年產(chǎn)30萬噸甲醇工藝設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2025-08-12 06:54本頁(yè)面
【正文】 ，可以副產(chǎn)蒸汽，床層內(nèi)溫差很小，接近最佳溫度操作曲線。（2）操作壓力壓力是甲醇合成反應(yīng)過程的重要工藝條件之一。操作壓力的選用與催化劑的活性有關(guān)。至較高的壓力和溫度下，一氧化碳和氫生成甲烷、異丁醇等副產(chǎn)物，這些副反應(yīng)的反應(yīng)熱高于甲醇合成反應(yīng)，使床層溫度提高，副反應(yīng)加速，如果不及時(shí)控制，會(huì)造成溫度猛升而損壞催化劑。設(shè)采用的是低壓法（）合成甲醇。由于新鮮氣中（H2CO2）/(CO+CO2)略大于2，而反應(yīng)過程中氫與一氧化碳、二氧化碳的化學(xué)計(jì)量比分別為2:1和3:1，因此循環(huán)氣中（H2CO2）/(CO+CO2)遠(yuǎn)大于2。甲醇合成過程中，需要一定的二氧化碳存在以保持催化劑的高活性。但是過高的二氧化碳含量會(huì)降低合成系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，粗甲醇含水增加，增加精餾系統(tǒng)的負(fù)荷和能耗。（4）空速：空速不僅是一個(gè)和合成回路氣體循環(huán)量相關(guān)聯(lián)的工藝控制參數(shù)，也是一個(gè)影響綜合經(jīng)濟(jì)效益的變量?？账龠^低，結(jié)炭等副反應(yīng)加劇，空速過高，系統(tǒng)阻力加大或合成系統(tǒng)投資加大，能耗增加，催化劑的更換周期縮短。XCN98的空速要求為6000～15000h1，本設(shè)計(jì)空速定為12000 h1。所得產(chǎn)品除甲醇為，還有水、醚、醛、酮、酯、烷烴、有機(jī)酸等幾十種有機(jī)雜質(zhì)。甲醇的純度直接影響下游產(chǎn)品的質(zhì)量、消耗、安全生產(chǎn)及生產(chǎn)過程中所用的催化劑的壽命。（一）精餾工藝和精餾塔的選擇［10］甲醇精餾按工藝主要分為三種：雙塔精餾工藝技術(shù)、帶有高錳酸鉀反應(yīng)的精餾工藝技術(shù)和三塔精餾工藝技術(shù)。其在聯(lián)醇裝置中得到了迅速推廣。粗甲醇生產(chǎn)中的副反應(yīng)減少和雜質(zhì)的降低，此工藝流程己經(jīng)很少采用。近年來在大、中型企業(yè)中得到了推廣和應(yīng)用。隨著生產(chǎn)的強(qiáng)化，不僅消耗大幅度上升，而且殘液中的甲醇含量也大大超過了工藝指標(biāo)。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(jì)的。在該溫度下，幾乎所有的低沸點(diǎn)餾分都為氣相，不造成冷凝回流。作為一般要求的精甲醇經(jīng)加壓精餾塔后就可以達(dá)到合格的質(zhì)量。生產(chǎn)中加壓塔和常壓塔同時(shí)采出精甲醇，常壓塔的再沸器熱量由加壓塔的塔頂氣提供，不需要外加熱源。因此，該工藝技術(shù)生產(chǎn)能力大，節(jié)能效果顯著，特別適合較大規(guī)模的精甲醇生產(chǎn)。這樣，在同等的生產(chǎn)條件下，降低了主精餾塔的負(fù)荷，并目常壓塔利用加壓塔塔頂?shù)恼羝淠裏嶙鳛榧訜嵩?，所以三塔精餾既節(jié)約蒸汽，又節(jié)省冷卻水。（3）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(jī)雜質(zhì)相對(duì)較少。（5）操作方面：由于雙塔精餾具有流程簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定的特點(diǎn)，所以在操作上較三塔精餾要方便簡(jiǎn)單。隨著三塔精餾生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，能耗還有進(jìn)一步下降的空間。本設(shè)計(jì)中甲醇產(chǎn)量為30萬t/a，遠(yuǎn)大于5萬t/a，綜合考慮各項(xiàng)因素，所以設(shè)計(jì)采用三塔精餾工藝。五、合成工藝流程的選擇及計(jì)算（一）甲醇合成工藝流程來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。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)溫度也可通過副產(chǎn)蒸汽的壓力來調(diào)節(jié)。分離出的粗甲醇進(jìn)入甲醇膨脹槽（V7003）。從甲醇分離器（V7002）出來的循環(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。合格的鍋爐給水來自變換裝置；循環(huán)冷卻水來自界區(qū)外部。圖4 合成工藝流程六、物料衡算（一）合成塔中發(fā)生的反應(yīng):主反應(yīng)： CO+2H2=CH3OH ①CO2+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工業(yè)生產(chǎn)中測(cè)得低壓時(shí)， m3（標(biāo)態(tài)）的甲烷， kmol/h 。由反應(yīng)③、 ④ 、 ⑤、 ⑥得出反應(yīng) ⑥、⑦生成的水分為： －－－3－8 = kmol/h 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5%，所以計(jì)算中忽略反應(yīng)②。1．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2 1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 kmol/h CO = = CO2 = = N2 = = Ar = = CH4 = = m3/h （二）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 =（+++++）= = kmol/h = m3/h（三）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：表3 新鮮氣組成組分單位 CO CO2 H2 N2 Ar CH4氣量m3/h + + %G +%G +%G + %G +%G新鮮氣m3/h+ 新鮮氣中惰性氣體（N2 + Ar）%
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