产万吨煤制甲醇生产工艺毕业设计方案 .docx

精品名师归纳总结毕业设计任务书题目：年产 30 万吨煤制甲醇生产工艺毕业设计函授站 ：甘肃石化技师学院专业：化工工艺班级： 10高级化工工艺同学姓名 ：胡文花指导老师 ：王广菊2021 年 02 月 03可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结毕业设计 <论文）任务书设计 <论文）题目：年产30 万吨煤制甲醇生产工艺毕业设计函授站：甘肃函授站专业：应用化工技术<工业分析与检验） 班级：甘化专 111<甘分专 111）同学姓名：胡文花指导老师 <含职称）：王广菊老师1. 设计 <论文）的主要任务及目标甲醇是一种极重要的有机化工原料，也是一种燃料，是碳化学的基础产品，在国民经济中占有特别重要的位置。近年来，随着甲醇下属产品的开发，特殊是甲醇燃料的推广应用，甲醇的需求大幅度上升。为了满意经济进展对甲醇的需求，开展了此20 万t/a 的甲醇工程。2. 设计 <论文）的基本要求和内容第一是采纳 GSP 气化工艺将原料煤气化为合成气。然后通过变换和NHD 脱硫脱碳工艺将合成气转化为满意甲醇合成条件的原料气。第三步就是甲醇的合成，将原料气加压到 5.14Mpa，加温到 225后输入列管式等温反应器，在XNC-98 型催化剂的作用下合成甲醇，生成的粗甲醇送入精馏塔精馏，得到精甲醇。然后利用三塔精馏工艺将粗甲醇精制得到精甲醇。3. 主要参考文献 1徐振刚，宫月华，蒋晓林.CSP 加压气流床气化技术及其在中国的应用前景J. 干净煤技术， 1998，<3） :15 18.2李大尚 .GSP 技术是煤制合成气 或 H2> 工艺的正确挑选 J.煤化工 ,2005， <3）:1 6.3林民鸿，张全文，胡新田.NHD 法脱硫脱碳净化技术 .化学工业与工程技术，1995 年，第 3 期.4李琼玖，唐嗣荣，等.近代甲醇合成工艺与合成塔技术下>J. 化肥设计， 2004， 421>:3 8.5陈文凯，吴玉塘，梁国华，于作龙.合成甲醇催化剂的讨论进展.石油化工 ,1997 年，第 26 卷. 6唐志斌，王小虎，付超，于新玲.新型低压甲醇合成催化剂XNC-98的工业应用 .石化技术与应用，第 5 期，第 23 卷.7汪寿建 .自然气的综合利用技术.第 1 版.化学工业出版社，2003.8宋维端，房鼎业.甲醇工学 .第 1 版.化学工业出版社，1991.10王永全 .甲醇精馏技术简述J. 化肥设计， 2004 ， 425>:22 25.11刘志臣，孙贞涛.三塔甲醇精馏技术的应用J. 小氮肥 , 2004,<1 ） :11 12.12宋维端，房鼎业.甲醇工学 .第 1 版.化学工业出版社，1991.13梁红涛主编 .最新化工生产工艺设计与化工产品检测技术手册.银声音像出版社，2004.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结14刁玉玮，王立业编著.化工设备机械基础.第 5 版.大连理工高校出版社， 2003.15唐宏青 .GSP 工艺技术 J. 中氮肥， 2005,<2 ） :14 18.16刘道德等编著 .化工厂的设计和改造 .其次版 .中南高校出版社，2005.17冯元琦主编 .联醇生产 .第 2 版.化学工业出版社，1994.18胡松涛 .甲醇工业污水深度处理及回用的讨论.黑龙江高校硕士学位论文，2006.