年產20萬噸煤制甲醇生產工藝畢業設計5-全文預覽

　　

【正文】 點的雜質如二甲醚等從塔頂排出，冷卻分離出水后作為燃料；回收的甲醇液通過預塔回流泵（P8003A，B）作為該塔回流液。從甲醇分離器（V7002）出來的循環氣在加壓前排放一部分弛放氣，以保持整個循環回路惰性氣體恒定。副產蒸汽確保了甲醇合成塔內反應趨于恒定，且反應溫度也可通過副產蒸汽的壓力來調節。受熱解析出H2S和CO2的NHD貧液與吸收塔（T6002）出來的富液換熱、循環水冷卻、氨冷器冷卻降溫到0℃進入吸收塔(T6002)再去進行吸收。急冷塔（T6001）底的急冷水用急冷水循環泵（P6011A，B）加壓打入急冷水冷卻器（E6016）冷卻到36℃進入急冷塔上部，自上而下冷卻從急冷塔下部而來的氣體。三級冷凝器（E6007）出口氣體進入尾氣分液罐（V6005）進一步分離出氣體中夾帶的液硫，從尾氣分液罐（V6005）頂部出來的就是Claus尾氣。爐膛內發生的化學反應如下：H2S+3/2O2 →SO2 +H2O+Q1H2S+1/2SO2 →H2O+3/4S2 +Q2燃燒后從爐內出來的混合氣分成三股，一股去一級高溫摻合閥（TV6001），一股去二級高溫摻合閥（TV6002）,另一股經加氫預熱器（E6003）與加氫工藝氣體換熱冷卻到810℃，再經過廢熱鍋爐（E6004）降溫到330℃，然后進入一級冷凝器（E6005）冷卻到150℃分離出液硫，（G）的低壓蒸汽。從氣提塔底出來的貧液經氨冷器（E4003）冷卻到5℃，由脫碳貧液泵（P4001A，B） Mpa(A)進入脫碳塔下塔上部。富液進入水力透平（HT4001A，B）回收靜壓能，(A)后進入脫碳高壓閃蒸槽（V4003），脫碳高壓閃蒸槽設備為板式塔，部分溶解的CO2和大部分H2在此解吸出來，此氣體即謂脫碳高壓閃蒸氣。從下塔頂出來的凈化氣（CO24%(V)、℃）直接進入脫碳塔上塔底部與從脫硫工段過來的被氨冷器I（E4002）冷卻至0℃的NHD貧液逆相接觸，從上塔頂出來的凈化氣（CO2約2～3%(V)、COS和H2S5ppm、℃），經凈化氣分離器（V4002）除去少量霧沫夾帶的NHD后，進入氣氣換熱器（E4001A），溫度升至30℃，(A)，然后將凈化氣送去精脫硫。貧液經貧富液換熱器II（E3003）冷卻到57℃，然后由貧液泵II（P3002A,B）(G)送入貧富液換熱器I（E3002）；而在貧液進入貧富液換熱器I前面有一旁路，(G)進入溶液過濾器（M3001A,B），過濾后的貧液再返回貧液泵II的入口。變換氣脫硫塔（T3001）℃的NHD富液和燃氣脫硫塔（T3004）℃左右的NHD富液一起由富液泵（P3003A,B）(G)經貧富液換熱器I（E3002）換熱至50℃；貧富液換熱器II（E3003）加熱到130℃，進入濃縮塔（T3002）。(A)(A)蒸汽一起送出本工段。由第三水分離器（V2006）、第七水分離器（V2014）分離出的冷凝液進入冷凝液汽提塔的上部，由第二水分離器（V2005）、第五水分離器（V2012）、第六水分離器（V2013）分離出的冷凝液進入冷凝液汽提塔的中部，汽提塔采用垂直篩板塔，冷凝液閃蒸槽閃蒸出的閃蒸氣（156℃，）進入冷凝液汽提塔的底部，低壓蒸汽進入塔的底部進行汽提冷凝液，～(A)。另一部分水煤氣進入有機硫水解槽（R2003）脫硫，出來的240℃的水煤氣分成兩部分，一部分去調節變換爐出口變換氣中CO含量，使CO含量為19%（干基）左右。氣化爐冷激室里的渣粒固化成玻璃狀，通過鎖斗系統排出。氣化原料與氣化劑氧氣經燒嘴同時噴入氣化爐（R1001）內的反應室，然后在高溫(1400一1600℃)、高壓（)下發生快速氣化反應，產生以CO和H2為主要成分的熱粗煤氣。（5） 生產工藝參數預塔：入塔溫度65℃，塔頂放空溫度40℃，預精餾后甲醇pH值宜控制在8；加壓塔：，溫度125℃，溫度122℃，常壓塔：，溫度67℃。該塔生產能力大，壓降小，分離效果好，結果簡單，維修量極小，相對投資較小，是目前使用較多的塔型之一。但浮閥易損壞，維修費用高，安裝要求高。該類型塔塔板效率高，操作彈性大，塔阻力小，但單位面積的生產能力低，設備體積大，結構復雜，投資較大。通過上述比較可知，雖然三塔精餾技術的一次性投入要比雙塔精餾高但是從能源消耗、精甲醇質量上都要優于雙塔精餾，所以設計采用三塔精餾工藝。