【正文】 流程 由凈化裝置 NHD 脫硫脫碳工段及醋酸裝置來的氣氨 15℃ 022MPaA 進入本裝置經(jīng)過冷器 E2503 與出工段的液氨換熱升到 238℃進入吸收器 R2501ABR2502AB被由溶液熱交換器 E2502AB 來的稀氨水 47℃吸收為濃氨水 37℃其吸收反應(yīng)熱由冷卻水帶出 濃氨水由氨水泵 P2501AB 加壓經(jīng)溶液熱換熱器與來自精餾塔塔釜稀氨水140℃換熱升到 114℃進入精餾塔 T2501AB 中部進行精餾 蒸出的氣氨經(jīng)塔頂回流冷凝器進入 氨冷凝器 E2504A～ D 冷凝為液氨進入液氨貯槽然后液氨經(jīng)過冷器換熱過冷到 169℃送到用戶 來自 NHD脫硫工段的變換氣 182℃進入本工段再沸器 E2501AB后再經(jīng)冷凝液分離器 V2504AB 后返回到變換甲烷工段為精餾氨水提供熱源 由精餾塔出來的氨水經(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 稀氨水由塔底出來進入溶液熱交換器 整個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 來自合成凈化的循環(huán)水裝置的循環(huán)冷卻水分別進入吸收器冷凝器塔頂回流冷卻器分別移出氨的反應(yīng)熱和冷凝熱 4 工藝計算 41 物料 衡算 段 工廠設(shè)計為年產(chǎn)精甲醇 20 萬噸開工時間為每年 330 天采用連續(xù)操作則每小時精甲醇的產(chǎn)量為 2525 噸即 2525 th 精餾工段 通過三塔高效精餾工藝精甲醇的純度可達到 999 符合精甲醇國家一級標準三塔精餾工藝中甲醇的收率達 97 則入預(yù)精餾塔的粗甲醇中甲醇量 2525 097 2603th 由粗甲醇的組成通過計算可得下表 表 6 粗甲醇組成 組分 百分比 產(chǎn)量 甲醇 9340 81350kmolh 即 1822240m3h 二甲醚 042 253 kmolh 即 5700 m3h 高級醇以異丁醇計 026 098kmolh 即 2194 m3h 高級烷烴以辛烷計 032 078kmolh 即 1752m3h 水 56 8672kmolh 即 194236m3h 粗甲醇 100 2887th 注設(shè)計中的體積都為標準狀態(tài)下 計算方法 粗甲醇 2603 09340 2787 th 二甲醚 2787 042 11705 kgh 即 253 kmolh 5700 m3h 高級醇以異丁醇計 2787 026 7248kgh 即 098kmolh 2194m3h 高級烷烴以辛烷計 2787 032 8922 kgh 即 078kmolh1752m3h 水 2787 56 156128 kgh 即 8672kmolh194236m3h 圖 10 合成物料流程圖 段 1 合成塔中發(fā)生的反應(yīng) 主反應(yīng) CO2H2 CH3OH 1 CO23H2 CH3OH H2O 2 副反應(yīng) 2CO4H2 CH3O2H2O 3 CO3H2 CH4H2O 4 4CO8H2 C4H9OH3H2O 5 8CO17H2 C18H188H2O 6 CO2H2 COH2O 7 2 工業(yè)生產(chǎn)中測得低壓時每生產(chǎn)一噸粗甲醇就會產(chǎn)生 152 m3 標態(tài)的甲烷即設(shè)計中 每小時甲烷產(chǎn)量為 190 kmolh 4238m3h 由于甲醇入塔氣中水含量很少忽略入塔氣帶入的水由反應(yīng) 3456得出反應(yīng) 27生成的水分為 8672－ 190－ 254－ 098 3－ 078 8 7306 kmolh 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所以計算中忽略反應(yīng) 2則反應(yīng)7 中二氧化碳生成了 7306 kmolh 即 163654 m3h 的水和一氧化碳 3 粗甲醇中的溶解氣體量 粗甲醇中氣體溶解量查表 5Mpa40℃時每一噸粗甲醇中溶解 其他組成如下表〔 20〕 表 7 1 噸粗甲醇中合成氣溶解情況 氣體 H2 CO CO2 N2 Ar CH4 溶解量 m3t 粗甲醇 4364 0815 7780 0365 0243 1680 則 粗甲醇中的溶解氣體量為 H2 2887 4364 12164 m3h 即 544 kmolh CO 2887 4364 2272m3h 即 102kmolh CO2 288743 64 21684m3h 即 968kmolh N2 2887 4364 1018m3h 即 046kmol Ar 2887 4364 678m3h 即 030 kmolh CH4 2887 4364 4682 m3h 即 210kmolh 4 粗甲醇中甲醇擴散損失 40℃時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散損失 G 1216422722168410186784682003714 1580kgh 即 050 kmolh1104 m3h 5 合成反應(yīng)中各氣體的消耗和生成情況 表 8 弛放氣組成 氣體 CH3OH H2 CO CO2 N2 Ar CH4 組成 061 8182 916 311 321 082 189 表 9 合成反應(yīng)中消耗原料情況 消耗項 單位 消耗原料氣組分 CO CO2 H2 N2 Ar 反應(yīng) 1 m3h 1658586 3317172 反應(yīng) 3 m3h 11400 22800 反應(yīng) 4 m3h 4238 12714 反應(yīng) 5 m3h 8774 17552 反應(yīng) 