【正文】 并壓制成渣餅裝車外送。沉降槽上部的灰水與濾液一起送回激冷室作激冷水磨煤干燥 原料煤 干煤粉 儲倉 氮氣 泄壓 加壓 加料斗 輸送氣 N2 或 CO 爐渣 激冷室 氣化室 干煤粉 純氧 汽包 低壓蒸汽 氣體洗滌 粗合成氣 灰水處理 排渣系統(tǒng) 輸煤系統(tǒng) 氣化與激冷 12 使用。 凈化裝置工藝流程 粗煤氣進(jìn)入低溫甲醇洗裝置后 ，冷卻后進(jìn)人 H2S 吸收塔底 部洗滌，除去粗煤氣中 的高分子烴類 (石腦油 )和其它諸如有機(jī)硫、 HCN 和 NH3 等微量組分。預(yù)洗后的粗煤氣進(jìn)入 H2S 吸收塔，脫除粗煤氣中的 H2S 和 COS 等硫化物，進(jìn)入 CO2 吸收塔底部洗滌，除去煤氣中大部分 CO2 和微量的 H2S 和 COS 等硫化物，使氣體中總硫 ≤107，送入變壓吸附裝置。甲醇富液到 CO2 閃蒸塔閃蒸再生。來自 H2S 吸收塔的甲醇液中含有 COH2S、石腦油等化合物，經(jīng)換熱后送至預(yù)洗閃蒸塔再生，含硫甲醇富液進(jìn)入 H2S 閃蒸塔再生。廢水經(jīng)熱回收后排往生化處理裝置。 CO2 尾氣送往 CO2 尾氣洗滌塔，洗滌后的氣體 回收利用或高點排放。 H2S 富氣進(jìn)入硫回收裝置。工藝流程圖見下圖 。 圖 4 低溫甲醇洗工藝流程圖 甲醇合成工藝流程 經(jīng)凈化后的合成氣經(jīng)壓縮至 ，與循環(huán)氣以 1:5 的比例混合后進(jìn)入甲醇合成塔，在 CuZnAl催化劑床層中進(jìn)行合成甲醇反應(yīng)。由甲醇合成塔出來的反應(yīng)氣體中含有 4%~7%的甲醇，經(jīng)過熱交換器換熱后進(jìn)入水冷卻器，是產(chǎn)物甲醇冷凝，然后將液態(tài) 13 甲醇在甲醇分離器中分離出來，得到液態(tài)粗甲醇。粗甲醇進(jìn)入輕餾分閃蒸塔，壓力降至 左右，塔頂脫出輕餾分氣體，塔底粗甲醇送去精制。在分離器分出的氣體中含有大量未反應(yīng)的 CO 和 H2，為保持系統(tǒng)惰性氣體在一定范圍內(nèi)，部分氣體排出系統(tǒng)可做燃料用，其余氣體與新合成氣相混合，用循環(huán)壓縮機(jī)增壓后再進(jìn)入甲醇合成塔。 1—透平循環(huán)壓縮機(jī) 2—熱交換器 3—鍋爐水預(yù)熱器 4—水冷卻器 5—甲醇合成塔 6—汽包 7—甲醇分離器 8—粗甲醇儲槽 圖 5 甲醇合成工藝流程圖 甲醇精餾工藝 流程 圖 6 三塔精餾工藝流程 14 由合成單元送來的粗甲醇經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入預(yù)精餾塔，溶解在粗甲醇中的低沸點雜質(zhì)在預(yù)精餾塔塔頂精餾出并送入燃料管網(wǎng)；從預(yù)精餾塔塔底來的物料經(jīng)泵加壓后，送人加壓精餾塔。加壓精餾塔塔頂為 ％ (體積分?jǐn)?shù) )以上的甲醇蒸氣，冷凝后的甲醇進(jìn)入回流槽 ，一部分作為精甲醇產(chǎn)品送到精甲醇混合罐，另一部分返回加壓精餾塔塔頂作為回流。在加壓精餾塔塔底排出的甲醇水溶液送至常壓精餾塔。常壓精餾塔下部設(shè)雜醇油采出口，抽出含甲醇、水的異丁基油， 以保證低于水沸點的雜質(zhì) (主要是醇類 )分離出塔。常壓精餾塔塔底采出的廢水送往廢水處理系統(tǒng)。 15 第四章 工藝計算 物料衡算 精餾工段 本設(shè)計為年產(chǎn)精甲醇 20 萬噸，扣除檢修時間后按 330 天，采用連續(xù)操作，則產(chǎn)量為 20xx00/（ 33024） =。 通過三塔高效精餾工藝，精甲醇的純度可達(dá)到 %，符合精甲醇國家一級標(biāo)準(zhǔn)。三塔精餾工藝中甲醇的收率達(dá) 97%。則入預(yù)精餾塔的粗甲醇中甲醇量 / =。由粗甲醇的組成可計算得下表： 表 5 粗甲醇組成 組分 百分比 產(chǎn)量 甲醇 % 二甲醚 % kmol/h 即 m3/h 高級醇（以異丁醇計） % 高級烷烴（以辛烷計） % 水 % 粗甲醇 100% 注：設(shè)計中的體積都為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 計算 方法： 粗甲醇 =二甲醚 =% = kg/h 即 ， 高級醇（以異丁醇計） = % = ， =高級烷烴（以辛烷計） =% = ， =水 =% = kg/h 即 1560/18=， = 合成工段 合成塔中發(fā)生的反應(yīng) : 主反應(yīng) CO+2H2=CH3OH （ 1） 16 CO2+3H2=CH3OH +H2O （ 2） 副反應(yīng) 2CO+4H2=（ CH3） 2O+H2O （ 3） CO+3H2=CH4+H2O （ 4） 4CO+8H2=C4H9OH+3H2O （ 5） 8CO+17H2=C8H18+8H2O （ 6） CO2+H2=CO+H2O （ 7） 粗甲醇的合成 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 m3（標(biāo)態(tài)）的甲烷，即設(shè)計中每小時甲烷產(chǎn)量為 =，即 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)（ 3）、（ 4）、（ 5）、（ 6）得出反應(yīng)（ 2）、（ 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%，所以計算中忽略反應(yīng)（ 2）。