畢業(yè)論文--年產(chǎn)3萬噸粗甲醇聯(lián)醇法合成、精餾工藝設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 精甲醇產(chǎn)品塔底含微量甲醇的水送往水處理系統(tǒng)雙塔精餾流程圖如圖 3所示 圖 3 雙塔精餾流程圖 甲醇生產(chǎn)中的三廢 循環(huán)氣 中甲烷的累積要經(jīng)常排放 粗甲醇中間貯槽的閃蒸氣中含有較多毒物一氧化碳和少量有機(jī)物可回收作原料或燃料 粗甲醇的雜質(zhì) 回收廢甲醇催化劑 因?yàn)閺U甲醇催化劑中含有價(jià)值較高的銅鋅金屬所以回收廢甲醇催化劑不僅可以廢物利用增加經(jīng)濟(jì)收入還可降低生產(chǎn)成本回收廢甲醇催化劑的利用方法可制取金屬銅制取氧化銅制取硫酸銅制取微量元素肥料和重制甲醇催化劑 本裝置建成投產(chǎn)后正常生產(chǎn)時(shí)三廢應(yīng)按上述措施嚴(yán)格出理并進(jìn)行檢測使其都能達(dá)到國家的有關(guān)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計(jì)本裝置的建設(shè)對(duì)周圍環(huán)境影響不會(huì)太大 甲醇合成工段流程簡圖如圖 51 所示 圖 51 甲醇合 成工段原則流程圖 1 設(shè)計(jì)條件 本設(shè)計(jì)總氨 100kta 醇氨比 30 粗甲醇產(chǎn)量是年產(chǎn) 3 萬 t 惰性氣組成CH406Ar04 年工作日 330 天 粗甲醇組成如表 51 所示表 51 粗甲醇組成 w 物料名稱 CH3OH CH32O C4H9OH C8H18 H2O 組成 w 9406 035 028 031 500 解據(jù)題意產(chǎn)量分配為合成氨 70000ta884th 粗甲醇 30000ta即 379th 計(jì)算實(shí)現(xiàn)合成氨產(chǎn)量計(jì)劃所需原料氣量 參加合成反應(yīng)的理論耗氣量 根據(jù)反應(yīng)方程 1H2N2→ NH3 51 則耗氫氣為 1 780kmolh 17472Nm3h 耗氮?dú)鉃? 260kmolh 5824Nm3h ②原料氣中惰性氣含量為 其中 CH4 為 14119Nm3hAr 為 9412Nm3h ③在壓力為 30 106Pa 溫度在 30℃時(shí)液氨中氫氮?dú)馊芙鈸p失查表 []在上述狀況下液氨中氫氮?dú)馊芙饬糠謩e為 H23430Nm3tN23200Nm3t 則每小時(shí)在液氨中氫氮?dú)馊芙鈸p失分別為 343 884 30321Nm3h 和 32 884 28288Nm3h 液氨在貯罐氣中的擴(kuò)散損失 查表在 16 106Pa245℃時(shí)氫氨混合氣中氨的平衡濃度為 4183則貯罐氣中氨損失 G 氨損為 G 氨損 42146Nm3h 折合成氫氮?dú)鈸p失為 H263219Nm3hN221073Nm3h 所以每小時(shí)精 1747258242353130321282886321921073 2496000Nm3h ⑤醇后氣中尚有 CO15CO218CH3OH005 則每小時(shí)需要 G 醇后氣為 其中 CO38738Nm3hCO246485Nm3hCH3OH1291Nm3h 于是生產(chǎn)合成氨所需醇后氣量如表 5所示表 5 合成氨生產(chǎn)耗用醇后氣量及其組成耗用量 氣體組成 Nm3h H2 N2 CO2 CO CH4 Ar CH3OH 小計(jì) 合成氨反應(yīng) 17472582400 2329600 精煉損耗 46485 38738 12913 86514 液 氨 中 溶 解 損 耗 30321 28288 58609 氨擴(kuò)散損耗 63219 21073 84292 惰性氣 14119 9412 23531 續(xù)表 52 合成氨生產(chǎn)耗用醇后氣量及其組成 氣體組成 Nm3h H2 N2 CO2 CO CH4 Ar CH3OH 小計(jì) 合計(jì) 18407631760 46485 38738 14119 9412 1291 2582500 醇后氣組成 7128 2446 055 036 005 10000 3 生產(chǎn)甲醇所需原料氣量 合成甲醇的化學(xué)反應(yīng) 主反應(yīng) CO2H2→ CH3OH10237kJmol 