【正文】 CH4 N2 CH3OH (CH3)2O H2O C4H9OH 合計(jì) 粗甲醇貯槽物料衡算甲醇合成工段生成的粗甲醇?jí)毫芨?，因此首先在粗甲醇貯槽內(nèi)進(jìn)行泄壓，使粗甲醇恢復(fù)到常壓，然后進(jìn)入精餾工段。合成塔入口氣體等于新鮮氣的量加上循環(huán)氣的量，由表27和表210得到表211如下：表211 合成塔入塔氣流量及組成組 分 CO H2 CO2 CH4 N2 CH3OH (CH3)2O H2O 合計(jì) kg/h Wt% kmol/h mol% 計(jì)算示例，以一氧化碳為例，合成塔入塔氣中一氧化碳的量等于新鮮氣中一氧化碳的量加上循環(huán)氣中一氧化碳的量，其摩爾流量為： + = kmol/h質(zhì)量流量為： + = kg/h合成塔入塔氣總摩爾流量： + = kmol/h合成塔入塔氣總質(zhì)量流量： + = kg/h則一氧化碳的摩爾含量為： () 100% = %一氧化碳的摩爾含量為： ( / ) 100% = %合成塔出塔氣體流量等于循環(huán)氣的量加弛放氣的量加粗甲醇的量再加粗甲醇中的溶氣量，由表2表2表29及表210可得合成塔出塔氣體流量及組成，見表212：表212 合成塔出塔氣體流量及組成組 分 kg/h Wt% kmol/h mol%CO H2 CO2 CH4 N2 CH3OH (CH3)2O H2O C4H9OH 合計(jì) 計(jì)算示例，以一氧化碳為例，合成塔出塔氣中一氧化碳的量等于循環(huán)氣、弛放氣、粗甲醇及粗甲醇溶氣之中一氧化碳之和，故其摩爾流量為： + + 0 + = kmol/h一氧化碳的質(zhì)量流量為： + + 0 + = kg/h出塔氣總摩爾流量為： + + + = kmol/h 出塔氣總質(zhì)量流量為： + + + = k/h則一氧化碳的摩爾含量為：() 100% = %一氧化碳的質(zhì)量含量為： () 100% = %甲醇分離器出口的氣體由循環(huán)氣和弛放氣兩部分組成，循環(huán)氣進(jìn)入循環(huán)壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮循環(huán)利用，弛放氣則進(jìn)行放空。由計(jì)算得到的新鮮氣的量及給定的新鮮氣的組成，可求得新鮮氣的流量，列于表27中：表27新鮮氣的流量及組成組 分 CO H2 CO2 CH4 N2 合計(jì) kg/h Wt% kmol/h mol% 計(jì)算示例：以一氧化碳為例，新鮮氣的流量VF = ,一氧化碳的含量ck = %，則一氧化碳的摩爾流量為 % = kmol/h，質(zhì)量流量為 28 = kmol/h。將相關(guān)數(shù)據(jù)帶入到上述八個(gè)式子進(jìn)行核算，結(jié)果發(fā)現(xiàn)等式兩端誤差小于3%。 物料平衡關(guān)系式根據(jù)上述反應(yīng)方程式可以推出以下平衡關(guān)系式：CO的平衡：VFCF + Ku= KCK + CP + L + 2A + M + 4I （21）CO2的平衡：VFKF = VKKK + KP + Ku （22）H2的平衡：VFhF = VKhK + HP + 2L + 4A + 3M + 8I + Ku （23）CH4的平衡：VFmF + M = VKmK + MP （24）N2的平衡：VFnF = VKnK + NP （25）H2O的平衡：W=A+M+3I+Ku （26）上述六個(gè)方程共有八個(gè)未知數(shù)，即VF、VK、nK、mK、M、Ku、CP、hK。 合成工段物料衡算 設(shè)計(jì)條件及參數(shù)已知年產(chǎn)40000噸粗甲醇，每年以330個(gè)工作日計(jì)。第二章 合成工段工藝計(jì)算 本次設(shè)計(jì)任務(wù)是年產(chǎn)4萬噸粗甲醇合成、精餾工段工藝設(shè)計(jì)，采用的工藝為德國(guó)魯奇公司1971年開發(fā)的Lurgi低壓甲醇合成工藝，—，溫度為230—290℃，新鮮氣與循環(huán)氣的比例為1:5。自然, 雙效法三塔流程投資較多, 以年產(chǎn)10萬噸精甲醇規(guī)模計(jì)算, 雙塔單效法投資為100, 則三塔雙效法為113，但由于能耗下降，前者的操作費(fèi)用為100, 后者僅為64。這一過程稱為雙效法, 較雙塔流程（單效法）可節(jié)約熱能40%左右。該流顯著的特點(diǎn)是節(jié)能，在粗甲醇精餾系統(tǒng), 一般流程都考慮廢熱的回收利用, 如采用蒸汽冷凝水或殘液等來加熱粗甲醇。產(chǎn)品精甲醇部分來自第一主精餾塔頂冷凝液，另一部分采自第二主精餾塔塔頂冷凝液。