《年产10万吨甲醇厂初步设计-》.doc

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1、991201 操作系统【答案】Binput 请输入第三个数： to cA. ORDER BY B. AVG C. GROUP BY D.SUMif found()6编写一个程序，打印一个由“*”组成的平行四边形。C. CHANGE ALL 工资 WITH工资+100D、提供网络系统的安全服务INPUT 请输入n的值： TO Nif cmax2摘要论述了天然气制甲醇合成气各工艺的研究现状,进展及发展方向。天然气制合成气的典型工艺是水蒸气催化转化法,其技术成熟,但投资大,能耗高,生产的合成气不适于直接用来合成甲醇。天然气与CO2催化转化工艺可制得富含CO的合成气,解决蒸气转化法氢过剩的问题，实现C

2、O2的减排，从材料的选择、筒体和封头制造、大型管板加工、部件组对、方面论述了10 kt/ a 甲醇合成反应器制造的控制点,以确保其成功制造,为今后同类设备的制造提供借鉴。用ASPEN PLUS软件建立的甲醇合成模拟模型可以反映甲醇合成系统的实际情况 ，该模型能够用于甲醇合成流程的物料衡算及物料衡算的模拟计算。关键词：甲醇合成反应器；天然气；模拟分析；ASPENPLUSAbstractThe research status progress and development of methanol synthesis gas manufactured process by natural gas

3、are reviewed. It is the most popular process to produce methanol synthesis gas, the technique is relative mature, but it need high energy and cost，and the synthesis gas is not directly able to produce methanol. Natural gas and CO2 reforming process can solve the problem, The key points of manufactur

4、ing 10 kt/a methanol synthesis reactor are expounded from six aspects such as the material choosing, shell and head fabrication, large tube-sheet machining, component assembly, welding procedure of main welding seams, which insure the reactor to manufacture successfully and provide reference for the

5、 manufacturingof same reactors. The methanol synthesis simulation model which is established with Aspenplus software can reflect the actual situation of methanol synthesis system, and this model can be applied to the material balance and material balance of the simulation.Keywords：Methanol synthesis

6、 reactor ; natural gas ; analysis on the simulation results; ASPENPLUS 目录摘 要IAbstractII第1章 总论11.1 概述11.1.1 甲醇的意义及作用11.1.2 甲醇的生产工艺及发展11.1.3 生产技术的发展21.1.4 甲醇的合成方法21.1.5甲醇的合成路线51.1.6 产品的性质及用途61.1.7 厂址选择6第2章 生产方法及工艺流程82.1生产规模82.2.1 生产工艺过程82.2.2生产工艺流程简述9第3章 甲醇生产的物料平衡计算103.1反应器工艺计算123.2反应器的模拟143.3生产工艺及主要设

7、备计算193.3.1反应器的设备计算193.3.2 气体分布设计203.3设备一览表26第4章 三废处理及公用工程274.1公用工程274.1.1供水274.1.2供电274.1.3供暖284.1.4 通风284.2废气具体排放情况284.2.1废水294.2.2废渣294.3废气治理措施294.4废水治理措施294.5废渣治理措施30参考文献31第1章 总论1.1 概述1.1.1 甲醇的意义及作用甲醇作为及其重要的有机化工原料，是碳一化学工业的基础产品，在国民经济中占有重要地位。长期以来，甲醇都是被作为农药、医药、染料等行业的工业原料，但随着科技的进步与发展，甲醇将被应用于越来越多的领域。1

8、.1.2 甲醇的生产工艺及发展生产发展技术的发展世界甲醇工业的发展总体上说，世界甲醇工业从90年代开始经历了1991-1998的供需平衡，1998-1999的供大于求，从2000年初至今的供求基本平衡三个基本阶段。据Nexant Chen Systems公司的最新统计，全球2004年甲醇生产能力为4226.5 kt/a以下是最近几年的甲醇需求统计。表1-1全球主要地区甲醇消费构成按用途分2001年2002年2003年2004年甲醛940(31)970(32)1010(32)1050(33)MTBE830(28)810(26)780(25)760(22)(其中美国）470(16)430(14)3

