甲醇原料氣脫

甲醇原料氣脫第一頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日確定合成甲醇原料氣脫CO2的方案：（1）了解傳質(zhì)分離方法，原理，及特點(diǎn)，了解合成甲醇原料氣的主要成分，確定脫CO2的分離方法。（2）了解吸收劑的選用原則，選用適宜的吸收劑；（3）了解吸收裝置與設(shè)備，確定基本操作流程；（4）編制吸收分離方案。第二頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日傳質(zhì)分離方法、原理、及特點(diǎn)常見(jiàn)的傳質(zhì)分離方法有以下四種：①：蒸餾分離②：吸收分離③：萃取分離④：結(jié)晶分離⑤：吸附分離蒸餾分離原理：利用混合物中各組分間揮發(fā)度不同的性質(zhì)，通過(guò)加入或移出熱量的方法，使混合物形成氣液兩相，并讓它們相互接觸進(jìn)行質(zhì)量傳遞和熱量傳遞，致使易揮發(fā)組分在氣相中增濃，難揮發(fā)祖墳在液相中增濃，實(shí)現(xiàn)混合物的分離。特點(diǎn)：可以直接獲得所需要的產(chǎn)品需要消耗大量的能量。②適用的范圍廣泛，不僅可以分離液體混合物，還可以通過(guò)改變操作壓力是常溫常壓下呈氣態(tài)或固態(tài)的混合物在液化后得以分離③需要消耗大量的能量適用情況：不僅可以分離液體混合物，還可以通過(guò)改變操作壓力使常溫常壓下呈氣態(tài)或固態(tài)的混合物在液化后得以分離。第三頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日吸收分離原理：使氣體混合物與適當(dāng)液體接觸，氣體中的一個(gè)或幾個(gè)組分溶解于液體中，不能溶解的組分仍保留在氣相中于是混合氣體得以分離。特點(diǎn)：可以單組分吸收，也可以多組分吸收；可以等溫吸收，也可以非等溫吸收；可以物理吸收，也可以化學(xué)吸收。適用情況：混合氣體的分離。如：原料氣的凈化、有用組分的回收、某些溶液產(chǎn)品的制取、廢氣的治理等。第四頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日萃取分離

原理：在液體混合物（原料液）中就加入一個(gè)與其基本不相混容的液體作為溶劑，造成第二相，利用原料液中各組分在兩個(gè)液相中的溶解度不同而使原料液混合物得以分離的單元操作。特點(diǎn)：進(jìn)行接觸的兩種液體必須是單獨(dú)的兩相，它們必須是不互溶或部分互溶。適用情況：1、沸點(diǎn)差很小

2、溶質(zhì)含量低

3、沸點(diǎn)很高，需要真空精餾

4、熱敏性材料第五頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日結(jié)晶分離

原理：固體物質(zhì)以晶體狀態(tài)從蒸汽、溶液或熔融物中析出。特點(diǎn)：以晶體形態(tài)出現(xiàn)，能從雜質(zhì)含量很高的溶液或多組分熔融狀態(tài)混合物中獲得非常純凈的晶體產(chǎn)品。結(jié)晶操作能耗低，對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求不高，一般也很少有三廢的排放。

適用情況：對(duì)與許多其他方法難以分離的混合物系、同分異構(gòu)體物系和熱敏性物系等，結(jié)晶分離方法更為有效。第六頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日吸附分離：

原理：利用吸附劑與雜質(zhì)、色素物質(zhì)、有毒物質(zhì)、抗生素之間的分子引力而吸附在吸附劑上。特點(diǎn)：（1）處理能力較小；（2）對(duì)溶質(zhì)的作用較小；

（3）可直接從發(fā)酵液中分離所需的產(chǎn)物；（4）溶質(zhì)和吸附劑之間的相互作用及吸附平衡關(guān)系通常為非線形關(guān)系。適用情況：吸附發(fā)酵產(chǎn)品、除去雜質(zhì)或色素物質(zhì)、有毒物質(zhì)等第七頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日了解合成甲醇原料氣的主要成分，確定脫CO2方案甲醇原料氣主要成分H2COCO2惰性氣體雜質(zhì)，能使催化劑中毒的毒物，其中CH4，Ar不參加甲醇合成反應(yīng)為惰性氣體。因?yàn)榧状荚蠚庵饕菤怏w，所以根據(jù)經(jīng)濟(jì)和效益，我們選擇吸收技術(shù)進(jìn)行脫CO2第八頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日吸收劑的選用原則吸收劑性能的好壞，往往成為決定吸收操作效果是否良好的關(guān)鍵，因此在選擇吸收劑時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)。1，對(duì)吸收質(zhì)的溶解度大，以提高吸收速率并減少吸收劑的需用量。2，對(duì)吸收質(zhì)的選擇性好，對(duì)吸收質(zhì)組分以外的其他組分的溶解度要很低或基本不吸收。3，揮發(fā)性低，以減少吸收和再生過(guò)程中吸收劑的揮發(fā)損失。4，對(duì)設(shè)備腐蝕性小或無(wú)腐蝕性，盡可能無(wú)毒。5，操作溫度下吸收劑應(yīng)具有較低的黏度，且不易產(chǎn)生泡沫，以實(shí)現(xiàn)吸收塔內(nèi)良好的氣流接觸狀況。6，要考慮到價(jià)廉，易得，化學(xué)穩(wěn)定性好，便于再生，不易燃燒等經(jīng)濟(jì)和安全因素。