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结目 录1 概论61.1概述61.2设计的目的和意义 71.3设计依据 71.4设计的指导思想 81.5 原料煤的规格 82 工艺论证 92.1煤气化路线的挑选 92.2净化工艺方案的挑选 112.3合成甲醇工艺挑选 122.4甲醇精馏 143 工艺流程 183.1 GSP气化工艺流程183.2净扮装置工艺流程193.3甲醇合成工艺流程253.4甲醇精馏工艺流程263.5氨吸取制冷流程274 工艺运算 294.1物料衡算294.2能量衡算355 主要设备的工艺运算及选型 415.1甲醇合成塔的设计 415.2水冷器的工艺设计 435.3循环压缩机的选型 465.4甲醇合成厂的主要设备一览表466 三废处理 476.1甲醇生产对环境的污染476.2处理方法 47致谢 50可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1.1 概述1.1.1 甲醇性质甲醇俗称木醇、木精，英文名为methanol ，分子式 CH3OH。是一种无色、透亮、可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结20易燃、有毒、易挥发的液体，略带酒精味。分子量32.04 ，相对密度 0.7914d 4 >，蒸气相对密度 1.11 空气=1>，熔点 -97.8 ，沸点 64.7 ，闪点 <开杯） 16，自燃点473 ， 折 射 率 20 >1.3287 ， 表面 张 力<25 ） 45.05mN/m， 蒸 气压 <20 ）12.265kPa ，粘度<20） 0.5945mPa· s。能与水、乙醇、乙醚、苯、酮类和大多数其他有机溶剂混溶。蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限6.0 36.5 <体积比）。化学性质较活泼，能发生氧化、酯化、羰基化等化学反应。1.1.2 甲醇用途甲醇是重要有机化工原料和优质燃料，广泛应用于精细化工，塑料，医药，林产品加工等领域。甲醇主要用于生产甲醛，消耗量要占到甲醇总产量的一半，甲醛就是生产各种合成树脂不行少的原料。用甲醇作甲基化试剂可生产丙烯酸甲酯、对苯二甲酸二甲酯、甲胺、甲基苯胺、甲烷氯化物等。甲醇羰基化可生产醋酸、醋酐、甲酸甲酯等重要有机合成中间体，它们是制造各种染料、药品、农药、炸药、香料、喷漆的原料，目前用甲醇合成乙二醇、乙醛、乙醇也日益受到重视。甲醇也是一种重要的有机溶剂，其溶解性能优于乙醇，可用于调制油漆。作为一种良好的萃取剂，甲醇在分析化学中可用于一些物质的分别。甲醇仍是一种很有前景的清洁能源，甲醇燃料以其安全、廉价、燃烧充分，利用率高、环保的众多优点，替代汽油已经成为车用燃料的进展方向之一。另外燃料级甲醇用于供热和发电，也可达到环保要求。甲醇仍可经生物发酵生成甲醇蛋白，富含维生素和蛋白质，具有养分价值高而成本低的优点，用作饲料添加剂，有着宽阔的应用前景。1.1.3 甲醇生产工艺的进展甲醇是醇类中最简洁的一元醇。 1661 年英国化学家 R.波义耳第一在木材干馏后的液体产物中发觉甲醇，故甲醇俗称木精、木醇。在自然界只有某些树叶或果实中含有少量的游离态甲醇，绝大多数以酯或醚的形式存在。 1857 年法国的 M·贝特洛在试验室用一氯甲烷在碱性溶液中水解也制得了甲醇。我国的甲醇生产始于 1957 年， 50 岁月在吉林、兰州和太原等的建成了以煤或焦炭为原料来生产甲醇的装置。 60 岁月建成了一批中小型装置，并在合成氨工业的基础上开发了联产法生产甲醇的工艺。 70 岁月四川维尼纶厂引进了一套以乙炔尾气为原料的 95kt/a低压法装置，采纳英国 ICI 技术。 1995 年 12 月，由化工部第八设计院和上海化工设计院联合设计的200kt/a甲醇生产装置在上海太平洋化工公司顺当投产，标 志着我国甲醇生产技术向大型化和国产化迈出了新的一步。2000 年，杭州林达公司开发了拥有完全自主学问产权的JW 低压均温甲醇合成塔技术，打破长期来被ICI 、Lurgi等国外少数公司所垄断拥的局面，并在2004 年获得国家技术创造二等奖。 2005 年，该技术胜利应用于国内首家焦炉气制甲醇装置上。