年產(chǎn)20萬(wàn)噸甲醇精餾工藝的設(shè)計(jì)說(shuō)明-文庫(kù)吧資料
2025-06-23 02:38本頁(yè)面
【正文】 圖22 粗甲醇精餾物流圖 甲醇生產(chǎn)的能量平衡計(jì)算 合成塔能量計(jì)算已知：合成塔入塔氣為220 ℃，出塔氣為250 ℃，熱損失以5%計(jì)，殼層走4MPa的沸水。塔頂： 塔釜：甲醇 水 NaOH 高沸物 kg/h： 總出料：由以上計(jì)算。A. 加壓塔。預(yù)后粗甲醇： kg/h常壓塔。粗甲醇含水： 堿液帶水： kg/h 補(bǔ)加軟水： kg/h 合計(jì)： ： kg/h ： kg/h由以上計(jì)算列表214。表213 預(yù)塔進(jìn)料及組成物料量：kg/hCH3OHH2ONaOH(CH3)2OC4H9OH合計(jì)粗甲醇?jí)A液軟水合計(jì) (2).出料 。則消耗純NaOH：換成8%為：= kg/h ：據(jù)資料記載。表18 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 甲醇合成塔分離器貯 罐冷 凝根椐計(jì)算結(jié)果，可畫出甲醇生產(chǎn)物流圖，如：圖21 甲醇生產(chǎn)物流圖 粗甲醇精餾的物料平衡計(jì)算 A 預(yù)塔的物料平衡(1).進(jìn)料：。 新鮮氣和弛放氣氣量的確定CO的各項(xiàng)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(xiàng)消耗總和，由此可得新鮮氣體中各氣體流量，如下表：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(guò)程中惰性氣體的量保持不變，（N2 + Ar）=+%G，則 +=（+%G）/%解得 G=， m3/h由弛放氣的組成可得出下表氣體CH3OHH2COCO2N2ArCH4組成%%%%%%%氣量m3/h表14 新鮮氣組成氣體CH3OHH2COCO2N2ArCH4組成%%%%%%%氣量m3/h 循環(huán)氣氣量的確定G1 =G 3+G4+G5+G6－G7－G8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)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= ++%= m3/hG6= +++++++++= m3/hG7=++++%3= m3/hG8=+++++++++= m3/h%，則 （G4%+%++）/ G1=解得G4= 表15 循環(huán)氣組成氣體 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4組成 % % % % % % %氣量m3/h 循環(huán)比，CO及 CO2單程轉(zhuǎn)化率的確定循環(huán)比R= G4/G 3 =CO單程轉(zhuǎn)化率：(+)/(+)= 即 %CO2單程轉(zhuǎn)化率：(+)= 即 % 入塔氣和出塔氣組成G1 =G 3+G4+G5+G6－G7－G8=G2= G3+G4 =表16 入塔氣組成氣體 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4組成 % % % % % % %氣 m3/h 量 kmol/h 表17 出塔氣組成氣體 H 2 CO CO2 N2 Ar CH3OH組成 % % % % % %氣m3/h 量 kmol/h 氣體 CH4 （CH3O）2 C4H9OH C18H18 H2O 組成 % % % % % 氣m3/h 量 kmol/h 計(jì)算過(guò)程: 入塔氣CO=循環(huán)氣中CO+新鮮氣中CO+= m3/h同理可得其他氣體氣量。忽略原料氣帶入份，根據(jù)②、③、④得反應(yīng)⑤生成的水的量為：= k mol/h。 甲醇生產(chǎn)的物料平衡計(jì)算 合成塔物料平衡計(jì)算已知：年產(chǎn)200000噸精甲醇，每年以330個(gè)工作日計(jì)。即吸附控制。 當(dāng)合成氣中有CO2時(shí)，也可合成甲醇。 本設(shè)計(jì)的主要方法及原理 造氣工段：使用二步法造氣 CH4+H2O(氣)→CO+ kJ/mol CH4+O2→CO2+2H2+ kJ/mol CH4+O2→CO+2H2+ kJ/mol CH4+2O2→CO2+2H2O+ kJ/mol 合成工段：5MPa下銅基催化劑作用下發(fā)生一系列反應(yīng) 主反應(yīng) ： CO+2H2→CH3OH+ kJ/kmol副反應(yīng)： 2CO+4H2→(CH3O)2+H2O+ kJ/kmol CO+3H2→CH4+ H2O+ kJ/kmol 4CO+8H2→C4H9OH+3H2O+ kJ/kmol(A) CO+H2→CO + kJ/kmol除（A）外，副反應(yīng)的發(fā)生，都增大了CO的消耗量，降低了產(chǎn)率，故應(yīng)盡量減少副反應(yīng)。甲醇作為重要原料在敵百蟲、甲基對(duì)硫磷和多菌靈等農(nóng)藥生產(chǎn)中，在醫(yī)藥、染料、塑料和合成纖維等工業(yè)中都有著重要的地位。我國(guó)政府已充分認(rèn)識(shí)到發(fā)展車用替代燃料的重要性，并開展了這方面的工作。作為替代燃料：近幾年，汽車工業(yè)在我國(guó)獲得了飛速發(fā)展，隨之帶來(lái)能源供應(yīng)問(wèn)題。以甲醇為中間體的煤基化學(xué)品深加工產(chǎn)業(yè)：從甲醇出發(fā)生產(chǎn)煤基化學(xué)品是未來(lái)C1化工發(fā)展的重要方向。目前甲醇的深加工產(chǎn)品已達(dá)120多種，我國(guó)以甲醇為原料的一次加工產(chǎn)品已有近30種。這部分空氣作為燃料，大部分氣體進(jìn)入透平壓縮機(jī)加壓返回合成塔，合成塔副產(chǎn)的蒸汽及外部補(bǔ)充的高壓蒸汽一起進(jìn)入過(guò)熱器加熱到50 ℃，帶動(dòng)透平壓縮機(jī)，透平后的低壓蒸汽作為甲醇精餾工段所需熱源。合成塔水冷器甲醇分離塔循環(huán)器甲醇的合成是可逆放熱反應(yīng)，為使反應(yīng)達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)迅速移走反應(yīng)熱，本設(shè)計(jì)采用Lurgi管殼式反應(yīng)器，管程走反應(yīng)氣，殼程走4MPa的沸騰水粗甲醇 馳放氣 圖11 合成合序配置原則甲醇合成的工藝流程（圖①）這個(gè)流程是德國(guó)Lurgi公司開發(fā)的甲醇合成工藝，流程采用管殼式反應(yīng)器，催化劑裝在管內(nèi)，反應(yīng)熱由管間沸騰水放走，并副產(chǎn)高壓蒸汽， MPa (以1：5的比例混合) 循環(huán)，混合氣體在進(jìn)反應(yīng)器前先與反應(yīng)后氣體換熱，升溫到220 ℃左右，然后進(jìn)入管殼式反應(yīng)器反應(yīng)，反應(yīng)熱傳給殼程中的水，產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入汽包，出塔氣溫度約為 250 ℃，含甲醇7%左右，經(jīng)過(guò)換熱冷卻到40 ℃，冷凝的粗甲醇經(jīng)分離器分離。
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