9、40(11)270(8)醋酸270(9)290(9)300(10)310(10)MMA90(3)90(3)100(3)100(3)其他880(29)900(29)930(30)970(30)需求合计3020（100)3060(100)3100(100)3180(100)按地区分亚洲920(30)940(31)990(32)1040(33)北美1000(33)1000(33)980(31)970(31)西欧630(21)640(21)650(21)670(21)其他470(16)480(16)490(16)500(16)需求合计3020(100)3060(100)3110(100)3180(10

10、0)从上表可以看出，到2004年为止，甲醇仍主要用于制造甲醛和MTBE。用于制造甲醛的甲醇用量随年份成增长趋势，而MTBE的需求量则逐年降低。亚洲需求量增长比较迅速，与此相反，北美地区需求则在减少。我国甲醇工业发展我国的甲醇工业经过十几年的发展，生产能力得到了很大提高。1991年，我国的生产能力仅为70万吨，截止2004年底，我国甲醇产能已达740万吨，117家生产企业共生产甲醇440.65万吨，2005年甲醇产量达到500万吨，比2004年增长22.2 %，进口量99.1万吨，因此下降3.1 %。1.1.3 生产技术的发展装置大型化 于上世纪末相比，现在新建甲醇规模超过百万吨的已不再少数。在

11、20042008年新建的14套甲醇装置中平均规模为134 kt/a，其中卡塔尔二期工程项目高达230 kt/a。最小规模的是智利甲醇项目，产能也达84 kt/a，一些上世纪末还称得上经济规模的60 kt/a装置因失去竞争力而纷纷关闭。 二次转化和自转化工艺 合成气发生占甲醇装置总投资的50 %60 %，所以许多工程公司将其视为技术改进重点。已经形成的新工艺在主要是Syenetix(前ICI)的先进天然气加热炉转化工艺(AGHR),Lurgi的组合转化工艺(CR)和Topse的自热转化工艺(ATR)。 新甲醇反应器的合成技术 大型甲醇生产装置必须具备与其规模相适应的甲醇反应器和反应技术。传统甲醇

12、合成反应器有ICI的冷激型反应器，Lungi的管壳式反应器，Topsdpe的径向流动反应器等，近期出现的新合成甲醇反应器有日本东洋工程的MRF-Z反应器等，而反应技术方面则出现了Lurgi推出的水冷一气冷相结合的新流程。 引入膜分离技术的反应技术 通常的甲醇合成工艺中，未反应气体需循环返回反应器，而KPT则提出将未反应气体送往膜分离器，并将气体分为富含氢气的气体，前者作燃料用，后者返回反应器。 液相合成工艺传统甲醇合成采用气相工艺，不足之处是原料单程转化率低，合成气净化成本高，能耗高。相比之下，液相合成由于使用了比热容高，导热系数大的长链烷烃化合物作反应介质，可使甲醇合成在等温条件下进行。1.

13、1.4 甲醇的合成方法1.1.4.1常用的合成方法当今甲醇生产技术主要采用中压法和低压法两种工艺，并且以低压法为主，这两种方法生产的甲醇约占世界甲醇产量的80 %以上。高压法：(19.6-29.4 Mpa)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19.6-29.4 Mpa。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。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

14、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。中压法：(9.8-12.0 Mpa)随着甲醇工业的大型化，如采用低压法势必导致工艺管道和设备较大，因此在低压法的基础上适当提高合成压力，即发展成为中压法。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。目前，甲醇的生产方法还主要有甲烷直接氧化法：2CH4+O22CH3OH.由一氧化碳和氢气合成甲醇，液化石油气氧化法。1.1.4.2本设计采用的方法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，选择低压法为生产甲

15、醇的工艺，用CO和H2在加热压力下，在催化剂作用下合成甲醇，其主要反应式为：CO+ H2CH3OH1.1.5甲醇的合成路线1.1.5.1常用的合成工艺虽然开发了高活性的铜基催化剂，合成甲醇从高压法转向低压法，完成了合成甲醇技术的一次重大飞跃，但仍存在许多问题：反应器结构复杂；单程转化率低，气体压缩和循环的耗能大；反应温度不易控制，反应器热稳定性差。所有这些问题向人们揭示，在合成甲醇技术方面仍有很大的潜力，更新更高的技术等待我们去开发。下面介绍20世纪80年代以来所取得的新成果。气液固三项合成甲醇工艺 首先由美国化学系统公司提出，采用三相流化床，液相是惰性介质，催化剂是ICI的Cu-Zn改进型催

