年產(chǎn)10萬(wàn)噸甲醇生產(chǎn)工藝

年產(chǎn)10萬(wàn)噸甲醇生產(chǎn)工藝年產(chǎn)10萬(wàn)噸甲醇生產(chǎn)工藝流程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：汪海班級(jí)：09級(jí)化學(xué)工程與工藝本科一班學(xué)生：郭婷婷學(xué)號(hào)：***-*****01LOGO工藝方案的確定本設(shè)計(jì)確定的生產(chǎn)工藝如下：以煤為原料生產(chǎn)甲醇Lurgi低壓法合成甲醇以銅基催化劑為生產(chǎn)催化劑雙效法三塔精餾甲醇煤制甲醇總流程圖造氣工藝介紹我國(guó)甲醇生產(chǎn)制造原料氣的原料有氣體、液體和固體原料。氣體原料有天然氣、焦?fàn)t氣、乙炔尾氣、煉廠氣、高爐氣等。液體原料有石腦油、重油、渣油等。固體原料有焦炭、無(wú)煙煤、褐煤等。以不同原料制取甲醇的經(jīng)濟(jì)效果，可以單純地對(duì)比如下（以褐煤為100）。投資成本褐煤100100焦?fàn)t氣70~8590天然氣6550~55乙炔尾氣3540可見，以煤為原料制取甲醇的投資和成本最高。但是，隨著能源的緊張，石油價(jià)格的大幅增長(zhǎng)，世界煤的儲(chǔ)藏量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)天然氣和石油，我國(guó)情況更是如此。從長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略觀點(diǎn)來(lái)看，將來(lái)終將以煤制取甲醇的原料路線占主導(dǎo)地位。因此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度分析，本設(shè)計(jì)決定選用煤制甲醇原料氣。德士古煤氣化工藝流程示意圖1、球磨機(jī)2、煤漿槽3、煤漿泵4、氣化爐5、激冷器6、灰渣鎖斗7、灰渣收集槽8、篩網(wǎng)9、文丘里洗滌器10、洗滌塔11、澄清槽12、激冷泵13、洗滌泵甲醇的生產(chǎn)工藝介紹1、髙壓法(19.6-29.4Mpa)是最初生產(chǎn)甲醇的方法，采用鋅鉻催化劑，反應(yīng)溫度360-400C。，壓力19.6-29.4Mpa。髙壓法由于原料和動(dòng)力消耗大，反應(yīng)溫度髙，生成粗甲醇中有機(jī)雜質(zhì)含量髙，而且投資大，其發(fā)展長(zhǎng)期以來(lái)處于停頓狀態(tài)。2、中壓法(9.8-12.0Mpa)中壓法仍采用髙活性的銅基催化劑，反應(yīng)溫度與低壓法相同，但由于提髙了壓力，相應(yīng)的動(dòng)力消耗略有增加。3、低壓法(5.0-8.0Mpa)是20世紀(jì)60年代后期發(fā)展起來(lái)的甲醇合成技術(shù)，低壓法基于髙活性的銅基催化劑，其活性明顯髙于鋅鉻催化劑，反應(yīng)溫度低(240-270C。)。在較低壓力下可獲得較髙的甲醇收率，且選擇性好，減少了副反應(yīng)，改善了甲醇質(zhì)量，降低了原料消耗。此外，由于壓力低，動(dòng)力消耗降低很多，工藝設(shè)備制造容易。比較以上三者的優(yōu)缺點(diǎn)，以投資成本，生產(chǎn)成本，產(chǎn)品收率為依據(jù)，選擇中低壓法為生產(chǎn)甲醇的工藝，用CO和H2在加熱壓力下，在銅基催化劑作用下合成甲醇，其主要反應(yīng)式為：CO+H2—CH3OH。Lurgi低壓法甲醇合成工藝流程圖1、透平壓縮機(jī)5、甲醇合成塔2、熱交換器6、汽包3、鍋爐水預(yù)熱器7、甲醇分離器4、水冷器8、粗甲醇貯槽Lurgi型甲醇合成塔甲醇的精餾工藝雙效法三塔粗甲醇精餾工藝流程圖1、預(yù)精餾塔2、第一精餾塔（加壓)3、第二精餾塔(常壓)4、回流液收集槽5、冷凝器6、再沸器7、冷凝再沸器8、回流泵9、冷卻器甲醇合成塔計(jì)算已知：年產(chǎn)*****噸精甲醇，每年以320個(gè)工作日計(jì)算。