52 副反應(yīng) 2CO3H2→ CH32OH2O20209kJmol 53 CO3H2→ CH4H2O11569kJmol 54 4CO8H2→ C4H9OH3H2O4962kJmol 55 CO2H2 → COH2O4292kJmol 56 8CO17H2→ C8H188H2O95798kJmol 57 根據(jù)粗甲醇組分算得各組分的生成量為 甲醇 CH3OH3790kgh 9406 35649kgh 24922Nm3h 二甲醚 [CH32O]3790kgh 035 132kgh 636Nm3h 雜醇 C4H9OH3790kgh 028 1061kgh 32Nm3h 烴類 C8H183790kgh 031 117kgh 230Nm3h 水 H2O3790kgh 500 1895kgh 23582Nm3h ③生產(chǎn)中測得按反應(yīng)式 54 每生產(chǎn) t 粗甲醇 CH4 生成量 756Nm3 即034kmolCH4t 粗甲所以 CH4 每小時(shí)生 成量為 034 379 12kmolh 忽略由原料氣帶入的水分根據(jù) 53545557 求得反應(yīng)式 56 生成的反應(yīng)水為 105280284128860143 30103 8 770kmolh即在逆變換反應(yīng)中生成 770kmolh 的 CO 和 H2O 查表壓力為 10 106Pa 在 30℃時(shí)每 t 粗甲醇中溶解的反應(yīng)氣組分如表 5表5 混合氣在粗甲醇中的溶解量 組分 CO CO2 H2 N2 CH4 CH32O 小計(jì) 溶解量 Nm3t 981 658 2592 326 076 192 4825 Nm3h 3718 1236 288 728 18287 組成 2033 1364 5372 676 158 398 100 ⑥粗甲醇馳放氣中甲醇的擴(kuò)散損失 根據(jù)測定在 35℃時(shí)液態(tài)甲醇中釋放的 COCO2H2 等混合氣中每 m3含 3714g 甲醇假設(shè)經(jīng)減壓后液相中溶解的氣體除二甲醚外全釋放則甲醇擴(kuò)散損失G3718249389823712355288040 003714 652kgh 即 456Nm3h 上式中 CH32O 溶解量 72Nm3h 大于 53 生成的 CH32O量 636Nm3h 即二甲醚全溶所以二甲醚在減壓后的釋放量 為 0 醇后氣中有 005 甲醇隨氣體帶入銅洗合成氨產(chǎn)量為 884th 時(shí)帶走甲醇為25825Nm3h 005 1291Nm3h 于是粗甲醇合成每小時(shí)消耗原料氣量及組成如表 5綜合表 51 和表 5即得進(jìn)入甲醇合成塔之新鮮氣量 G 新鮮氣與組成表 5表 5進(jìn)甲醇合成塔新鮮氣 G 新鮮氣組成 組分 CO CO2 H2 N2 CH4 Ar 小計(jì) 合成甲醇消耗 Nm3h 546060 1236 2599 81177 合成氨消耗 Nm3h 38738 46485 18407631760 14119 9412 2582500 新鮮氣消耗量 Nm3h 2386800 633000 11520 9412 3390400 新鮮氣組成 836 195 7040 1867 034 028 100 表 5 粗甲醇生產(chǎn)消耗和生成物量及其組成序號(hào) 消耗方式 單位 消耗原料氣組分 合成反應(yīng)生成物組分 小計(jì) Nm3 CO CO2 H2 N2 CH4 CH3OH CH32O C4H9OH C8H18 H2O 消耗量 生成量 1 52 生成甲醇 kmolm3 11126 22252 11126 249220 498440 249220 2 55 生成高級(jí)醇 kmolm3 057 114 014 043 3845 1283 1283 2562 321 962 3 53 生成二甲醚 kmolm3 05 085 028 028 3181 1273 1273 1909 636 636 4 54 生成甲烷 kmolm3 12 387 129 129 11546 5774 2887 8659 2887 2887 5 56CO2 逆變換 kmolm3 770 770 17253 17253 續(xù)表 54 粗甲醇生產(chǎn)消耗和生成物量及其組成序號(hào) 消耗方式 單位 消耗原料氣組分 合成反應(yīng)生成物組分 小計(jì) Nm3 CO