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1.1.4 甲醇生产原料合成甲醇的工业生产是以固体 <如煤、焦炭）、液体 <如原油、重油、轻油）或气体<如自然气及其它可燃性气体）为原料，经造气、净化 <脱硫）变换，除二氧化碳， 配制成肯定配比的合成气。在不同的催化剂存在下，选用不同的工艺条件可单产甲醇<分高、中、低压法），或与合成氨联产甲醇 <联醇法），将合成后的粗甲醇经预精馏脱除甲醚，再精馏而得成品甲醇。1.2 设计的目的和意义由于我国石油资源短缺，能源安全已经成为不行回避的现实问题，寻求替代能源已成为我国经济进展的关键。甲醇作为石油的补充已成为现实，进展甲醇工业对我国经济进展具有重要的战略意义。煤在世界化石能源储量中占有很大比重<我国情形更是如此），而且煤制甲醇的合成技术很成熟。随着石油和自然气价格的快速上涨，煤制甲醇更加具有优势。本设计遵循“工艺先进、技术牢靠、配置科学、安全环保”的原就。结合甲醇的性质特点设计一座年产20 万吨煤制甲醇的生产车间。通过设计可以巩固、深化和扩大所学基本学问，培育分析解决问题的才能。仍可以培育创新精神，树立良好的学术思想和工作作风。通过完成设计，可以知道甲醇的用途。基本把握煤制甲醇的生产工艺。明白国内外甲醇工业的进呈现状。以及甲醇工业的进展趋势。1.3 设计的依据年产 30 万吨煤制甲醇生产工艺毕业设计任务书1.3.2设计的基础资料<1） 工艺流程资料参阅某化学工程公司的甲醇合成厂的工艺流程资料和参考由房鼎业主编的甲醇工学。<2）合成工段的工艺参数参阅某化学工程公司的甲醇合成厂的工艺参数资料。详细数据为入塔压力5.14MPa，出塔压力 4.9 MPa ，副产蒸汽压力3.9 MPa，入塔温度 225，出塔温度255。1.4 设计的指导思想以设计任务书为基础，适应我国甲醇工业进展的需要。加强理论联系实际，扩大学问面。培育独立摸索、独立工作的才能。整个设计应贯彻节约基建投资，充分重视技术进步，降低工程造价，节能环保等思想，设计生产高质量甲醇产品。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1.5 原料煤规格原料煤的元素分析为： C 67.5%。 H 4.0% 。 O 10.2%。 N 0.65% 。 S<可燃） 1.73%。 S<不行燃） 0.34%。 Cl/<mg/kg） 229。 F/<mg/kg） 104。 Na/<mg/kg） 2180。 K/<mg/kg ）292。2.1 煤气化技术路线的挑选煤气化技术按气化反应器的形式，气化工艺可分为移动床<固定床）、流化床、气流床三种。2.1.1 移动床气化采纳肯定粒度范畴的碎煤 <5mm 50mm）为原料，与气化剂逆流接触，炉内温度分布曲线显现最高点，反应残渣从炉底排出，生成气中含有可观量的挥发气。典型的 气化炉为鲁奇 <Lurgi ）炉。移动床气化，是目前世界上用于生产合成气的主要方法之一。在大型煤制甲醇的装置中，固定床的优点是投资低，可是它有很多不足：<1）对原料煤的黏结性有肯定要求： <2）气化强度低： <3）环境污染负荷大，治较麻理烦。2.1.1流化床气化采纳肯定粒度分布的细粒煤<10mm）为原料，吹入炉内的气化剂使煤粒呈连续随机运动的流化状态，床层中的混合和传热都很快。所以气体组成和温度匀称，解决 了固定床气化需用煤的限制。生成的煤气基本不含焦油，但飞灰量很大。进展较早且 比较成熟的是常压温克 <Winkler ）炉。它的缺点是： <1）在常压或接近于常压下生产，生产强度低、能耗高、碳转化率只有 88% 90%。<2）对煤的气化活性要求高，仅适合于气化褐煤和高活性的烟煤。<3）缺少大型使用体会。要在大型甲醇装置中推广，受肯定限制。2.1.3 气流床气化气 流 床采 用 粉 煤为 原料 ， 反 应 温度 高， 灰分 是熔 融 状态 。 典 型代 表 为GSP,Shell,Texaco气流床气化工艺。气流床气化优点很多，它是针对流化床的不足开发的。