16、化剂。对液相介质的要求：在甲醇合成条件下有很好的热稳定性和化学稳定性。既是催化剂的硫化介质，又是反应热吸收介质，甲醇在液相介质中的溶解度越小越好，产物甲醇以气相的形式离开反应器。这类液相介质有如三甲苯，液体石蜡和正十六烷等。后来Berty等人提出了相反的观点，采用的液相介质除了热稳定性及化学稳定性外，要求甲醇在其溶液中的溶解度越大越好，产物甲醇不是以气相形式离开反应器，而是以液相形式离开反应器，在反应器外进行分离。经试验发现四甘醇二甲醚是极理想的液相介质。CO和H2在该液相中的气液平衡常数很大，采用Cu-Zn-Al催化剂，其单程转化率大于相同条件下气相的平衡转化率。气液固三相工艺的优点是：反应

17、器结构简单，投资少；由于介质的存在改善了反应器的传热性能，温度易于控制，提高了反应器的热稳定性；催化剂的颗粒小，内扩散影响易于消除；合成甲醇的单程转化率高，可达15%-20%，循环比大为减小；能量回收利用率高；催化剂磨损少。缺点是三相反应器压降较大，液相内的扩散系数比气相小的多。 液相法合成甲醇工艺 液相合成甲醇工艺的特点是采用活性更高的过度金属络合催化剂。催化剂均匀分布在液相介质中，不存在催化剂表面不均一性和内扩散影响问题，反应温度低，一般不超过200，20世纪80年代中期，美国Brookhaven国家实验室开发了活性很高的复合型催化剂，其结构为NaOH-RONa-M(OAc)2,其中M代表

18、过渡金属Ni 、Pd或Co、R为低碳烷基，当M为Ni，R为叔戊烷基时催化剂性能最好，液相介质为四氢呋喃，反应温度为80-120，压力为2MPa左右，合成气单程转化率高于80%，甲醇选择性高达96%。当该催化剂与第族金属的羰基络合物混合使用时，能得到更好的效果，他能激活CO，并有较好的耐硫性，当合成气中还有167010-6的H2S时，其甲醇产率仍达33%。Mahajan等人研制了由过渡金属络合物与醇盐组成的符合催化剂，如四羰基镍和甲醇钾，以四氢呋喃为液相介质，反应温度为125 ，CO转化率大于90 %，选择性达 99 %。 目前液相合成甲醇研究仍处在实验室阶段，尚未工业化，但它是一种很有开发前景

19、的合成技术。该法的缺点是由于反应温度低，反应热不易回收利用；CO2和H2O容易使复合催化剂中毒，因此对合成气体的要求很苛刻，不能还有CO2和H2O，还需进一步研究。 新型GSSTFR和RSIPR反应器系统该系统采用反应,吸附和产物交换交替进行的一种新型反应装置。GSSTFR是指气-液-固滴流流动反应系统，CO和H2在催化剂的作用下，在此系统内进行反应合成甲醇，该甲醇马上被固态粉状吸附剂所吸附，并滴流带出反应系统。RSIPR是级间产品脱出反应系统，当以吸附气态甲醇的粉状吸附剂流入该系统时，与该系统内的液相四甘醇二甲醚进行交换，气态的甲醇被液相所吸附，然后再将四甘醇二甲醚中的甲醇分离出来。这样合成

20、甲醇反应不断向右进行，CO的单程转化率可达100 %，气相反应物不循环。这项新工艺仍处在研究之中，尚未投入工业生产，还有许多技术问题需要解决和完善。1.1.6 产品的性质及用途1.1.6.1 甲醇的物理性质甲醇在常温下为无色透明具有酒精气味的挥发性液体，冰点-97.68 ，沸点64.7 ,自燃点470 ,闪点12 。甲醇与空气混合形成爆炸混合物，爆炸极限为5.5-36.5 %(V)。甲醇可与水、乙醇、乙醚等互溶。与乙醇不同，甲醇不和水形成恒沸混合物，因此甲醇与水的混合物可以用分馏方法分开。甲醇不同于其它醇，有剧毒，易燃烧，饮后会使人眼睛失明，量多可致死，吸入甲醇蒸汽或长期与甲醇蒸汽接触，也会引