第一精餾塔底部排出的甲醇水溶液利用壓差進(jìn)入第二主精餾塔加料口，在此脫除水及高級(jí)醇等雜質(zhì)。這樣不僅節(jié)省了加熱蒸汽而且也節(jié)省了冷卻用水，有效地利用了能量。 三塔流程 精餾過程的能耗很大且熱能利用率很低，故精餾工序的節(jié)能有許多潛力可挖。主精餾塔主要除去重組分，包括乙醇、水以及高級(jí)醇，同時(shí)獲得產(chǎn)品精甲醇。經(jīng)過冷凝，大部分水分和甲醇回流入塔，同時(shí)從冷凝器抽一小部分冷凝液以減少揮發(fā)性較低的輕組分。預(yù)精餾塔用以分離輕組分和溶解的氣體如HCO、CO2等。雙塔流程是最為普遍采用的甲醇精餾方式。如果產(chǎn)品為燃料級(jí)甲醇時(shí)可采用較簡(jiǎn)單的單塔流程，如果要想獲得質(zhì)量較高的甲醇時(shí)常采用雙塔流程，從節(jié)能的觀點(diǎn)出發(fā)還可采用三塔流程。由此可見，部分氣化和部分冷凝，都使氣液相的組成發(fā)生變化，多次部分氣化和多次部分冷凝同時(shí)進(jìn)行，就可以將混合物分離為純的或比較純的組分。這樣經(jīng)過一次部分氣化和部分冷凝，使混合液通過各組分濃度的改變得到了初步分離。這就改變了氣液兩相的組成。 甲醇精餾工藝流程簡(jiǎn)介 精餾的原理 將液體混合物進(jìn)行多次部分氣化，同時(shí)又把產(chǎn)生的蒸氣多次部分冷凝，使混合物分離為所要求組分的操作過程稱為精餾。未反應(yīng)完的氣體由分離器頂部排出，經(jīng)循環(huán)透平壓縮機(jī)壓縮升壓后與新鮮原料氣一起進(jìn)入甲醇合成器。反應(yīng)后的氣體溫度較高，與新鮮原料氣換熱后溫度降到約7095℃，其中的甲醇還以氣體的形式存在，因此需要進(jìn)一步冷凝。甲醇合成反應(yīng)是可逆放熱反應(yīng)，低溫有利于反應(yīng)向合成方向進(jìn)行，而且溫度過高會(huì)使催化劑失活，因此需要即使將反應(yīng)熱移出合成塔。由于合成塔出口溫度較進(jìn)口溫度相差較高，因此可用合成塔出口氣加熱原料氣，使其溫度上升至合成溫度，這樣既節(jié)省了能源又合理利用了熱量。本次合成工藝選用Lurgi工藝，合成壓力為5MPa，合成氣進(jìn)合成塔溫度220℃，反應(yīng)溫度270℃，出口溫度為250℃。但是，該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造較困難，而且裝卸催化劑也不方便，這是它的缺點(diǎn)。該反應(yīng)器單位體積催化劑床層的換熱面積較大，熱能利用合理，產(chǎn)生的這些蒸汽首先用于驅(qū)動(dòng)新鮮原料氣及循環(huán)氣透平壓縮機(jī)，然后將出來的低壓蒸汽送至精餾工段作為精餾塔塔釜再沸器的加熱熱源，106KJ。原料氣與反應(yīng)后的氣體換熱后溫度上升到220℃左右進(jìn)入反應(yīng)器反應(yīng)放出的熱量經(jīng)管壁傳給管間的沸騰水，產(chǎn)生4MPa的飽和蒸汽。本次設(shè)計(jì)所用的合成工藝為L(zhǎng)urgi甲醇合成工藝，該工藝所用的合成器為管束型副產(chǎn)蒸汽的合成反應(yīng)器，被稱為L(zhǎng)urgi管殼式甲醇合成反應(yīng)器。外筒是一個(gè)高壓容器，一般由多層鋼板卷焊而成繞帶統(tǒng)制而成。由于甲醇合成反應(yīng)是一個(gè)可逆的放熱反應(yīng)，反應(yīng)熱效應(yīng)大，為使反應(yīng)始終處于較高的速度下，必須及時(shí)移走這些熱量，因此，按不同的移熱方法，可分為冷管型連續(xù)換熱式和冷激型多段換熱式兩大類；按反應(yīng)氣流動(dòng)的方式有軸向和徑向，或者二者兼有的混合型。甲醇合成的主要設(shè)備有甲醇合成塔、水冷卻器、甲醇分離器、濾油器、循環(huán)壓縮機(jī)。還有第二、第三代煤氣化爐的爐型主要有德士古(Texaco)及謝爾柯柏斯(SheIIKoppers)等。國(guó)內(nèi)用煤與焦炭制甲醇的煤氣化一般都沿用固定床間歇?dú)饣?，煤氣爐沿用UGI爐。氣化所得可燃性氣體通稱煤氣，是制造甲醇的切始原料氣。用煤和焦炭制甲醇的工藝路線包括燃料的氣化、氣體的脫硫、變換、脫碳及甲醇合成。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。濕法脫硫可分為物理吸收法、化學(xué)吸收法與直接氧化法三類。氣體脫硫方法可分為兩類：一類是干法脫硫，一類是濕法脫硫。間歇?dú)饣ㄒ钥諝?、蒸汽為氣化劑，將吹風(fēng)、制氣階段分開進(jìn)行；連續(xù)氣化以氧氣、蒸汽為氣化劑，過程連續(xù)進(jìn)行。