蒸汽消耗 在消耗方面,由于常壓塔加壓塔的蒸汽冷凝熱作為加熱源，所以三塔精餾的蒸汽消耗相比雙塔精餾要低。粗甲醇預熱器的熱量由精甲醇提供，也不需要外供熱量。脫除低沸點組分后，采用加壓精餾的方法，提高甲醇氣體分壓與沸點，減少甲醇的氣相揮發，從而提高了甲醇的收率。對企業的達標排放構成了較大的威脅。從塔頂或側線采出。雙塔精餾工藝流程見下圖。如此反復，低沸點組分不斷提高。 精餾原理精餾是將沸點不同的組分所組成的混合液，在精餾塔中，同時多次部分氣化和多次部分冷凝，使其分離成純態組分的過程。所得產品除甲醇為，還有水、醚、醛、酮、酯、烷烴、有機酸等幾十種有機雜質。常用操作溫度200～290℃,～。通過操作條件的對比分析，可知使用銅基催化劑可大幅度節省投資費用和操作費用，降低成本。 催化劑的選用（1） 甲醇合成催化劑經過長時間的研究開發和工業實踐，廣泛使用的合成甲醇催化劑主要有兩大系列：一種是以氧化銅為主體的銅基催化劑，一種是以氧化鋅為主體的鋅基催化劑。典型塔型有Casale的四床臥式內換熱合成塔和中國成達公司的四床內換熱式合成塔。日前各工程公司的氨合成塔均采用二床(四床)內換熱式合成塔。管板處的催化劑屬于絕熱段。固定管板列管合成塔雖然可用于大型化，但受管長、設備直徑、管板制造所限。日前大型裝置很少使用。但碳的轉化率低，出塔的甲醇濃度低，循環量大，能耗高，又不能副產蒸汽，現已經基本被淘汰。 合成甲醇工藝的選擇甲醇合成的典型工藝主要是：低壓工藝（ICI低壓工藝、Lurgi低壓工藝）、中壓工藝、高壓工藝。物理性質(25℃)： 密度 蒸汽壓 表面張力 粘度 比熱 2100J/(kg/K) 導熱系數 (m/K) 冰點 22℃～29℃ 閃點 151℃ 燃點 157℃應用性能：表1 各種氣體在NHD溶劑中的相對溶解度組分 H2 CO CH3 CO2 COS H2S CH3SH4 CS2 H2O相對溶解度 100 233 892 2270 2400 73300(2) NHD溶劑吸收機理甲醇生產要求凈化氣含硫量低，NHD溶劑脫硫(包括無機硫和有機硫)溶解度大，對二氧化碳選擇性好，而且，NHD脫硫后串聯NHD脫碳，仍是脫硫過程的延續。當全氣量通過變換工序時，此時要求最終變換率不太高，必須保證足量的CO作為合成甲醇的原料；設計中采用的是部分氣量變換，其余氣量不經過變換而直接去合成，這部分氣體可以調節變換后甲醇合成原料氣中CO的含量，所以通過的氣體變換率達90%以上。壓力 。設計中的變換工藝是一種全新的設計，該工藝采用的是部分氣變換。（7）對環境影響小，氣化過程無廢氣排放。水冷壁設計壽命按25年考慮。對煤的灰熔點的適用范圍比其他氣化工藝更寬，即使是高水份、高灰分、高硫含量和高灰熔點的煤種也能使用。 GSP工藝技術簡介GSP工藝技術是20世紀70年代末由GDR(原民主德國)開發并投入商業化運行的大中型煤氣化技術。生成CO2量大，碳的轉化率低，有效氣體成份(CO+H2)低；對煤有一定要求，如要求灰分13%，灰熔點1300℃，含水量8%等，雖然具有氣流床煤氣化的共同優點，仍是美中不足。目前，常用的、技術較成熟的氣流床主要有干粉和水煤漿兩種。從流程分，可分為冷激式流程和廢熱鍋爐流程。（4）碳轉化率高，均大于90%，能耗低。氣流床氣化優點很多，它是針對流化床的不足開發的。（2）對煤的氣化活性要求高，僅適合于氣化褐煤和高活性的煙煤。所以氣體組成和溫度均勻，解決了固定床氣化需用煤的限制。典型的氣化爐為魯奇（Lurgi）爐。2 工藝流程設計首先是采用GSP氣化工藝將原料煤氣化為合成氣；然后通過變換和NHD脫硫脫碳工藝將合成氣轉化為滿足甲醇合成條件的原料氣；第三步就是甲醇的合成，加溫到225℃后輸入列管式等溫反應器，在XNC98型催化劑的作用下合成甲醇，生成的粗甲醇送入精餾塔精餾，得到精甲醇。 設計的指導思想以設計任務書為基礎，適應我國甲醇工業發展的需要。通過完成設計，可以知道甲醇的用途；基本掌握煤制甲醇的生產工藝；了解國內外甲醇工業的發展現狀；以及甲醇工業的發展趨勢。煤在世界化石能源儲量中占有很大比重（我國情況更是如此），而且煤制甲醇的合成技術很成熟。 甲醇生產原料合成甲醇的工業生產是以固體（如煤、焦炭）、液體（如原油、重油、輕油）或氣體（如天然氣及其它可燃性氣體）為原料，經造氣、凈化（脫硫）變換，除二氧化碳，配制成一定配比的合成氣。