21、起中毒。掺有甲醇的酒精称为变性酒精，不能饮用。1.1.6.2 甲醇的化学性质甲醇含有一个甲基与一个羟基。因它含有羟基，所以具有醇类的典型反应，因它含有甲基，所以又能进行甲基化反应。甲醇可以与一系列物质反应，所以甲醇在工业上有着十分文广泛的应用。a.甲醇氧化生成甲醛、甲酸 甲醇在空气中可被氧化为甲醛，然后被氧化为甲酸 CH3OH + 1/2O2=HCHO+H2O HCHO + 1/2O2=HCOOHb.甲醇与氨以一定比例混合，在370-420 ，5.0-20.0 MPa压力下,以活性氧化铝为催化剂进行合成,得一甲胺、二甲胺、三甲胺、再经精馏，可得一、二、三甲胺产品。CH3OH+NH3=CH3NH

22、2+ H2O2CH3OH+NH3=（CH3）2NH+ 2H2O3CH3OH+NH3=（CH3）3N+ 3H2Oc.甲醇羰基化，生成醋酸 甲醇与一氧化碳在碘化钴均相催化剂存在，压力65.0 MPa温度250 下,或者在非均相铑催化剂（以碘为助催化剂）存在，压力3.0-4.0 MPa温度180 ，能合成醋酸。 CH3OH+CO=CH3OOCHd.甲醇酯化，生成各种酯类化合物e.甲醇与甲酸生成甲酸甲酯 CH3OH+HCOOH=HCOOCH3+H2Of.甲醇与硫酸反应生成硫酸氢甲酯、硫酸二甲酯 CH3OH+H2SO4=CH3HSO4+H2O 2CH3OH+H2SO4=（CH3）2SO4+H2Og.甲醇

23、氯化，生成氯化甲烷 甲醇与氯气混合，以氯化锌为催化剂可生成一、二、三氯甲烷，直至四氯甲烷。 CH3OH+Cl2+H2=CH3+HCL+H2O CH3CL+Cl2=CH2Cl2+HCL CH2CL2+Cl2=CHCl3+HCL CHCL3+Cl2=CCl4+HCLh.甲醇与氢氧化钠反应，生成甲酸钠 甲醇与氢氧化钠在85-100，下反应脱水可生成甲醇钠。 CH3OH+NaOH=CH3ONa+H2Oi.甲醇的脱水 在高温下，在ZSM-5型分子筛或5-15埃的金属硅铝催化剂下，甲醇可脱水生成二甲醚。 CH3OH=（CH3）2O+H2Oj.甲醇与苯反应，生成甲苯 在340-830下，甲醇与苯在催化剂存在

24、下生成甲苯。 CH3OH+C6H6=C6H5CH3+H2Ol.甲醇与二硫化碳（CS2）反应，生成二甲基硫醚，再与硫酸氧化生成二甲基亚砜。 4CH3OH+CS2=2（CH3）2S+C02+2H2O 3（CH3）2S+2HNO3=3（CH3）2SO+2NO+H2Om.甲醇的裂解 甲醇在加温加压下，可在催化剂上分解为CO和H2 CH3OH=CO+2H21.1.6.3 产品的用途甲醇作为化工原料，主要用于生产甲醛，其消耗量占目前甲醇总产量的近一半，其次用作甲基化剂，生产甲胺，甲烷氯化物、丙烯甲酯、甲基丙烯酸甲醇酯、对苯二甲酸二甲酯等。甲醇羰基化可生产醋酸、醋酐、甲酸甲酯、碳酸二甲酯等，甲醇也可生产敌百