轉(zhuǎn)化爐設(shè)置有輻射室與對(duì)流室，在高溫、催化劑存在下進(jìn)行烴類蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)。天然氣、石腦油、重油、煤及其加工產(chǎn)品(焦炭、焦滬煤氣)、乙炔尾氣等均可作為生產(chǎn)甲醇的原料。但它具有上述優(yōu)點(diǎn)，國(guó)外在這方面的研究一直沒有中斷，應(yīng)該是—種很有工業(yè)前途的制取甲醇的方法。甲烷部分氧化法可以生產(chǎn)甲醇，這種制甲醇的方法工藝流程簡(jiǎn)單，建設(shè)投資節(jié)省。 甲醇合成 甲醇合成方法及設(shè)備簡(jiǎn)介生產(chǎn)甲醇的方法有多種，早期用木材或木質(zhì)素干餾法制甲醇的方法，今大在工業(yè)上已經(jīng)被淘汰了。甲醇汽油如果作為車用燃料比其他替代能源都有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榧状计褪且环N液體燃料，好多特性和汽油雷同，但比汽油更安全、更環(huán)保、更節(jié)能。煤基醇醚燃料更具有大規(guī)模、基地化推廣的現(xiàn)實(shí)性，是最實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的選擇。另一方面，甲醇汽油的生產(chǎn)成本低，甲醇汽油價(jià)格更為優(yōu)惠，從普通百姓的角度講，更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。甲醇汽油是符合我國(guó)國(guó)情的替代能源之一，不僅符合國(guó)家節(jié)能減排政策的要求，而且因甲醇汽油可部分替代石油，在一定程度上相當(dāng)于擴(kuò)大了我國(guó)石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備。 甲醇的發(fā)展前景甲醇作為最有希望代替汽油的并且將成為21世紀(jì)有競(jìng)爭(zhēng)力的可選清潔燃料，具有巨大的發(fā)展前景。2007年下半年甲醇出口激增。據(jù)報(bào)導(dǎo)，2000～%，2007年我國(guó)共有甲醇生產(chǎn)企業(yè)177家，總規(guī)模已突破1600萬噸/年，2010年總產(chǎn)能達(dá)到3000萬噸/年。 我國(guó)甲醇生產(chǎn)以煤為主要原料，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不盡合理，裝置規(guī)模偏小，企業(yè)數(shù)目過多，原料路線和工藝技術(shù)五花八門。近年來，我國(guó)甲醇市場(chǎng)非?；鸨杭状純r(jià)格持續(xù)高位，甲醇生產(chǎn)裝置開工率不斷提高，各地甲醇新建項(xiàng)目陸續(xù)開工。但如果只沿用落后技術(shù)，把煤直接燃燒用于發(fā)電和其它工業(yè)目的，不斷擴(kuò)大低效、高污染應(yīng)用技術(shù)中煤的用量，則同樣是難以為繼的，同時(shí)對(duì)環(huán)境的威脅將是難以估量的。目前，人類己面臨著石油及天然氣這一寶貴的化石能源的不斷枯竭，按照經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的要求，必須更加合理有效地利用資源。第一章 概 述 甲醇發(fā)展現(xiàn)狀隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，我國(guó)能源生產(chǎn)總量和需求總量都在不斷增長(zhǎng)。在粗甲醇的精制過程中，我國(guó)大多數(shù)甲醇生產(chǎn)還采用雙塔流程，它的缺點(diǎn)是甲醇純度不高，熱量利用率較低；三塔流程雖然設(shè)備投資較高，但它克服了雙塔流程的一些缺點(diǎn)，從經(jīng)濟(jì)和環(huán)保角度綜合考慮我們應(yīng)該向三塔流程發(fā)展。所以迫切要求對(duì)甲醇合成過程進(jìn)行優(yōu)化操作和控制。因此，合成甲醇的研究越來越引起人們的重視了。 Focus Online德語朗讀顯示對(duì)應(yīng)的拉丁字符的拼音目 錄前 言 1第一章 概 述 2 甲醇發(fā)展現(xiàn)狀 2 甲醇的發(fā)展前景 2 甲醇合成 3 甲醇合成方法及設(shè)備簡(jiǎn)介 3 甲醇合成工藝流程簡(jiǎn)介 5 甲醇精餾工藝流程簡(jiǎn)介 6 精餾的原理 6 精餾工藝流程 6第二章 合成工段工藝計(jì)算 9 合成工段物料衡算 9