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：4109020001

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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 焦炉气 70~85 90 天然气 65 50~55 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、高压法(19.6-29.4Mpa)是最初生产甲醇的方法，采用锌铬催化剂，反应温度360-400℃,压力19.6-29.4Mpa。高 压法由于原料和动力消耗大，反应温度高，生成粗甲醇中有机杂质含量高，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)中压法仍采用高活性的铜基催化剂，反应温度与低压法相同，但由于提高了压力，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，低压法基于高活性的铜基催 化剂，其活性明显高于锌铬催化剂，反应温度低(240-270℃)。在较低压力下可获 得较高的甲醇收率，且选择性好，减少了副反应，改善了甲醇质量，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+ H2→CH3OH。

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、冷凝再沸器 8、回流泵 9、冷却器

甲醇合成塔计算已知：年产100000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： 13020.83kg/h

时产粗甲醇： 13847.97kg/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 18357 .5 10124 .868 CO2 4995. 68 884.4 51 H2 11257 7.64 19473 .32 N2 3667. 93 0.504 105.69 8 9110. 02 0.84 13.49 999.6 2 CH4 5506.8 0 Ar 2644. 18 CH3O H 701.2 8 C4H9O H (CH3)2 O H2O 11.51 合计 14846 2.52 30483. 143 10229. 668

出塔 m3/h损失 m3/h 出气 m3/h 出液 kg 组成%

8232. 6321.008 8231. 624

4111. 2295.501 4105. 728

93104 .320 93104 .32

3667. 4260.504 3666. 922

5612.4 981.008 5611.4 9

2644. 180.529 2643. 651

9811. 3

0.84

13.49

1011. 13

12820 9.0458.55

9811. 3 13014 .32 93.98 2.77 0.02 27.70 0.20 803.1 8 5.80

12717 5.035 13847. 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 70℃

塔顶温度 65℃塔底温度 100℃ 回流液温度 40℃

甲醇精馏塔物料平衡汇总 (单位：kg/h)成分 甲醇 物料 13014.32 加压塔顶 出料 5208.33 常压塔顶 出料 7734.37 常压塔釜 出料 99.32

NaOH水 高沸物 合计

1.3853407.345 2.77 16425.82 5208.33 7734.37

1.3853407.345 2.77 3510.82

通过计算，得到以下数据： F=434.24kmol/h

xF=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 降液管底隙高度 h0/m 浮阀数N/个 数值及说明 1.60 0.50 单溢流弓形降液管 1.473 1.12 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ΔPP/Pa 液体在降液管内停留时间 θ/s 降液管内清液层高度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 19.4 0.1277 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

4.32

Vs/(m3/s)

Ls×103/(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70℃,;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。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/nfjj.html