6 m3h 14020 29750 反應(yīng) 7 m3h 163654 163654 163654 注括號內(nèi)的為生成量反應(yīng) 1 項不包括擴散甲醇和弛放氣中甲醇消耗的原料氣量 表 10 合成反應(yīng)中生成物情況 生成項 單位 生成物組分 CH4 CH3OH CH3O2 C4H9OH C18H18 H2O 反應(yīng) 1 m3h 1658586 反應(yīng) 3 m3h 5700 5700 反應(yīng) 4 m3h 4238 4238 反應(yīng) 5 m3h 2194 6580 反應(yīng) 6 m3h 1752 14020 反應(yīng) 7 m3h 163654 表 11 其他情況原料氣消耗 消耗項 單位 消耗原料氣組分 CO CO2 H2 N2 Ar CH4 粗甲醇中溶解 m3h 2272 21684 12164 1018 678 4682 擴散的甲醇 m3h 1104 2210 弛放氣 m3h 916 G 311G 8120G 321 G 082 G 189 G 馳放氣中甲醇 m3h 061 G 122 G 注 G 為馳放氣的 量 m3h 6 新鮮氣和弛放氣氣量的確定 CO 的各項消耗總和 新鮮氣中 CO 的量即 1658586114004238877414020－ 16365422721104061G916G 1536740977G 同理 原料氣中其他各氣體的量 該氣體的各項消耗總和由此可得新鮮氣體中各氣體流量如下表 表 12 新鮮氣組成 組分 單位 CO CO2 H2 N2 Ar CH4 氣量 m3h 1536740 977G 185338 311G 3578054 8242G 1018 321G 678 082G 444 189G 新鮮氣 m3h 530227210183G 新鮮氣中惰性氣體 N2 Ar 百分比保持在 042 反應(yīng)過程中惰性氣體的量保持不變 N2 Ar 1696403G 則 530227210183G 1696403G042 解得 G 571120m3h 即弛放氣的量為 571120m3h 由 G 可得到新鮮氣的量5883844 m3h 由弛放氣的組成可得出下表 表 13 弛放氣組成 氣體 CH3OH H2 CO CO2 N2 Ar CH4 組成 061 8182 916 311 321 082 189 氣量 m3h 3484 463748 52314 17764 18332 4686 10792 表 14 新鮮氣組成 氣體 CH4 H2 CO CO2 N2 Ar 組成 019 6881 2707 345 033 009 氣量 m3h 11236 4048772 1592538 203102 19350 5362 7 循環(huán)氣氣量的確定 G1 G 3G4G5G6－ 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 16585861104061571120 1663174 m3h G6 570057004238423821946580175214020213654163654 371730 m3h G7 1658586331772110422080615711203 4989522 m3h G8 11400228004238127148774175481402029794163654163654 448596 m3h 已知出塔氣中甲醇含量為 584 則 G406157112006116585861104 G1 00584 解得 G4 28994738m3h 表 15 循環(huán)氣組成 氣體 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4 組成 061 8182 916 311 321 082 189 氣量 m3h 176868 23543728 2655918 901736 903732 237758 548000 8 循環(huán)比 CO 及 CO2 單程轉(zhuǎn)化率的確定 循環(huán)比 R G4G 3 289947385883844 493 CO 單程轉(zhuǎn)化率 15344686968 15925382655918 03620 即 362 CO2 單程轉(zhuǎn)化率 163654 203102901736 01481 即 1481 9 入塔氣和出塔氣組成 G1 G 3G4G5G6－ G7－ G8 31484588m3h 1405562 kmolh G2 G3G4 34878580m3h 1557080 kmolh G2 為入塔氣氣量 表 16 入塔氣組成 氣體 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4 組成 006 7911 1218 317 272 070 160 氣 m3h 176868 27592456 4248456 1104838 950082 243120 559236 量 kmolh 888 1231808 189664 49324 42414 10854 25766 表 17 出塔氣組成 氣體 H 2 CO CO2 N2 Ar CH3OH 組成 7629 861 293 302 077 584 氣 m3h 24019642 2710504 923422 950082 243120 1840042 量 kmolh 1072306 121004 41224 42414 10854 82144 氣體 CH4 CH3O2 C4H9OH C18H18 H2O 組成 179 0018 0007 0006 062 氣 m3h 563474 5700 2194 1752 194152 量 kmolh 25152 254 098 078 8668