則反應(yīng)（ 7）中二氧化碳生成了 kmol/h，即 。 粗甲醇中的溶解氣體量 粗甲醇中氣體溶解量查表 5MPa、 40℃ 時，每一噸粗甲醇中溶解其他組成如下表： 表 6 1 噸粗甲醇中合成氣溶解情況 氣體 H2 CO CO2 N2 Ar CH4 溶解量（ m3/t 粗甲醇） CO= = CO2 = = N2 = = Ar = = CH4 = = m3/h 即 粗甲醇中甲醇擴(kuò)散損失 40℃ 時 ， 液體甲醇中釋放的溶解氣中 ,每立方米含有 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 =（ +++++） =即 kmol/h， m3/h 則 粗甲醇中的溶解氣體量為： H2 = = 17 合成反應(yīng)中各 氣體的消耗和生成情況 表 7 弛放氣組成 氣體 CH3OH H2 CO CO2 N2 Ar CH4 組成 % % % % % % % 在（ 1）中合成反應(yīng)消耗 CO：（ ＋ ） 消耗 H2： 2=在（ 3）中合成反應(yīng)消耗 CO： kmol/h2 消耗 H2： 2=同理可得反應(yīng)（ 4）、（ 5）、（ 6）、（ 7）中消耗原料氣的組分，結(jié)果如表 8 所示： 表 8 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） m3/h 反應(yīng)（ 3） m3/h 反應(yīng)（ 4） m3/h 反應(yīng)（ 5） m3/h 反應(yīng)（ 6） m3/h 反應(yīng)（ 7） m3/h 由反應(yīng)（ 1）可得反應(yīng)中生成 CH3OH 與消耗 CO 量相同，即 ； 由反應(yīng)（ 3 ）可得 反應(yīng)中 生成（ CH3 ） 2O 量和 生成 H2O 的量 相同，即為 ； 同理可計算反應(yīng)（ 4）、（ 5）、（ 6）、（ 7）中的生成物，結(jié)果如表 9 所示： 表 9 合成反應(yīng)中生成物情況 生成項 單位 生成物組分 CH4 CH3OH （ CH3） 2O C4H9OH C18H18 H2O CO 反應(yīng)（ 1） m3/h 反應(yīng)（ 3） m3/h 反應(yīng)（ 4） m3/h 反應(yīng)（ 5） m3/h 18 反應(yīng)（ 6） m3/h 反應(yīng)（ 7） m3/h 表 10 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 m3/h 擴(kuò)散的甲醇 m3/h 弛放氣 m3/h % G %G %G % G % G % G 馳放氣中甲醇 m3/h % G % G 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 ++++－ +++%G+%G =+%G 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 11 新鮮氣組成 組分 單位 CO CO2 H2 N2 Ar CH4 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）百分比保持在 %，反應(yīng)過程中惰性氣體的量保持不變，（ N2 + Ar） =+%G，則 +=（ +%G） /% 解得 G=，即弛放氣的量為 ，由 G 可得到新鮮氣的量 m3/h 由弛放氣的組成可得出下表 表 12 弛放氣組成 19 氣體 CH3OH H2 CO CO2 N2 Ar CH4 組成 % % % % % % % 氣量 m3/h 表 13 新鮮氣組成 氣 體 CH4 H2 CO CO2 N2 Ar 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/h G6= +++++++++ = m3/h G7=++++3= m3/h G8=+++++++++ =已知出塔氣中甲醇含量為 %，則 （ G4%+%++） / G1= 解得 G4= 表 14 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 % 20 入塔氣和出塔氣組成 G1 =G 3+G4+G5+G6－ G7－ G8=G2= G3+G4 = 表 15 入塔氣組成 氣體 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4 組成 % % % % % % % 氣 m3/h 量 kmol/h 表 16 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