25、虫、甲基对硫磷、多菌灵等农药。甲醇经生物发酵可以生产甲醇蛋白，用作饲料添加剂。近年来，随着一碳化学的发展，由甲醇出发合成乙二醇、乙醇、乙醛等工艺路线正在日益受到注意。由甲醇与异丁烯反应生产甲醇叔丁基醚的技术发展很快，产量逐年增大。甲醇也是优良的能源和车船用燃料，它可以与汽油混合作为汽车燃料，也可以 直接用作车船用燃料。1.1.7 厂址选择1.1.7.1 厂址选择的原则厂址选择是十分重要的环节是工业布局的最终环节和工业基本建设的前期工作，也是工业项目可行性研究的组成部分。厂址选择通常分为两个阶段：确定选址范围和建厂地点。侧重考虑厂址的外部区域经济技术条件，包括：距离原材料、燃料动力基地和消费地的

26、远近；与各地联系的交通运输条件；当地的厂际生产协作条件；供水、排水及电源的保证程度；原有城镇基础和职工生活条件；有否可供工业进一步发展、工业成组布局和城镇发展的场地；是否与城镇规划及区域规划相协调；土地使用费用、建筑材料来源及施工力量等。确定厂址最后具体位置。主要考虑项目设计任务书和厂区总平面布置的有关要求及投资约束条件。包括：厂址场地条件，如建设用地的面积与外形、地势坡度、工程地质与水文地质状况、地震裂度、灾害性威胁（如洪水、泥石流等），土地征用的数量、质量及处理难度，厂址下有无矿藏等；距水源地的远近和给排水的扬程；修建铁路专用线与厂外公路等交通设施的工程量与投资；供电、供热设施的工程量及投

27、资；距已有城镇生活区与公共服务设施的远近；“三废”排放对城镇和周围环境的影响及环保费用等。厂址一经选定，不仅对所在地区的经济发展、城镇建设和环境质量产生重要影响，而且直接关系到新建项目的基本建设投资和建厂速度，并长期影响企业的经营、管理等经济效果。1.1.7.2 本次设计厂址选择本次甲醇生产厂址选择在黑龙江省大庆市让胡路区马鞍山。大庆市位于黑龙江省西部，松嫩平原中部，是一座以石油、石化和高科技产业著称的新兴城市，是祖国北方一颗璀璨的明珠，被誉为“绿色油化之都，天然百湖之城，北国温泉之乡”。让胡路区资源优势突出，发展潜力巨大，特别是农业资源开发、化工产业发展前景广阔。自然资源丰富有优质草原76万

28、亩、耕地12万亩、水面6万亩、森林21万亩、湿地2.1万亩；让胡路区石化资源得天独厚，是全国最大的石油石化生产基地，辖区共有各类石油化工企业94家，天然气储备9.75亿立方米、原油3000万吨，有各类化工原料及中间体29大类、78个品种，甲醇生产主要以大庆油田丰富的天然气资源为原料。得天独厚的原料优势，先进的生产工艺，现代化的质量监测手段，严格的内部管理。高于国家标准的内控标准，为产品质量提供了可靠的保证。该厂址选择距离火车站只有 2公里，厂内可设火车专用线、汽车装车场及300余节铁路罐车、10余辆公路槽车，产品运输十分便利。原料、质量、价格的优势，方便的交通运输，可以为产品的销售提供便利条件

29、。 第2章 生产方法及工艺流程2.1生产规模生产能力2-1 产品名称设 计 能 力生产时间产 量工业甲醇300天100000吨/年334吨/天2.2.1 生产工艺过程2.2.1.1生产工艺原理造气工段：使用二步法造气 CH4+H2O(气)CO+3H2 -205.85 kJ/mol CH4+O2CO2+2H2 +109.45 kJ/mol CH4+O2CO+2H2 +35.6 kJ/mol CH4+2O2CO2+2H2O +802.3 kJ/mol甲醇合成：甲醇合成气经预热后进入甲醇合成塔，在铜基催化剂的作用下，发生如下反应：CO+2H2=CH3OH+QCO2+3H2=CH3OH+H2O+Q反应