精甲醇中甲醇含量(wt):99.95%粗甲醇組成(wt)[lurgi低壓合成工藝]甲醇：93.98%二甲醚：0.2%異丁醇：0.02%水：5.8%所以，時(shí)產(chǎn)精甲醇：*****.83kg/h時(shí)產(chǎn)粗甲醇：*****.97kg/h甲醇合成塔物料平衡匯總組分入塔m3/h消耗m3/h生成m3/hCO*****.5*****.868CO24995.68884.451H2*****7.64*****.32N23667.930.504105.6989110.020.8413.49999.62CH45506.80Ar2644.18CH3OH701.28C4H9OH(CH3)2OH2O11.51合計(jì)*****2.52*****.143*****.668出塔m3/h損失m3/h出氣m3/h出液kg組成%8232.6321.0088231.6244111.2295.5014105.728*****.320*****.323667.4260.5043666.9225612.4981.0085611.492644.180.5292643.6519811.30.8413.491011.13*****9.0458.559811.3*****.3293.982.770.0227.700.20803.185.80*****5.035*****.97100常壓精餾塔計(jì)算已知：(1)要求精甲醇的純度為質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.95%。(2)操作條件：進(jìn)料壓力110kPa冷凝器壓力130kPa再沸器壓力110kPa進(jìn)料溫度70C。塔頂溫度65C塔底溫度100C回流液溫度40C。甲醇精餾塔物料平衡匯總(單位：kg/h)成分甲醇物料*****.32加壓塔頂出料5208.33常壓塔頂出料7734.37常壓塔釜出料99.32NaOH水高沸物合計(jì)1.***-*****.3452.77*****.825208.337734.371.***-*****.3452.773510.82通過(guò)計(jì)算，得到以下數(shù)據(jù)：F=434.24kmol/hxF=0.564xD=0.999xW=0.016回流比R=0.917理論板數(shù)N=15.57(不包括再沸器)進(jìn)料位置N=10全塔效率ET=47.28%所以，實(shí)際進(jìn)料板數(shù)為20塊，實(shí)際塔板數(shù)為33塊。塔徑D=1.6m塔高21.7m浮閥塔板工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目塔徑D/m板間距HT/m塔板形式空塔氣速u/(m/s)堰長(zhǎng)lw/m堰高h(yuǎn)w/m板上液層高度hL/m降液管底隙髙度hO/m浮閥數(shù)N/個(gè)數(shù)值及說(shuō)明1.600.50單溢流弓形降液管1.4731.120.050.06精餾段0.02提餾段0.04261等邊三角形排列分塊式塔板備注項(xiàng)目閥孔氣速u0/(m/s)閥孔動(dòng)能因數(shù)F0臨界閥孔氣速uoc/(m/s)孔心距t/m單板壓降A(chǔ)PP/Pa液體在降液管內(nèi)停留時(shí)間9/s降液管內(nèi)清液層髙度Hd/m泛點(diǎn)率/%數(shù)值及說(shuō)明9.49410.369.5480.075534精餾段39.3提餾段19.40.127762.1備注氣相負(fù)荷上限Vs,max/(m3/s)氣相負(fù)荷下限Vs,min/(m3/s)6.181.429霧沫夾帶控制漏液控制操作彈性4.32Vs/(m3/s)Lsx103/(m3/s)塔板負(fù)荷性能圖常壓精餾塔的AspenPlus模擬計(jì)算對(duì)上述結(jié)果利用AspenPlus軟件用RadFrac進(jìn)行精餾塔的嚴(yán)格法模擬與設(shè)計(jì)。進(jìn)料含甲醇0.564,、水0.436(