年产10万吨甲醇生产工艺

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1、年产 10 万吨甲醇生产工艺年产 10万吨甲醇生产工艺流程设计指导教师：汪海班级：09 级化学工程与工艺本科一班 学生：郭婷婷 学号：*- *01LOGO工艺方案的确定本设计确定的生产工艺如下： 以煤为原料生产甲醇 Lurgi 低压法合 成甲醇 以铜基催化剂为生产催化剂 双效法三塔精馏甲醇煤制甲醇总流程图造气工艺介绍我国甲醇生产制造原料气的原料有气体、液体和固体原 料。 气体原料有天然气、焦炉气、乙炔尾气、炼厂气、高炉气等。 液体 原料有石脑油、重油、渣油等。固体原料有焦炭、无烟煤、褐煤等。以不同原料制取甲醇的经济效 果，可以单纯地对比如下（以褐煤为100）。投资 成本 褐煤 100 100

2、焦炉 气 7085 90 天然气 65 5055 乙炔尾气 35 40可见，以煤为原料制取甲醇的投资和成本最高。但是，随着能源的紧 张，石油 价格的大幅增长，世界煤的储藏量远远超过天然气和石油，我 国情况更是如此。从 长远的战略观点来看，将来终将以煤制取甲醇的原 料路线占主导地位。 因此，从长远角度分析，本设计决定选用煤制甲醇 原料气。德士古煤气化工艺流程示意图 1、球磨机 2、煤浆槽 3、煤浆泵 4、 气化炉 5、激冷器 6、灰渣锁斗 7、灰渣收集槽 8、筛网 9、文丘里洗 涤器 10、洗涤塔 11、澄清槽 12、激冷泵 13、洗涤泵甲醇的生产工艺介绍1、髙压法(19.6-29.4Mpa)是

3、最初生产甲醇的方 法，采用锌铬催化剂，反应温度360-400C。，压力19.6-29.4Mpa。髙压法 由于原料和动力消耗大，反应温度髙，生成粗甲醇中有机杂质含量髙，而 且投资大，其发 展长期以来处于停顿状态。2、中压法(9.8-12.0 Mpa)中压法仍采用髙活性的铜基催化剂，反应温 度与低压法相同，但由于提髙了压力，相应的 动力消耗略有增加。3、低压法(5.0-8.0 Mpa)是20世纪60年代后期发展起来的甲醇合成 技术，低压法基于髙活性的铜基催 化剂，其活性明显髙于锌铬催化剂， 反应温度低(240-270C。)。在较低压力下可获得较髙的甲醇收率，且选择 性好，减少了副反应，改善了甲醇质

4、量，降低了原料消 耗。此外，由于 压力低，动力消耗降低很多，工艺设备制造容易。比较以上三者的优缺点，以投资成本，生产成本，产 品收率为依 据，选择中低压法为生产甲醇的工艺，用 CO 和H2在加热压力下，在铜基催化剂作用下合成甲醇，其主要反应式为：CO+ H2CH3OH。Lurgi低压法甲醇合成工艺流程图1、透平压缩机5、甲醇合成塔2、热交换器 6、汽包 3、锅炉水预热器 7、甲醇分离器 4、水冷器 8、 粗甲醇贮槽Lurgi 型甲醇合成塔甲醇的精馏工艺双效法三塔粗甲醇精馏工艺流程图 1、预精馏塔 2、第一精馏塔（加压)3、第二精馏塔(常压) 4、回流液收集槽 5、冷凝器 6、再沸器 7、冷 凝

5、再沸器 8、回流泵 9、冷却器甲醇合成塔计算已知：年产*吨精甲醇，每年以 320个工作日计 算。精甲醇中甲醇含量(wt):99.95%粗甲醇组成(wt)lurgi低压合成工艺甲醇：93.98%二甲醚：0.2%异丁醇： 0.02%水： 5.8% 所以，时产精甲醇： *.83kg/h 时产粗甲醇： *.97kg/h甲醇合成塔物料平衡汇总 组分 入塔 m3/h 消耗 m3/h 生成 m3/h CO * .5 * .868 CO2 4995. 68 884.4 51 H2 * 7.64 * .32 N2 3667. 93 0.504 105.69 8 9110. 02 0.84 13.49 999.6

6、 2 CH4 5506.8 0 Ar 2644. 18 CH3O H 701.2 8 C4H9O H (CH3)2 O H2O 11.51 合计 * 2.52 *. 143 *. 668出塔 m3/h 损失 m3/h 出气 m3/h 出液 kg 组成%8232. 6321.008 8231. 6244111. 2295.501 4105. 728* .320 * .323667. 4260.504 3666. 9225612.4 981.008 5611.4 92644. 180.529 2643. 6519811. 30.8413.491011. 13* 9.0458.559811. 3 *

7、 .32 93.98 2.77 0.02 27.70 0.20 803.1 8 5.80* 5.035 *. 97 100 常压精馏塔计算已知：(1)要求精甲醇的纯度为质量分数 99.95%。 (2)操作条件：进料压力 110kPa冷凝器压力130kPa再沸器压力110kPa进料温度70C。塔顶温度65C塔底温度100C回流液温度40C。甲醇精馏塔物料平衡汇总(单位：kg/h)成分 甲醇 物料*.32加压塔顶 出料 5208.33 常压塔顶 出料 7734.37 常压塔釜 出料 99.32NaOH 水 高沸物 合计1.*-*. 345 2.77 *.82 5208.33 7734.371.*-

8、*. 345 2.77 3510.82通过计算，得到以下数据： F=434.24kmol/hxF=0.564 xD=0.999 xW=0.016 回流比 R=0.917 理论板数 N = 15.57(不包括再沸器) 进料位置 N=10 全塔效率 ET=47.28%所以，实际进料板数为20块，实际塔板数为33块。塔径D=1.6m 塔高 21.7m浮阀塔板工艺设计计算结果项目 塔径 D/m 板间距 HT/m 塔板形式空塔气速 u/(m/s) 堰长 lw/m 堰高 hw/m 板上液层高度 hL/m 降液管底隙 髙度hO/m浮阀数N/个 数值及说明1.60 0.50单溢流弓形降液管1.4731.12

9、0.05 0.06 精馏段 0.02 提馏段 0.04 261 等边三角形排列 分块式塔 板 备注项目 阀孔气速 u0/(m/s) 阀孔动能因数 F0 临界阀孔气速 uoc/(m/s)孔心距t/m单板压降APP/Pa液体在降液管内停留时间9/s降液管内清 液层髙度 Hd/m 泛点率 /%数值及说明 9.494 10.36 9.548 0.075 534 精馏段 39.3 提馏段 19.40.1277 62.1备注气相负荷上限Vs,max/(m3/s)气相负荷下限Vs,min/(m3/s)6.181.429雾沫夹带控制漏液控制操作弹性4.32Vs/(m3/s)Lsx103/(m3/s)塔板负荷性能图 常压精馏塔的 Aspen Plus 模拟计算对上述结果利用 Aspen Plus 软件用RadFrac进行精馏塔的 严格法模拟与设计。进料含甲醇0.564,、水0.436(摩尔分数)处理量434.24kmol/h,进料温度70C。,进料压力130kPa, 冷凝器压力 110kPa,再沸器压力130kPa。理论板数18(含冷凝 器、再沸器)，进料板位置10,实际回流比 0.917,塔顶流出量 与进料量比 0.5566,物性方法 NRTL。 模 拟结果如下所示。