30、过程中尚有以下副反应：2CO+4H2=CH3OCH3+H2O2CO+4H2=CH3CH2OH+H2O4CO+8H2=C4H9OH+3H2O 同时也有甲酸甲酯、乙酸甲酯及其它高级醇，高级烷烃类生成，还有逆变换反应存在。 合成反应放出的热量通过反应管外副产中压蒸汽加以回收利用。甲醇精馏合成的粗甲醇除水外，还含有不同数量的多种杂质，为了获得符合标准要求的产品甲醇必须将杂质除去。在工业生产中，主要是利用各组份沸点的不同，用精馏的方法将甲醇与其它组份分离。甲醇精馏就是同时并且多次地运用汽化和部份冷凝的方法，以达到完全分离混合液中各组份的连续操作过程。为完成此过程，本装置采用三塔精馏流程，在脱醚塔中除去粗

31、甲醇中的溶解性气体和低沸点杂质，在加压塔和常压塔中除去水及重组分，从而制得符合质量考核标准的精甲醇产品。反应热力学一氧化碳加氢合成甲醇的反应式为 CO+2H2CH3OH(g)这是一个可逆放热反应，热效应。 当合成气中有CO2时，也可合成甲醇。 CO2 + 3H2 CH3OH(g) + H2O这也是一个可逆放热反应，热效应2.2.2生产工艺流程简述经过净化的原料气，合成气经循环压缩机C301（合成压缩机）至10 MPa(或5MPa)，与循环气混合后经循环压缩机C302（循环压缩机）送至合成塔R301（合成塔）。反应后的气中含甲醇5 %左右，经水冷却器E0306冷凝器）冷却后甲醇被冷却成液态，从分

32、离器S0306（分离器）中将粗甲醇分出，而未反应的气体在返回循环压缩机前放空部分气体。粗甲醇经闪蒸后，把溶解在液体中的H2、CO、CO2和二甲醚等放出。为了充分利用合成气体，弛放气和闪蒸气可采用膜分离技术或变压吸附回收H2、CO气体粗甲醇在闪蒸罐中，释放出去（甲烷、氢气）以及二甲醚和少量甲醇等，闪蒸气在洗涤塔中用循环水洗涤，回收甲醇、二甲醚和不溶解气体在顶部放空。洗涤塔底部的甲醇溶液经过热交换器E302，与第二精馏塔T302底部出来的萃取水进行热交换，被加热直接进去第一精馏塔T301顶部温度（6080），与萃取水汇合后进入塔T301的顶部下面的第34块板。此处甲醇溶液一般含2 %10 %。从闪

33、蒸罐出来的粗甲醇，加入氢氧化钠中和有机酸后，经过换热器E303被萃取水加热至6080，进入塔T301。由于塔T301顶部加入了萃取水，改变了低沸物、高沸物和甲醇的相对挥发度，结果大部分的杂质（除了微量的低沸物和高沸物）从塔顶蒸汽中带。馏出物的温度控制在6070 .塔顶蒸汽在冷凝器E305中部分冷凝以后，再在冷却器E307中进一步冷却到常温。二甲醚和其他不凝性气体同少量的甲醇由冷却器E307出口排放掉。冷凝液大部，一部分高沸物被脱除掉。第一精馏塔的操作压力一般 03.5 MPa。第一精馏塔的釜底液一般含甲醇15%35 %，温度7090 ，送入第二精馏塔T302中部。塔T302的操作压力一般也为0

34、0.35 MPa。在塔T302内从甲醇中分离出大部分水。塔T302顶部馏出的组成，对制取高纯度甲醇和减少甲醇的损失是很重要的。要求塔T302馏出液含高级醇类的很少，一般为0.32 %2 %其中乙醇应低于0.2 %，而含水量以0.50.6 %为宜，否则将影响第三精馏塔T303的操作。显然，金塔T303的物料含水量越少，该塔的精制能力越大。第二精馏塔T302的釜液温度一般为90110，大约含有甲醇015 %，水85 %100 %，以及少量高级醇类和有机杂质，出塔后分为两路流经热交换器E302和E313，分别预热粗甲醇和塔T401回收甲醇后，用作塔T301的溶剂水和塔T401的洗涤水。从塔T302下