工業(yè)上的氣體吸收，很多采用水作為吸收劑，難溶于水的氣體才采用其他吸收劑：為了提高氣體吸收的效果，也常采用與溶質(zhì)氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)作為吸收劑。

第九頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日聚乙二醇二甲醚法（NHD）聚乙二醇二甲醚脫碳是一個(gè)典型的物理吸收過(guò)程，聚乙二醇二甲醚溶劑對(duì)H2S、CO2、COS等酸性氣體有很強(qiáng)的選擇性吸收性能。幾種氣體在碳酸丙酯中的溶解度如圖6-5所示。由圖可知：由于H2S、COS、CH3SH在聚乙二醇二甲醚中的溶解度高于CO2，所以用聚乙二醇二甲醚溶劑吸收CO2時(shí)，可同時(shí)吸收原料氣中的H2S、COS、CH3SH。NHD在吸收H2S、CO2、COS同時(shí)，H2、CO也會(huì)被吸收，但是這些氣體在NHD中的溶解度要小得多。吸收了CO2的聚乙二醇二甲醚的溶液（富液）要進(jìn)行再生循環(huán)使用，通常采用減壓加熱和氣提的方法再生。第十頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日物理吸收法是利用CO2能溶于有機(jī)溶劑的特性來(lái)進(jìn)行的，吸收能力的大小取決于CO2在該溶劑中的溶解度。在低溫甲醇法、聚乙二醇二甲醚法和碳酸丙烯酯法中，聚乙二醇二甲醚法比碳酸丙烯酯法對(duì)CO2的溶解度大，而且對(duì)H2S的溶解度很大。所以聚乙二醇二甲醚法尤其適合于含CO2的氣體中選擇性的吸收H2S的場(chǎng)合。甲醇是吸收CO2、H2S和COS等酸性氣體的良好溶劑，尤其在低溫下，上述氣體在甲醇中的溶解度更大，當(dāng)溫度低于-30℃，溶解度隨溫度的降低而劇增，所以低溫下適合采用甲醇吸收氣體中的CO2。此外，物理吸收法中的NHD法成本最低，其次是碳酸丙烯酯法。我們組選用聚乙二醇二甲醚作為吸收劑第十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日第十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日操作步驟由脫硫來(lái)的氣體經(jīng)氣-氣換熱器冷卻之后進(jìn)入脫碳塔，與塔上部噴淋下來(lái)的溫度為-5℃貧液逆流接觸，吸收掉其中的部分CO2后，凈化氣從脫碳塔頂部引出分離液體后經(jīng)氣-氣換熱器加熱后送往后工序。吸收了CO2的溶液（富液）從塔底引出，在塔內(nèi)吸收CO2過(guò)程中，由于的溶解147熱和氣體放熱使溶液溫度升高，出塔底的富液溫度升高達(dá)7.2℃，富液進(jìn)入水利透平，回收靜壓能，壓力降至0.78后進(jìn)入高壓閃蒸槽，閃蒸槽壓力為0.75MPa，部分溶解的CO2和大部分氫在此解吸出來(lái)，從高壓閃蒸槽底部出來(lái)的溶液減壓進(jìn)入低壓閃蒸槽，低壓閃蒸槽內(nèi)壓力0.078MPa，此時(shí)有大部分溶解的CO2解吸出來(lái)。閃蒸出來(lái)的CO2送回收工序。低壓閃蒸槽底部出來(lái)的溶液由富液泵送往再生塔，用氮?dú)饣蚴强諝膺M(jìn)行氣提，氣提后的貧液經(jīng)貧液泵加壓、氨冷器冷卻后送往脫碳塔頂部。空氣作為氣提氣由羅茨鼓風(fēng)機(jī)加壓后，先去空氣冷卻器，與富液泵出口的一部分富液進(jìn)行熱量交換。空氣溫度降至8-10℃，經(jīng)氣水分離器分離液滴后，進(jìn)入氣提再生塔下部。空氣在塔內(nèi)自下而上與塔頂噴淋而下的溶液逆流接觸，然后經(jīng)塔頂除去夾帶液滴后放空。由冰機(jī)液氨貯槽來(lái)的液氨進(jìn)入氨冷器。在氨冷氣內(nèi)與溶劑換熱蒸發(fā)，氣氨經(jīng)霧沫分離器分離后送冷凍工段。由脫硫來(lái)的氣體經(jīng)氣-氣換熱器冷卻之后進(jìn)入脫碳塔，與塔上部噴淋下來(lái)的溫度為-5℃貧液逆流接觸，吸收掉其中的部分CO2后，凈化氣從脫碳塔頂部引出分離液體后經(jīng)氣-氣換熱器加熱后送往后工序。吸收了CO2的溶液（富液）從塔底引出，在塔內(nèi)吸收CO2過(guò)程中，由于的溶解147熱和氣體放熱使溶液溫度升高，出塔底的富液溫度升高達(dá)7.2℃，富液進(jìn)入水利部分溶解的CO2和大部分氫在此解吸出來(lái)，從高壓閃蒸槽底部出來(lái)的溶液減壓進(jìn)入低壓閃蒸槽，低壓閃蒸槽內(nèi)壓力0.078MPa，此時(shí)有大部分溶解的CO2解吸出來(lái)。閃蒸出來(lái)的CO2送回收工序。第十三頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日低壓閃蒸槽底部出來(lái)的溶液由富液泵送往再生塔，用氮?dú)饣蚴强諝膺M(jìn)行氣提，氣提后的貧液經(jīng)貧液泵加壓、氨冷器冷卻后送往脫碳塔頂部?？諝庾鳛闅馓釟庥闪_茨鼓風(fēng)機(jī)加壓后，先去空氣冷卻器，與富液泵出口的一部分富液進(jìn)行熱量交換?？諝鉁囟冉抵?-10℃，經(jīng)氣水分離器分離液滴后，進(jìn)入氣提再生塔下部?？諝庠谒?nèi)自下而上與塔頂噴淋而下的溶液逆流接觸，然后經(jīng)塔頂除去夾帶液滴后放空。由冰機(jī)液氨貯槽來(lái)的液氨進(jìn)入氨冷器。在氨冷氣內(nèi)與溶劑換熱蒸發(fā)，氣氨經(jīng)霧沫分離器分離后送冷凍工段。第十四頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日工作任務(wù)二：確定甲醇原料氣脫CO2的工藝條件