气流床气化具有以下特点：<1）采纳<0.2mm 的粉煤。<2）气化温度达 14001600，对环保很有利，没有酚、焦油，有机硫很少，且硫形状单一。<3）气化压力可达 3.5 6.5MPa，可大大节约合成气的压缩功。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结<4）碳转化率高，均大于90%，能耗低。<5）气化强度大。<6）但投资相对较高，特殊是 Shell 粉煤气化。从技术先进性、能耗、环保等方面考虑，对于大型甲醇煤气化应选用气流床气化为宜。从流程分，可分为冷激式流程和废热锅炉流程。前者在煤气离开气化炉后用激冷水直接冷却，它适合于制造氨气或氢气。由于这种流程易于和变换反应器配套，激冷中产生的蒸汽可满意变换反应的需要。后者热煤气是经辐射锅炉，再送往对流锅 炉，产生高压蒸汽可用于发电或作热源。目前，常用的、技术较成熟的气流床主要有干粉和水煤浆两种。干粉气流床：该技术的特点是碳的转化率高，气化反应中，所产煤气中CO 含量高， H2 含量较低，这种煤气的热值较高。另外，这种气化炉均采纳水冷壁而不是耐火砖，炉衬的使用寿命长。水煤浆气流床：水煤浆气化技术的特点是煤浆带35%40%水入炉，因此氧耗比干粉煤气化约高 20%。炉衬是耐火砖，冲刷严峻，每年要更换一次。生成CO2 量大， 碳的转化率低，有效气体成份CO+H2>低。对煤有肯定要求，如要求灰分 <13%，灰熔点<1300，含水量 <8%等，虽然具有气流床煤气化的共同优点，仍是美中不足。通过比较可知道大型甲醇的煤气化的应当优先考虑干粉煤气化。设计采纳的是 GSP 冷激气化工艺，其兼有 shell 和 Texaco的技术优点。代表着将来气流床加压气化技术的进展方向。2.1.4 GSP工艺技术简介GSP工艺技术是 20 世纪 70 岁月末由 GDR原民主德国 >开发并投入商业化运行的大中型煤气化技术。与其他同类气化技术相比，该技术因采纳了气化炉顶干粉加料与反应室四周水冷壁结构，因而在气化炉结构以及工艺流程上有其先进之处。GSP 气化技术的主要特点如下：<1）采纳干粉煤 水份含量 <2%>作为气化原料，依据后续化工产品的要求，煤粉可用氮气或一氧化碳输送，故操作特别安全。由于气化温度高，故对煤种的适应性更 为广泛，从较差的褐煤、次烟煤、烟煤到石油焦均可使用，也可以两种煤掺混使用。 对煤的灰熔点的适用范畴比其他气化工艺更宽，即使是高水份、高灰分、高硫含量和 高灰熔点的煤种也能使用。<2 ）气化温度高，一般在1450 1600，煤气中甲烷体积分数小于0.1%， CO+H2>体积分数高达 90%以上。<3）氧耗较低，与水煤浆加压气化工艺相比，氧耗低约15% 20%，可降低配套空分装置投资和运行费用。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结<4）气化炉采纳水冷壁结构，无耐火材料衬里。水冷壁设计寿命按25 年考虑。正常使用时保护量很少，运行周期长。<5）只有一个联合喷嘴 开工喷嘴与生产喷嘴合二为一 >，喷嘴使用寿命长，为气扮装置长周期运行供应了牢靠保证。<6）碳转化率高达 99%以上，冷煤气效率高达80%以上。<7）对环境影响小，气化过程无废气排放。<8）投资省，粗煤气成本较低。2.2 净化工艺方案的挑选净化工艺包括。变换、脱硫脱碳、硫回收三个部分。2.2.1 变换工序变换工艺主要有：鲁奇低压甲醇生产中的变换工艺， Topse 法甲醇生产中的变换工艺，以及国内的以重油为原料的全气量部分变换工艺。设计中的变换工艺是一种全新的设计，该工艺采纳的是部分气变换。该工艺的简洁流程为：气化工段来的水煤气第一进入预变换炉，出炉后分为两部分：一部分进入另一变换炉，变换后经过多次换热和气液分别后去了脱硫系统。另一部分先进入有机硫水解槽脱硫，出来后气体又分为两部分，部分去调剂变换炉出口 CO含量，部分去发电系统发电。