年產(chǎn)30萬噸甲醇工藝設(shè)計-文庫吧資料
2025-07-01 06:54本頁面
【正文】 器的加熱氣體的溫度的確定 假設(shè)出換熱器的加熱氣體各組分熱容與出塔時相同，則出口溫度為 ℃ 八、設(shè)備的選型和計算 （一）主要設(shè)備甲醇合成塔的設(shè)計計算和選型［14］ 1．傳熱面積的確定 傳熱溫差為10℃，（m2.℃）。則反應(yīng)⑦ kmol/h， m3/h的水和一氧化碳。由于甲醇入塔氣中水含量很少，忽略入塔氣帶入的水。汽包（V7001）排污，經(jīng)排污膨脹槽（V7006）膨脹減壓后就地排放。弛放氣減壓后去燃?xì)獍l(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)。甲醇分離器（V7002）分離出的混合氣與新鮮氣按一定比例混合后升壓送至甲醇合成塔（R7001）繼續(xù)進行合成反應(yīng)。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。反應(yīng)放出大量的熱，通過列管管壁傳給鍋爐水，產(chǎn)生大量中壓蒸汽（），減壓后送至蒸汽管網(wǎng)。 四、生產(chǎn)工藝參數(shù)預(yù)塔：入塔溫度65℃，塔頂放空溫度40℃，預(yù)精餾后甲醇pH值宜控制在8 ；加壓塔：，溫度125℃， ，溫度122℃，常壓塔：，溫度67℃。而雙塔精餾技術(shù)僅在生產(chǎn)規(guī)模低于5萬t/ a時具有一定得優(yōu)勢。表1 雙塔精餾與三塔精餾的投資與操作費用比較表［13］雙塔精餾三塔精餾生產(chǎn)規(guī)模t/a0505投 資010010013123129操作費用0100100466771能 耗0010010060注：投資、操作費用、能耗為相對數(shù)通過上述比較可知，雖然三塔精餾技術(shù)的一次性投入要比雙塔精餾高出20%~30%，但是從能源消耗、精甲醇質(zhì)量上都要優(yōu)于雙塔精餾，特別是能耗低的優(yōu)點十分突出。（4）設(shè)備投資：三塔精餾的流程較雙塔精餾流程要復(fù)雜，所以在投資方面，同等規(guī)模三塔精的設(shè)備投資要比雙塔精餾高出20%～30%。（2）蒸汽消耗：在消耗方面，由于常壓塔加壓塔的蒸汽冷凝熱作為加熱源，所以三塔精餾的蒸汽消耗相比雙塔精餾要低。圖3 三塔工藝流程1 預(yù)精餾塔 2加壓精餾塔 3 常壓精餾塔4. 雙塔與三塔精餾技術(shù)比較[12] （1）工藝流程：三塔精餾與雙塔精餾在流程上的區(qū)別在于三塔精餾采用了2臺主精餾塔(其中1臺是加壓塔)和1臺常壓塔，較雙塔流程多1臺加壓塔。粗甲醇預(yù)熱器的熱量由精甲醇提供，也不需要外供熱量。如作為特殊需要，則再經(jīng)過常壓精餾塔的進一步提純。脫除低沸點組分后，采用加壓精餾的方法，提高甲醇?xì)怏w分壓與沸點，減少甲醇的氣相揮發(fā)，從而提高了甲醇的收率。預(yù)精餾塔后的冷凝器采用一級冷凝，用以脫除二甲醚等低沸點的雜質(zhì)，控制冷凝器氣體出口溫度在一定范圍內(nèi)。對企業(yè)的達標(biāo)排放構(gòu)成了較大的威脅。1．三塔精餾工藝［11］近年來，許多企業(yè)原有甲醇雙塔精餾裝置己不能滿足企業(yè)的需要。三塔精餾工藝技術(shù)是為減少甲醇在精餾中的損耗和提高熱利用率，而開發(fā)的一種先進、高效和能耗較低的工藝流程。帶有高錳酸鉀反應(yīng)的精餾工藝技術(shù)僅在單醇生產(chǎn)中用鋅鉻為催化劑的產(chǎn)品中有應(yīng)用。雙塔精餾工藝技術(shù)由于具有投資少、建設(shè)周期短、操作簡單等優(yōu)點，被我國眾多中、小甲醇生產(chǎn)企業(yè)所采用。所以粗甲醇，必須提純。由于甲醇作為有機化工的基礎(chǔ)原料，用它加工的鏟平種類很多，因此對甲醇的純度均有一定的要求。