（一）、吸收相平衡關(guān)系、物料衡算、吸收操作線、吸收推動(dòng)力、吸收率的基本理論；壓力、溫度對(duì)吸收操作的影響、操作壓力、溫度的確定①：吸收相平衡關(guān)系：

1：相組成的表示方法：

質(zhì)量分率——混合物中某組分的質(zhì)量與混合物總質(zhì)量的比值，稱(chēng)為該組分的質(zhì)量分率，以xW表示。比質(zhì)量分率——混合物中某兩個(gè)組分的質(zhì)量之比稱(chēng)為比質(zhì)量分率，以XW(或YW)表示。比摩爾分率——混合物中某兩個(gè)組分的千摩爾數(shù)之比稱(chēng)為比摩爾分率，以X(或Y)表示。質(zhì)量濃度——單位體積中所含組分的質(zhì)量，稱(chēng)為該組分的質(zhì)量濃度，以CW表示。摩爾濃度——單位體積中所含組分的千摩爾數(shù)，稱(chēng)為該組分的摩爾濃度，以C表示。摩爾分率——混合物中某組分的千摩爾數(shù)與混合物總千摩爾數(shù)的比值，稱(chēng)為該組分的摩爾分率，以x表示。第十五頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日

2.亨利定律介紹：亨利定律是描述互成平衡的氣、液兩相間組成關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。它適用于溶解度曲線中低濃度的直線部分。由于相組成有多種表示方法，致使亨利定律有多種形式。在總壓不是很高（＜500KPa），溫度一定的條件下，汽液兩相達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，稀溶液上方的溶質(zhì)分壓與該溶液在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)成正比：