1> 工艺条件的确定：温度 设计中的变换炉 <R2002）内装两段耐硫变换触媒，两段间配有煤气激冷管线，采纳连续换热式来降低温度，掌握温度在 393左右。预变换炉温度掌握在240左右。压力 设计中是将气体压缩到 3.8Mpa 后送入变换炉的。压力对反应的化学平稳没有影响，但对反应速率影响显著，在 0.1 0.3Mpa 范畴内反应速率大约与压力的0.5 次方而成正比，故加压操作可提高设备生产才能。现代甲醇装置采纳加压变换可以节约压缩合成气的能量，并可充分利用变换气中过剩蒸汽的能量。最终变换率最终变换率由合成甲醇的原料气中氢碳比及一氧化碳和二氧化碳的比例打算的。当全气量通过变换工序时，此时要求最终变换率不太高，必需保证足量的 CO 作为合成甲醇的原料。设计中采纳的是部分气量变换，其余气量不经过变换而直接去合成，这部分气体可以调剂变换后甲醇合成原料气中CO 的含量，所以通过的气体变换率达 90%以上。催化剂粒度为了提高催化剂的粒内有效因子，可以削减催化剂粒度，但相应的 气体通过催化剂床的阻力就将增加，变换催化剂的相宜直径为6 10mm，工业上一般压制成圆柱状，粒度 5×5 或 9×9mm。设计中采纳催化剂粒度为 9×9mm。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.2.2 NHD脱硫脱碳1> NHD 溶剂的物理性质和应用性能NHD溶剂主要组分是聚乙二醇二甲醚的同系物，分子式为CH3 OC2H4O>nCH3,式中 n=2 8，平均分子量为 250 280。物理性质 25 >：3密度1.027kg/m 蒸汽压0.093Pa 表面张力 0.034N/m 粘度4.3mPa.s比热2100J/kg/K>导热系数 0.18W/m/K> 冰点-22 -29 闪点151燃点157 应用性能：表 1各种气体在 NHD溶剂中的相对溶解度组分H2CO2.8CH3CO2COSH2SCH233892227024003SH473300CS2H2O相对溶解度 1.36.71002> NHD 溶剂吸取机理-6甲醇生产要求净化气含硫量低，NHD 溶剂脱硫 包括无机硫和有机硫 >溶解度大，对二氧化碳挑选性好，而且，NHD 脱硫后串联 NHD 脱碳，仍是脱硫过程的连续。NHD脱硫脱碳的甲醇装置的生产数据说明，经NHD 法净化后，净化气总硫体积可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结分数小于 0.1x10生产的要求。-6 ，再设置精脱硫装置，总硫体积分数可小于0.05 ×10，满意甲醇可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结综上所述， NHD 法脱硫脱碳净化工艺是一种高效节能的物理吸取方法。且在国内某些装置上己胜利应用，有肯定的生产和治理体会，本着节约投资、采纳国内先进成熟的净化技术这一原就，设计采纳了NHD 脱硫脱碳净化工艺。2.3 合成甲醇工艺的挑选甲醇合成的典型工艺主要是：低压工艺<ICI 低压工艺、 Lurgi 低压工艺）、中压工艺、高压工艺。甲醇合成工艺中最重要的工序是甲醇的合成，其关键技术是合成甲醇催化剂的和反应器，设计采纳用的是低压合成工艺。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.3.1 甲醇合成塔的挑选目前，国内外的大型甲醇合成塔塔型较多，归纳起来可分为五种：冷激式合成塔：这是最早的低压甲醇合成塔，是用进塔冷气冷激来带走反应热。该塔结构简洁，也适于大型化。但碳的转化率低，出塔的甲醇浓度低，循环量大，能耗高，又不能副产蒸汽，现已经基本被剔除。冷管式合成塔：这种合成塔源于氨合成塔，在催化剂内设置足够换热面积的冷气管，用进塔冷管来移走反应热。冷管的结构有逆流式、并流式和U 型管式。