70年代四川維尼綸廠引進了一套以乙炔尾氣為原料的95kt/a低壓法裝置，采用英國ICI技術。1857年法國的M甲醇還可經生物發酵生成甲醇蛋白，富含維生素和蛋白質，具有營養價值高而成本低的優點，用作飼料添加劑，有著廣闊的應用前景。用甲醇作甲基化試劑可生產丙烯酸甲酯、對苯二甲酸二甲酯、甲胺、甲基苯胺、甲烷氯化物等；甲醇羰基化可生產醋酸、醋酐、甲酸甲酯等重要有機合成中間體，它們是制造各種染料、藥品、農藥、炸藥、香料、噴漆的原料，目前用甲醇合成乙二醇、乙醛、乙醇也日益受到重視。蒸氣與空氣形成爆炸性混合物，％～﹪（體積比）。 In addition to strictly control the three wastes emissions, make full use of waste heat, reduce the energy consumption and ensure safety and health personnel.Keywords：methanol synthesis；gas distillation；process flow目 錄1概論 ……………………………………………………………………………6 ………………………………………………………………………6 ………………………………………………………7 …………………………………………………………………7 …………………………………………………………8 ……………………………………………………………82工藝論證 ………………………………………………………………………9 煤氣化路線的選擇 ………………………………………………………9 ………………………………………………… 11 ………………………………………………………12 …………………………………………………………………143工藝流程 ………………………………………………………………………18 GSP氣化工藝流程 ………………………………………………………18 ………………………………………………………19 ………………………………………………………25 ………………………………………………………26 …………………………………………………………274工藝計算 ……………………………………………………………… ……29 …………………………………………………………………29 …………………………………………………………………355主要設備的工藝計算及選型 …………………………………………………41 ………………………………………………………41 ………………………………………………………43 ………………………………………………………46 …………………………………………466三廢處理 ………………………………………………………………………47 …………………………………………………47 處理方法 …………………………………………………………………47設計結果評價 ……………………………………………………………………48參考文獻 …………………………………………………………………………49致謝 ………………………………………………………………………………501 總論 概述 甲醇性質甲醇俗稱木醇、木精，英文名為methanol，分子式CH3OH。 Use of GSP gasification process the gasification。為了滿足經濟發展對甲醇的需求，開展了此20萬t/a的甲醇項目。近年來，隨著甲醇下屬產品的開發，特別是甲醇燃料的推廣應用，甲醇的需求大幅度上升。關鍵詞：甲醇合成；氣體精餾；工藝流程ABSTRACTMethanol is a kind of very important organic chemical raw materials, is also a kind of fuel, is a chemical carbon based products, in the national economy occupies very important position. In recent years, with the development of methanol subordinate products, especially the populari