CO2 H2 N2 CH4 CH3OH CH32O C4H9OH C8H18 H2O 消耗量 生成量 17253 17253 17253 17253 6 57 生成高級(jí)烷 kmolm3 08 175 010 082 5768 20 續(xù) 表 54 粗甲醇生產(chǎn)消耗和生成物量及其組成序號(hào) 消耗方式 單位 消耗原料氣組分 合成反應(yīng)生成物組分 小計(jì) Nm3 CO CO2 H2 N2 CH4 CH3OH CH32O C4H9OH C8H18 H2O 消耗量 生成量 1846 3922 230 1843 7 粗甲醇中氣體溶解 Nm3 3718 1236 288 72 17271 8 醇后氣中甲醇擴(kuò)散 Nm3 1291 2583 1291 9 馳放氣中甲醇擴(kuò)散 Nm3 456 912 456 1368 456 合計(jì) Nm3 546060 1236 2599 250970 636 321 230 23582 811770 278620 消耗氣組成 V 3015 243 6727 015 生成物質(zhì)量 kg 1060 1173 18950 380820 生成物質(zhì)量組成 9409 034 028 031 498 ⑨甲醇合成塔循環(huán)氣量的計(jì)算 測得甲醇合成塔出塔氣中含甲醇 45根據(jù)表 5設(shè)甲醇塔出塔氣量為 G醇出塔 58 把 G 醇循環(huán) G 醇出塔 2582527862288717271 代入 58 得 G 醇出塔 55681Nm3h G 醇循環(huán) 26926Nm3h 故得循環(huán)氣各組分的量如表 5所示表 5 甲醇塔循環(huán)氣量及其組成 組分 CO CO2 H2 N2 CH4 Ar CH3OH 合計(jì) 流量 Nm3h 40389 48467 19193658610 14809 9693 1346 2692600 組成 7128 2446 055 036 005 10000 ⑩甲醇合成塔入塔氣量的計(jì)算 根據(jù) G 入醇塔 G 新鮮氣 G 循環(huán)氣由表 5與表 5得表 5表 5 甲醇合成塔入塔氣量及其組成 組分 CO CO2 H2 N2 CH4 Ar CH3OH 小計(jì) 流量 Nm3h 4306100 1291600 26329 19106 1346 6083000 組成 532 189 7079 2123 043 031 002 100 甲醇合成塔出塔氣流量及組成計(jì)算 因?yàn)?G 醇出塔 G 醇入塔 G 醇反應(yīng) G 醇 G 醇副反應(yīng) G 醇副產(chǎn)物根據(jù)表 5表5得表 5為甲醇合成塔出 塔氣流量及組成表中 CH3OH 組成為 453 出塔氣流量為55672Nm3h中所設(shè) CH3OH組出塔氣流量為 55681Nm3h誤差較小醇分離器出口氣體和液體產(chǎn)品流量與組成如表 5表 5 甲醇合成塔出塔氣流量及組成 組分 CO CO2 H2 N2 CH4 Ar CH3OH C4H9OH C8H18 H2O 合計(jì) 入塔氣流量 Nm3h 4306100 1291600 26329 19106 1346 6083000 合成反應(yīng)消耗 Nm3h 241017253 536240 794490 反應(yīng)生成物 Nm3h 2887 636 230 23582 278630 出塔氣流量 Nm3h 3769900 1291600 29216 19106 252320 321 636 230 23582 5567200 組成 149 175 6772 2320 052 034 453 000 042 10000 表 5 甲醇分離器出口氣體和液體產(chǎn)品流量與組成 組分 CO CO2 H2 N2 CH4 Ar CH3OH C4H9OH CH32O C8H18 H2O 合計(jì) 分離器損失氣量 Nm3h 3718 1236 288 456 18015 出分離器氣體流量 Nm3h 79132 94953 376011290400 28928 19106 2638 0 全溶 52753 組成 150 180 7128 2446 055 036 005 10000 粗甲醇在中間貯槽減壓放出的馳放氣流量與組成如表 5醇后氣經(jīng)精煉得精煉氣流量與組成如表 51 根據(jù)表 51 表 51 得氨合成塔生產(chǎn)最