨冷凝器(E2504A~D),冷凝為液氨,進(jìn)入液氨貯槽,然后液氨經(jīng)過(guò)冷器換熱,℃送到用戶。其吸收反應(yīng)熱由冷卻水帶出。甲醇裝卸棧臺(tái)共設(shè)有12臺(tái)火車鶴管和6臺(tái)汽車鶴管,根據(jù)精甲醇泵(P9101A,B)的能力,至少有三臺(tái)槽車同時(shí)裝料。精甲醇貯槽為兩臺(tái)10000m3的固定頂貯罐,貯存量按15天產(chǎn)量計(jì)。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,由廢水泵(P8007A,B)送到生化處理裝置。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(lái)調(diào)節(jié)粗甲醇溶液的PH值。常壓精餾塔(T8003)頂部排出精甲醇?xì)猓ǎ?7℃),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(jì)量槽(V8007A,B)內(nèi)貯存。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。圖7 合成工藝流程 甲醇精餾工藝流程來(lái)自甲醇合成裝置的粗甲醇(40℃,),通過(guò)預(yù)塔進(jìn)料泵(P8002A,B),經(jīng)粗甲醇預(yù)熱器加熱至65℃,進(jìn)入預(yù)精餾塔(T8001),預(yù)塔再沸器(E8004),低沸點(diǎn)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(guò)預(yù)塔回流泵(P8003A,B)作為該塔回流液。合格的鍋爐給水來(lái)自變換裝置;循環(huán)冷卻水來(lái)自界區(qū)外部。從甲醇分離器(V7002)出來(lái)的循環(huán)氣在加壓前排放一部分弛放氣,以保持整個(gè)循環(huán)回路惰性氣體恒定。分離出的粗甲醇進(jìn)入甲醇膨脹槽(V7003)。副產(chǎn)蒸汽確保了甲醇合成塔內(nèi)反應(yīng)趨于恒定,且反應(yīng)溫度也可通過(guò)副產(chǎn)蒸汽的壓力來(lái)調(diào)節(jié)。圖6 硫回收工藝流程 甲醇合成工藝流程來(lái)自脫碳裝置的新鮮氣(40℃,)與循環(huán)氣一起經(jīng)甲醇合成氣壓縮機(jī)(C7001),經(jīng)過(guò)入塔氣預(yù)熱器(E7001)加熱到225℃,進(jìn)入甲醇合成塔(R7001)內(nèi),甲醇合成氣在催化劑作用下發(fā)生如下反應(yīng):CO+2H2 =CH3OH+QCO2 +3H2 =CH3OH+H2O+Q甲醇合成塔(R7001)為列管式等溫反應(yīng)器,管內(nèi)裝有XNC98型甲醇合成催化劑,管外為沸騰鍋爐水。受熱解析出H2S和CO2的NHD貧液與吸收塔(T6002)出來(lái)的富液換熱、循環(huán)水冷卻、氨冷器冷卻降溫到0℃進(jìn)入吸收塔(T6002)再去進(jìn)行吸收。再生塔下部用蒸汽煮沸器(E6017)加熱,使富液中的H2S和CO2受熱解析。急冷塔(T6001)底的急冷水用急冷水循環(huán)泵(P6011A,B)加壓打入急冷水冷卻器(E6016)冷卻到36℃進(jìn)入急冷塔上部,自上而下冷卻從急冷塔下部而來(lái)的氣體。配入一定量氫氣的Claus尾氣經(jīng)過(guò)加氫預(yù)熱器(E6003)預(yù)熱至300℃進(jìn)入加氫反應(yīng)器(R6002)反應(yīng),將除H2S以外的硫化物幾乎全部轉(zhuǎn)化為H2S,反應(yīng)器出口氣體進(jìn)入蒸汽發(fā)生器(E6008)冷卻至160℃,再進(jìn)入急冷塔(T6001)冷卻到36℃。三級(jí)冷凝器(E6007)出口氣體進(jìn)入尾氣分液罐(V6005)進(jìn)一步分離出氣體中夾帶的液硫,從尾氣分液罐(V6005)頂部出來(lái)的就是Claus尾氣。其中主要反應(yīng):2H2S+SO2 →3/2S2 +2H2O+Q反應(yīng)后的氣體進(jìn)入二級(jí)冷凝器(E6006),冷卻到150℃分離出液硫,(G)的低壓蒸汽。爐膛內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下:H2S+3/2O2 →SO2 +H2O+Q1H2S+1/2SO2 →H2O+3/4S2 +Q2燃燒后從爐內(nèi)出來(lái)的混合氣分成三股,一股去一級(jí)高溫?fù)胶祥y(
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