发布时间 : 星期三 文章年产65万吨煤制甲醇合成工段工艺设计_毕业论文更新完毕开始阅读
一起并入燃料系统作燃料使用；槽中的粗甲醇液体利用余压送入甲醇贮槽和精馏工段。
、 压缩机火炬气中压蒸汽背压蒸汽净化气驰放气汽包排污锅炉给水闪蒸气汽包甲醇合成塔 甲醇水 冷器甲醇分离器
开工蒸汽中压蒸汽换热器粗甲醇闪蒸槽图1. 甲醇合成工艺流程图
Fig. 1 flow diagram of methanol synthesis process
3.合成工段工艺计算 3.1甲醇合成工段物料衡算 3.1.1设计条件及参数
已知年产65万吨精甲醇，每年以300个工作日计算，每天24个小时。 合成工段各物质的摩尔质量如下表3.1
表3.1 合成工段各物质的摩尔质量
Tab. 3.1 the molar mass of the substance of the synthesis section 组分
CO 28
CO2 44
H2 2
CH4 16
N2 28
CH3OH 32
(CH3)2O 46
C4H9OH 74
H2O 18
摩尔质量
精甲醇中甲醇含量：99.99%
根据某化工厂得粗甲醇组成如下表3.2
表3.2粗甲醇组成
Tab. 3.2 crude methanol 组分 百分含量/%
甲醇 92.99
二甲醚 0.20
高级醇 0.03
水 6.78
时产精甲醇：65×104/300×24=90.28 t /
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时产粗甲醇：90.28×99.99%/92.99%=97.08 t / h 合成过程的反应方程：
主反应： CO+2H2→CH3OH 式（1）
CO2+3H2=CH3OH+H2O 式（2）
副反应： 2CO+4H2→(CH3)2O+H2O 式（3）
CO+3H2→CH4+H2O 式（4） 4CO+8H2→C4H9OH+3H2O 式（5） CO2+H2→CO+H2O 式（6）
由于合成反应中甲醇主要由一氧化碳合成，二氧化碳主要发生逆变反应生成一氧化碳，且入塔气中二氧化碳的含量一般不超过5%，所以计算中忽略反应式（2）。
3.1.2合成工段物料衡算
（1）根据粗甲醇组分，算得各组分的生成量为：
1000=90274.692 kg /h ,即2821.0 8k4mo l/h 甲醇= 97.08×92.99%×1000=194.160 kg / h，即4.22 k1mo l/h 二甲醚=97.08×0.2%×1000=29.124 kg /h ，即0.39 k4mo l/h 异丁醇=97.08×0.03%×1000=6582.024 kg / h，即365.6 6k8mo l/h 水=97.08×6.78%× 工业生产中测得低压时，每生产一吨粗甲醇生成甲烷1.52m3（标况），即0.34kmol的甲烷。故甲烷每小时生成量为：97.08×0.34=33.007 kmol / h。 忽略原料气带入水，根据（3）（4）（5）得反应（6）生成水量为： 365.668-4.221-33.007-3×0.394=327.258 kmol / h, 即在CO逆变换中生成的H2O为327.258 kmol / h,即7330.579 m3 / h
粗甲醇中气体溶解量查《甲醇生产技术及进展》[13]在5.06MPa，40℃时，每吨粗甲醇中溶其他组成如下表3.3：
表3.3 每吨粗甲醇中合成气溶解情况
Tab. 3.3 per ton of crude synthesis gas dissolved in methanol 组分
溶解量（Nm3/t粗甲醇）
H2 4.364
CO 0.815
CO2 7.780
N2 0.365
Ar 0.243
CH4 1.680
粗甲醇中溶解的气体量：
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n97.?084.?364H2?4323.6?57m/h1 7.733kmol/ho l/ nCO?97.08×0.815=79.120m3/h=3.572kmh
nCO2?97.08×7.780=755.282m3/h=37.548kmol/h nN2?97.08×0.365=35.434m3/h=1.248kmol/h
o l/ nAr?97.08×0.243=23.590m3/h=0.846kmh nCH4?97.08×1.680=163.094m3/h=7.169kmh ol/ 根据测定，40℃时液态甲醇中释放CO、CO2、H2等混合气中每立方米含37.14g甲醇，假定溶解气全部释放，则甲醇扩散损失为：
n损失CH3OH?nH2+nCO+nCO2+nN2+nAr+nCH4 ?(423.657+79.120+755.282+35.434+23.590+163.094)×(37.14/1000) ?54.974kg/h=1.718kmol/h（2）合成反应中气体的消耗和生成情况 驰放气组成如下表3.4
表3.4 弛放气组成
Tab.3.4 purge gas composition 气体 组成 / %
CH3OH 0.61
H2 78.31
CO 6.29
CO2 3.51
N2 3.19
Ar 2.30
CH4 5.79
由反应方程及以上计算可得合成反应中消耗原料情况如下表3.5：
表3.5 合成反应中消耗原料情况
Tab. 3.5 synthesis of raw materials consumption 消耗项 反应（1） 反应（3） 反应（4） 反应（5） 反应（6）
CO 2821.084 8.442 33.007 1.576 （327.258）
消耗原料气组分 / kmol / h
CO2 - - - - 327.258
H2 5642.168 16.884 99.021 3.152 327.258
注：括号内的为生成量；反应（1）项不包括扩散甲醇和弛放气中甲醇消耗的原料气量
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合成反应中生成物情况如下表3.6：
表3.6 合成反应中生成物情况
生成项
反应（1） 反应（3） 反应（4） 反应（5） 反应（6）
CH4 - - 33.007 - -
CH3OH 2821.084
- - - -
Tab. 3.6 objects generated in the synthesis reaction 生成物组分 / kmol / h
(CH3)2O
- 4.221 - - -
C4H9OH
- - - 0.394 -
H2O - 4.221 33.007 1.182 327.258
其他原料气消耗如下表3.7：
表3.7 其他原料气消耗 Tab.3.7 other raw gas consumption 消耗项 粗甲醇中溶解 扩散的甲醇 驰放气 驰放气中甲醇
CO 3.572 1.718 0.0629G 0.0061G
CO2 37.548 - 0.0351G
-
消耗原料气组分 / kmol / h
H2 17.733 3.436 0.7831G 0.0122G
N2 1.248 - 0.0319G
-
Ar 0.846 - 0.023G -
CH4 7.169 - 0.0579G
-
注：G为驰放气的量，m3/ h
（3）新鲜气和驰放气气量的确定
由工艺流程可知，各组分的消耗总量与新鲜气的进料量相等。各组分等量关
系如下：
CO的消耗总量：
2821.084+8.442+33.007+1.576-327.258+3.572+1.718+0.0629G+0.0061G =2542.141+0.069G
H2的消耗总量：
5642.168+16.884+99.021+3.152+327.258+17.733+3.436+0.7831G+0.0122G =6109.652+0.7953G
CO2的消耗总量：327.258+37.548+0.0351G=364.806+0.0351G N2的消耗总量:1.248+0.0319G
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