由于逆流式与合成反应的放热不相适应，即床层出口处温差最大，但这时反应放热最小，而在床层上部反应最快、放热最多，但温差却又最小，为克服这种不足，冷管改为并流或U 形冷管。这种塔型碳转化率较高但仅能在出塔气中副产0.4MPa 的低压蒸汽。日前大型装置很少使用。水管式合成塔：将床层内的传热管由管内走冷气改为走沸腾水。这样可较大的提高传热系数，更好的移走反应热，缩小传热面积，多装催化剂，同时可副产2.5Mpa4.0MPa 的中压蒸汽，是大型化较抱负的塔型。固定管板列管合成塔：这种合成塔就是一台列管换热器，催化剂在管内，管间< 壳程>是沸腾水，将反应热用于副产3.0MPa 4.0MPa 的中压蒸汽。固定管板列管合成塔虽然可用于大型化，但受管长、设备直径、管板制造所限。在日产超过2000t 时， 往往需要并联两个。这种塔型是造价最高的一种，也是装卸催化剂较难的一种。随着合成压力增高，塔径加大，管板的厚度也增加。管板处的催化剂属于绝热段。管板下面仍有一段逆传热段，也就是进塔气225，管外的沸腾水却是248，不是将反应热移走而是水给反应气加热。这种合成塔由于列管需用特种不锈钢，因而是造价特别高的一种。多床内换热式合成塔：这种合成塔由大型氨合成塔进展而来。日前各工程公司的氨合成塔均采纳二床 四床>内换热式合成塔。针对甲醇合成的特点采纳四床<或五床>内换热式合成塔。各床层是绝热反应，在各床出口将热量移走。这种塔型结构简洁， 造价低，不需特种合金钢，转化率高，适合于大型或超大型装置，但反应热不能全部 直接副产中压蒸汽。典型塔型有Casale的四床卧式内换热合成塔和中国成达公司的四床内换热式合成塔。合成塔的选用原就一般为：反应能在接近正确温度曲线条件下进行，床层阻力小，需要消耗的动力低，合成反应的反应热利用率高，操作掌握便利，技术易得，装置投资要底等。综上所述和借鉴大型甲醇合成企业的体会，<大型装置不宜选用激冷式和冷管式），设计选用固定管板列管合成塔。这种塔内甲醇合成反应接近正确温度操作线，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结反应热利用率高，虽然设备复杂、投资高，但是由于这种塔在国内外使用较多，具有丰富的治理和修理体会，技术也较简洁得到。外加考虑到设计的是年产20 万吨的甲醇合成塔，塔的塔径和管板的厚度不会很大，费用也不会很高，所以本设计采纳了固定管板列管合成塔。2.3.2 催化剂的选用<1） 甲醇合成催化剂经过长时间的讨论开发和工业实践，广泛使用的合成甲醇催化剂主要有两大系列：一种是以氧化铜为主体的铜基催化剂，一种是以氧化锌为主体的锌基催化剂。锌基催化剂机械强度好 .耐热性好，对毒物敏锐性小，操作的相宜温度为350 400， 压力为 25 32MPa寿命为 2 3 年>。铜基催化剂具有良好的低温活性，较高的挑选性，通常用于低、中压流程。耐热性较差，对硫、氯及其化合物敏锐，易中毒。操作的相宜温度为 220 270，压力为 5 15MPa一般寿命为 2 3 年>。通过操作条件的对比分析，可知使用铜基催化剂可大幅度节约投资费用和操作费用，降低成本。<2） XNC-98 甲醇合成催化剂简介：XNC-98 型催化剂是四川天一科技股份有限公司研制和开发的新产品。目前已在国内 20 多套大、中、小型工业甲醇装置上使用,运行情形良好。用于低温、低压下由碳氧化物与氢合成甲醇，具有低温活性高、热稳固性好的特点。常用操作温度200 290,操作压力 5.0 10.0MPa。催化剂活性和寿命：在该催化剂质量检验规定的活性检测条件下，其活性为：230时：催化剂的时空收率 1.20 kg/L.h>250时：催化剂的时空收率 1.55 kg/L.h>在正常情形下，使用寿命为 2 年以上。综上所述，催化剂的活性、挑选性和使用寿命等主要技术经济指标均适合，所以本设计选用四川天一科技股份有限公司研制的XNC-98 型催化剂。2.4 粗甲醇的精馏在甲醇合成时，因合成条件如压力、温度、合成气组成及催化剂性能等因素的影响，在产生甲醇反应的同时，仍相伴着一系列的副反应。