式中：p*—溶質(zhì)在氣相中的平衡分壓(kPa)；x—溶質(zhì)在液相中的摩爾分率；E—亨利系數(shù)(kPa)。第十六頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日p—C關(guān)系當(dāng)液相組成以摩爾濃度表示，而氣相組成仍以分壓表示時(shí)，則亨利定律具有如下形式： (2-1)式中：C—溶質(zhì)在液相中的物質(zhì)的量濃度，kmol/m3；H—溶解度系數(shù)，kmol/m3﹒kPa。y—x關(guān)系若溶質(zhì)在氣相與液相中的組成分別用摩爾分?jǐn)?shù)y、x表示，則亨利定律又可寫(xiě)成如下形式：（2-2）式中：x—液相中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)；y*—與液相組成平衡時(shí)溶質(zhì)在氣相中的摩爾分?jǐn)?shù)；m—相平衡常數(shù)。Y—X關(guān)系若溶質(zhì)在液相和氣相中的組成分別用比摩爾分率X及Y表示時(shí)，則：將上兩式代人式2-2得：

即：

第十七頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日當(dāng)稀溶液中溶質(zhì)的組成很小時(shí)，即X值很小時(shí)，(1-m)X項(xiàng)很小，可忽略不計(jì)。式6-15的分母趨近于1，則式6-15可簡(jiǎn)化為：②：物料衡算：

如圖所示為一處于穩(wěn)定操作狀態(tài)下，氣、液兩相逆流接觸的吸收塔，混合氣體自下而上流動(dòng)，吸收劑則自上而下流動(dòng)。

其中：V—單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)吸收塔的惰性氣體量(kmol/s)；L—單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)吸收塔的吸收劑量(kmol/s)；Yl、Y2—進(jìn)、出塔氣相中吸收質(zhì)的摩爾比；X1、X2—出、進(jìn)塔液相中吸收質(zhì)的摩爾比。第十八頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日在吸收過(guò)程中，V和L的量沒(méi)有變化；在氣相中吸收質(zhì)的組成是逐漸減小，而液相中的吸收質(zhì)的組成是逐漸增大的。若無(wú)物料損失，對(duì)單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)、出吸收塔的吸收質(zhì)作物料衡算，可得下式：或上式即為吸收塔的全塔物料衡算式。（2-3）（2-4）③：吸收操作線：在m—n截面與塔底截面之間作組分A的衡算：第十九頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日④：吸收推動(dòng)力：當(dāng)氣液相的組成均用摩爾分?jǐn)?shù)表示時(shí)，吸收的推動(dòng)力可表示為：

（以氣相組成差表示的吸收推動(dòng)力）（以液相組成差表示的吸收推動(dòng)力）第二十頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日⑤：吸收率吸收率為氣相中被吸收的吸收質(zhì)的物質(zhì)的量與氣相中原有的物質(zhì)的量之比用η表示，即：或第二十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日⑥：壓力、溫度對(duì)吸收操作的影響、操作壓力、溫度的確定：

1.溫度降低溫度可以增大氣體在液體中的溶解度，有利于氣體吸收，吸收過(guò)程，可以采用冷卻的方法。但是，而溫度太低時(shí)，吸收劑的黏度增大，使得流體在塔內(nèi)的流動(dòng)狀況變差，增加輸送過(guò)程的能耗。另外，如果溫度過(guò)低，有些液體甚至?xí)泄腆w結(jié)晶析出，影響吸收操作的順利進(jìn)行。

2.壓力增大壓力可以增大氣體在液體中的溶解度，有利于吸收的進(jìn)行，但是過(guò)高地增大系統(tǒng)壓力，不僅使動(dòng)力消耗增大，同時(shí)對(duì)設(shè)備強(qiáng)度的要求增加，使得設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用加大。因此，吸收操作通常在常壓下進(jìn)行，但是對(duì)于吸收后需要加壓的系統(tǒng)，可以在較高壓力下進(jìn)行吸收。結(jié)論：操作壓力常壓，操作溫度為20℃。第二十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日（二）：吸收劑進(jìn)口濃度的影響，確定進(jìn)口濃度：

降低入塔吸收劑中溶質(zhì)的濃度，可以增加吸收吸收的推動(dòng)力。因此，對(duì)有吸收劑在循環(huán)的吸收操作，吸收液在解吸塔中的解吸應(yīng)盡可能完全。對(duì)于氣液兩相逆流操作的填料吸收塔，吸收劑進(jìn)口濃度X2應(yīng)小于X*2，才有可能達(dá)到規(guī)定的分離要求。當(dāng)X2=X*2時(shí)，吸收塔頂?shù)耐苿?dòng)力為零，此時(shí)為達(dá)到分離要求所需的傳質(zhì)單元數(shù)NOG或塔高將無(wú)窮大，即X*2為吸收劑進(jìn)口濃度X2的上線。結(jié)論：確定吸收劑進(jìn)口濃度x2=0。第二十三頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日