三、粗甲醇的精餾［9］在甲醇合成時，因合成條件如壓力、溫度、合成氣組成及催化劑性能等因素的影響，在產(chǎn)生甲醇反應(yīng)的同時，還伴隨著一系列的副反應(yīng)?？账俚倪x擇需要根據(jù)每一種催化劑的特性，在一個相對較小的范圍內(nèi)變化。甲醇合成過程中，首先甲醇合成塔內(nèi)的氣體空速必須滿足催化劑的使用要求，國產(chǎn)銅基催化劑，一般要求氣體空速在8000～20000h1之間。所以二氧化碳的含量應(yīng)該盡可能低一些，一般不超過5%。二氧化碳的存在可以降低反應(yīng)系統(tǒng)的熱效應(yīng)，這對維持床層溫度也是有利的。合成塔中氫氣過量，對減少副反應(yīng)是有利的。（3）氣體組成:對于甲醇合成原料氣，即合成工序的新鮮氣，應(yīng)維持f=（H2CO2）/(CO+CO2)=～，并保持一定的CO2。近年來普遍使用的銅基甲醇合成催化劑，其活性溫度范圍在200～300℃，有較高的活性，對于規(guī)模小于30萬噸/a的工廠，操作壓力一般可降為5Mpa左右；對于超大型的甲醇裝置，為了減少設(shè)備尺寸，合成系統(tǒng)的操作壓力可以升至10Mpa左右。早期的高壓法合成甲醇工藝采用的是鋅基催化劑，由于活性差，需要在高溫高壓下操作，其操作壓力為25～35Mpa，操作溫度350～420℃。甲醇合成反應(yīng)時分子數(shù)變少，因此增加壓力對反應(yīng)有利，由于壓力高，組分的分壓提高，因而催化劑的 生產(chǎn)強度也提高。設(shè)計中采用的甲醇合成催化劑為國產(chǎn)的銅系XCN98［5］，由它的性質(zhì)可知：適合使用的溫度范圍為200～290℃。例如副產(chǎn)蒸汽型等溫甲醇合成塔采用國產(chǎn)銅系催化劑，使用前期，可控制床層零點溫度230～240℃，熱點溫度260℃左右；后期，可控制床層零點溫度260～270℃，熱點溫度290℃。操作溫度的控制同樣是一個操作費用的控制問題，在設(shè)計中，需要延長催化劑的使用壽命，防止催化劑的迅速老化和活性衰減速度加快。設(shè)計中采用催化劑粒度為￠99mm。當(dāng)全氣量通過變換工序時，此時要求最終變換率不太高，必須保證足量的CO作為合成甲醇的原料；設(shè)計中采用的是部分氣量變換，其余氣量不經(jīng)過變換而直接去合成，這部分氣體可以調(diào)節(jié)變換后甲醇合成原料氣中CO的含量，所以通過的氣體變換率達90%以上?，F(xiàn)代甲醇裝置采用加壓變換可以節(jié)約壓縮合成氣的能量，并可充分利用變換氣中過剩蒸汽的能量。 （2）壓力 。設(shè)計中的變換爐（R2002）內(nèi)裝兩段耐硫變換觸媒，兩段間配有煤氣激冷管線，采用連續(xù)換熱式來降低溫度，控制溫度在393℃左右。1． 工藝條件的確定 （1）溫度 變換反應(yīng)是一個可逆放熱反應(yīng)，對應(yīng)于一定的組成和一個最佳溫度。 二、工藝流程的選擇（一）工藝流程設(shè)計圖1 低壓法制甲醇工藝流程 1－加熱爐；2－轉(zhuǎn)化爐；3－廢熱鍋爐；4－加熱器；5－脫硫器；6，12，17，21，24－水冷器；7－氣液分離器；8－合成氣壓縮機；9－循環(huán)氣壓縮機；10－甲醇合成塔；11，15－熱交換器 13－甲醇分離器； 14－粗甲醇中間槽；16－脫輕組分塔； 18－分離塔； 19，22－再沸塔； 20－甲醇精餾塔；23－CO2吸收塔首先是采用GSP氣化工藝將原料煤氣化為合成氣；然后通過變換和NHD［6］脫硫脫碳工藝將合成氣轉(zhuǎn)化為滿足甲醇合成條件的原料氣；第三步就是甲醇的合成，加溫到225℃后輸入列管式等溫反應(yīng)器，在XNC98型催化劑的作用下合成甲醇，生成的粗甲醇送入精餾塔精餾，得到精甲醇
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