所得产品除甲醇为，仍有 水、醚、醛、酮、酯、烷烃、有机酸等几十种有机杂质。由于甲醇作为有机化工的基础原料，用它加工的产品种类很多，因此对甲醇的纯度均有肯定的要求。甲醇的纯度直接影响下游产品的质量、消耗、安全生产及生产过程中所用的催化剂的寿命。所以粗甲醇必需提纯。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.4.1 精馏原理精馏是将沸点不同的组分所组成的混合液，在精馏塔中，同时多次部分气化和多次部分冷凝，使其分别成纯态组分的过程。其分别的原理如下：对于由沸点不同的组分组成的混合液，加热到肯定温度，使其部分气化，并将气相与液相分别。因低沸点组分易于气化，就所得气相中低沸点组分含量高于液相中的含量，而液相中高沸点组分含量，较气相中高。如将气相混合蒸汽再部分冷凝下来， 将冷凝液再加热到肯定温度，使其部分气化，并将气相与液相分别，就所得气相冷凝液中的低沸点组分又高于原气相冷凝液。如此反复，低沸点组分不断提高。到最终制得接近纯态的低沸点组分。2.4.2 精馏工艺和精馏塔的挑选甲醇精馏按工艺主要分为三种：双塔精馏工艺技术、带有高锰酸钾反应的精馏工艺技术和三塔精馏工艺技术。<1） 双塔精馏工艺国内中、小甲醇厂大部分都选用双塔精馏工艺传统的主、预精馏塔几乎都选用板式结构。双塔精馏工艺流程见下图。来自合成工段含醇90%的粗甲醇，经减压进入粗甲醇贮槽。经粗甲醇预热器加热到45后进入预精馏塔。甲醇的精馏分2 个阶段：先在预塔中脱除轻馏分，主要是二甲醚。后进入主精馏塔，进一步把高沸点的重馏分杂甲醇水质脱除，主要是水、异丁基油等。从塔顶或侧线采出。经精馏甲醇冷却器冷却至常温后，就可得到纯度在 99.9%以上的符合国家指标的精甲醇产品。1 预精馏塔 2 主精馏塔图 1甲醇双塔工艺流程可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结<2） 三塔精馏工艺近年来，很多企业原有甲醇双塔精馏装置己不能满意企业的需要。随着生产的强化，不仅消耗大幅度上升，而且残液中的甲醇含量也大大超过了工艺指标。对企业的达标排放构成了较大的威逼。甲醇三塔精馏工艺技术是为了削减甲醇在精馏过程中的损耗，提高甲醇的收率和产品质量而设计的。预精馏塔后的冷凝器采纳一级冷凝，用以脱除二甲醚等低沸点的杂质，掌握冷凝器气体出口温度在肯定范畴内。在该温度 下，几乎全部的低沸点馏分都为气相，不造成冷凝回流。脱除低沸点组分后，采纳加压精馏的方法，提高甲醇气体分压与沸点，削减甲醇的气相挥发，从而提高了甲醇的收率。作为一般要求的精甲醇经加压精馏塔后就可以达到合格的质量。如作为特殊需要，就再经过常压精馏塔的进一步提纯。生产中加压塔和常压塔同时采出精甲醇，常压塔的再沸器热量由加压塔的塔顶气供应，不需要外加热源。粗甲醇预热器的热量由精甲醇供应，也不需要外供热量。因此.该工艺技术生产才能大，节能成效显著，特殊适合较大规模的精甲醇生产。甲醇粗甲醇釜液甲醇1 预精馏塔2加压精馏塔 3常压精馏塔可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结<3） 双塔与三塔精馏技术比较图 2三塔工艺流程可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结工艺流程三塔精馏与双塔精馏在流程上的区分在于三塔精馏采纳了2 台主精馏塔 其中 1 台是加压塔 >和 1 台常压塔，较双塔流程多 1 台加压塔。这样，在同等的生产条件下，降低了主精馏塔的负荷，并没常压塔利用加压塔塔顶的蒸汽冷凝热作为加热源，所以三塔精馏既节约蒸汽，又节约冷却水。蒸汽消耗在消耗方面 , 由于常压塔加压塔的蒸汽冷凝热作为加热源，所以三塔精馏的蒸汽消耗相比双塔精馏要低。