(三)：吸收劑及其用量對(duì)操作吸收的影響，確定吸收劑用量：

吸收劑的單位耗用量L/V，在理論上其值不能低于一定的最小值(L/V)min。(L/V)min稱(chēng)為最小液氣比。相應(yīng)的吸收劑用量成為最小的吸收劑用量。若平衡關(guān)系服從亨利定，則：，

1.液氣比由全塔操作線方程改寫(xiě)，得：

L/V稱(chēng)為吸收劑單位耗用量或液氣比。即處理單位惰性氣體所需要的吸收劑量。而也就是操作線的斜率。2.最小液氣比則最小液氣比可按下式計(jì)算：第二十四頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日∵V(Y1-Y2)=L(X1-X2)∴X1=第二十五頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日值得我們注意的是：為了保證填料表面能被液體充分吸收，還應(yīng)選擇適宜的噴淋密度，以確保填料的充分潤(rùn)濕和良好的氣液接觸狀態(tài)。第二十六頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日工作任務(wù)3：選用合成甲醇原料氣脫二氧化碳的主體設(shè)備并確定主要結(jié)構(gòu)尺寸1）了解填料吸收塔的構(gòu)造、填料的類(lèi)型、放置方式及性能，選用填料、放置方式及確定性能參數(shù)填料吸收塔：利用塔內(nèi)填料，以增加吸收劑（植物油或礦物油）與尾氣接觸面積的溶劑回收設(shè)備。通過(guò)氣液接觸進(jìn)行的一種氣液交換設(shè)備。第二十七頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日第二十八頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日填料的安裝方法有堆放形式和充填形式：其中堆放形式有整砌（適合大填料）和亂堆（適合小填料）：充填形式有濕裝和干裝。：注：亂堆有干濕裝而整砌沒(méi)有充填之分。結(jié)論：這里選用填料安裝方法為堆放形式中的亂堆堆放形式（理由亂堆適合小填料）第二十九頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日性能：填料使得物料黏度增加，特別是纖維填料使黏度明顯增加。添加前的填料需經(jīng)過(guò)脫水處理，以避免消耗掉部分異氰酸酯。

結(jié)論第三十頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日第三十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日第三十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日第三十三頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日塔高計(jì)算第三十四頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日第三十五頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日第三十六頁(yè)，共四十八頁(yè)，2022年，8月28日工作任務(wù)四；合成甲醇原料氣脫二氧化碳的操作1）掌握吸收的操作流程，了解吸收操作方法與主要控制指標(biāo)，編寫(xiě)操作規(guī)程2）按操作規(guī)程操作開(kāi)車(chē)前準(zhǔn)備：(1).V1和V4全開(kāi)。其他閥門(mén)關(guān)閉

(2)檢查總電源是否良好（3）檢查氣體和液體是否泄漏，一般用肥皂水檢查氣體泄漏，液體泄漏能觀察到（4）檢查完備后，打開(kāi)電源開(kāi)車(chē)：（1)先開(kāi)吸收劑，打開(kāi)V7，然后打開(kāi)V6，調(diào)節(jié)V6，使FIC102的流量為200，正常范圍內(nèi)調(diào)節(jié)V1，使液位小于進(jìn)氣口（2）當(dāng)填料充分潤(rùn)濕后，再開(kāi)氣。當(dāng)填料充分潤(rùn)濕后液位穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)V6使FIC102的流量為400，再開(kāi)V10，不能全開(kāi)一般為45度，再開(kāi)V5使FIC101的流量為1.5

（3）對(duì)于鋼瓶，先開(kāi)總閥，再開(kāi)緩沖閥，鋼瓶上的的壓力示數(shù)為0.2Mpa(4)開(kāi)V8調(diào)節(jié)V8，使FIC103的流量示數(shù)為100

（5）通過(guò)調(diào)節(jié)V4的開(kāi)度，使壓力表的示數(shù)為0.01MPa正常開(kāi)車(chē)（1）液位平穩(wěn)（低于進(jìn)氣口）（2）壓力表的示數(shù)控制為0.01Mpa(3)控制FIC101的示數(shù)為1.5,FIC102的示數(shù)為400,FIC103的示數(shù)為100

（4）記錄數(shù)據(jù)停車(chē)：（1）先?？傞y，再關(guān)V8(2)先停水，關(guān)V7，再關(guān)V6

（3