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结产品质量三塔精馏与双塔精馏在产品质量上最大的不同是三塔精馏制取的精甲-6-醇中乙醇含量低，一般小于 50× 10 , 而双塔精馏制取的精甲醇中乙醇含量为400×106-6500× 10 ，三塔精馏制取的精甲醇纯度可达99.99%，含有的有机杂质相对较少。设备投资三塔精馏的流程较双塔精馏流程要复杂，所以在投资方面，同等规模三塔精的设备投资要比双塔精馏高出20%30%。操作方面由于双塔精馏具有流程简洁, 运行稳固的特点 , 所以在操作上较三塔精馏要便利简洁。通过上述比较可知，虽然三塔精馏技术的一次性投入要比双塔精馏高但是从能源消耗、精甲醇质量上都要优于双塔精馏，所以设计采纳三塔精馏工艺。<4） 精馏塔的挑选精馏塔是粗甲醇精馏工序的关键设备，它直接制约着生产装置的产品质量、消耗、生产才能及对环境的影响。目前常用的精馏塔主要有四种塔型：泡罩塔，浮阀塔，填料塔和新型垂直筛板塔。其各自结构及特点如下：泡罩塔 泡罩塔十多层板式塔，每层塔板上装有一个活多个炮罩。该类型塔塔板效率高，操作弹性大，塔阻力小，但单位面积的生产才能低，设备体积大，结构复杂，投资较大。该塔已经逐步被其他塔代替。浮阀塔 浮阀塔的塔板结构与泡罩相像，致使浮阀代替了泡罩及其伸气管。该类型塔板效率高，操作弹性大，操作适应性强，单位面积生产才能大，造价较低。但浮阀易损坏，修理费用高，安装要求高。目前该塔仍被广泛使用，但有使用逐步削减的趋势。填料塔 填料塔是在塔内装填新型高效填料，如不锈钢网波纹填料，每M 填料相当 5 块以上的理论板。塔总高一般为浮阀塔的一半。该塔生产才能大，压降小，分别成效好，结果简洁，修理量微小，相对投资较小，是目前使用较多的塔型之一。新型垂直筛板新型垂直筛板的传质单元，是由塔板开有升气孔及罩于其上的帽罩组成。该塔传质效率高，传质空间利用率好，处理才能大，操作弹性大，结构简洁牢靠，投资小，板液面梯度小，液面横向混合好无流淌传质死区。综上所述，填料塔使用较普遍，技术特别成熟，所以设计选用了填料塔。<5） 生产工艺参数预塔：入塔温度 65，塔顶放空温度 40，预精馏后甲醇比重保护在 0.87，预精馏后甲醇 pH 值宜掌握在 8。加压塔：塔底釜液压强 0.6Mpa，温度 125，塔顶气体压强 0.6Mpa，温度 122，常压塔：塔顶气体压强 0.13Mpa，温度 67。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3 工艺流程3.1 GSP 气化工艺流程GSP 气化工艺过程也主要是由给料系统、气化炉、粗煤气洗涤系统组成。即备煤、气化、除渣三部分组成。固体气化原料被碾磨为不大于0.5 的粒度后，经过干燥，通过浓相气流输入系统送至烧嘴。气化原料与气化剂氧气经烧嘴同时喷入气化炉<R1001）内的反应室，然后在高温 1400 一 1600>、高压 <4.0MPa>下发生快速气化反应，产生以CO 和 H2 为主要成分的热粗煤气。气化原料中的矿物形成熔渣。热粗煤气和熔渣通过反应室底部的排渣口进入下部激冷室。冷却的粗煤气进入分别器<V1002），从分别器出来的气体分为两部分：一部分进入变换炉<R1002），气体出来后进入换热器 <E1003），出来的气体和另外一部分气体混合后进入水解器，气体出来后入分别器<V1004 ），从V1004 出 来后 去净 化工 段。 而从 分别 器<V1002 ） 下分 离出 的液 体进 入分 离器<V1003），从 V1003 出来的气体经过冷却器<E1002）后，主要为 H2S 去硫回收系统。从V1003 下分别的液体去污水处理系统，处理后的水和从E1002， E1003， V1004 出来的冷液一起返回气化炉冷激室。气化炉冷激室里的渣粒固化成玻璃状，通过锁斗系统排出。污水的处理过程是先送入减压闪蒸槽，闪蒸后的液体进入沉淀池，氧蒸汽原煤蒸汽硫回收冷却水