35、部侧线采出的高沸点杂质中，部分是异丁醇和正丁醇，温度一般为8095 ，其组成大致是水55 %75 %，油和高级醇类30 %35 %，甲醇1 %10 %，在离析器中分为两层，大部分不溶于水的物质在上层，进行回收利用，下层含有水、甲醇和少量高沸物，作为粗甲醇回收或返回塔T302的下部。第二精馏塔塔T302的气相溜出物主要是甲醇并含有少量的水和乙醇以及微量的高沸点和低沸点杂质，温度一般为6575 .塔T302的气相馏出物通过冷凝器E308部发冷凝成液体，一般馏出量的65 %85 %，返回塔内回流；未冷凝的馏出物从塔T303中部的一块塔板进入。另一种方法是塔T301的馏出物全部冷凝后，大部分返回塔内回

36、流，其余少部发采出送入塔T303.第三精馏塔T303的操作压力一般00.35 MPa。塔T303的底部温度为7590，约含30 %90 %甲醇、高级醇1 %20 %（包括乙醇）、其他有机物0.5 %和地狱50 %的水，从塔釜采出一小部分，约为进塔量的1.3%14%，以排除乙醇和高级醇以及其他杂质。如果塔釜水的含量超过50 %，则乙醇在塔底得不到浓缩，而在塔内上升，这时除在塔釜采出一部分外，还需要在塔下部分适当的位置（高级醇类浓缩处）侧线进行采出，以排除乙醇和高级醇类及有机杂质。如果进第三精馏塔T303的物料中轻组合含量很少，且可以忽略计时，其塔顶馏出物中甲醇含量最少为99.95 %，温度为55

37、80，在冷凝器E309中全部冷凝。冷凝液分为两部分，其比例为（45）：1大部分返回塔内回流，小部分采出，即为成品甲醇另一种情况，如果T303物料中含有比较多的轻组分杂质，则冷凝液的绝大部分返回塔顶回流，而少量（约占冷凝量0.1 %0.4 %）返回塔T301的中部，再去除轻组分杂质。这时由塔T303顶部向下的系第46块板采出精甲醇，采出两一般与回流量的质量比为1：(45) 生产流程图2-2第3章 甲醇生产的物料平衡计算3.1反应器工艺计算已知：年产100000吨精甲醇，每年以300个工作日计。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：93.89 %轻

38、组分以二甲醚(CH3)2O计：0.188 %重组分以异丁醇C4H9OH计：0.026 %水：5.89 %所以：时产精甲醇： kg/h 时产粗甲醇： kg/h根据粗甲醇组分，算得各组分的生成量为：甲醇(32)： kg/h 434.03 kmol/h 9722.22 Nm3/h二甲醚(46)：27.79 kg/h 0.604 kmol/h 13.54 Nm3/h异丁醇(74)：3.844 kg/h 0.052 kmol/h 1.16 Nm3/h水(18)： 871.74 kg/h 48.43 kmol/h 1048.84 Nm3/h合成甲醇的化学反应为： 主反应：CO+2H2CH3OH+102.3

39、7 kJ/mol 副反应：2CO+4H2(CH3)2O+H2O+200.39 kJ/mol CO+3H2CH4+H2O+115.69 kJmol 4CO+8H2C4H9OH+3H2O+49.62 kJ/mol CO2+H2CO+ H2O-42.92 kJ/mol 生产中，测得每生产1吨粗甲醇生成甲烷7.56 Nm3,即0.34 kmol，故CH4每小时生成量为：7.5614.78533=111.77 Nm3，即4.98 kmol/h，79.79 kg/h。忽略原料气带入份，根据、得反应生成的水的量为：48.43-0.604-0.05203-4.987=42.683 kmol/h，即在CO逆变换

40、中生成的H2O为42.683 kmol/h，即956.13 Nm3/h。5.06 MPa，40时各组分在甲醇中的溶解度列表于表3-1表3-1 5.06Mpa，40时气体在甲醇中的溶解度组分H2COCO2N2ArCH4溶解度Nm3/t00.6823.4160.3410.3580.682Nm3/h01.0085.5010.5040.5291.008据测定：35 时液态甲醇中释放CO、CO2、H2等混合气中每立方米含37.14 g甲醇，假定溶解气全部释放，则甲醇扩散损失为：(1.008+5.501+0.504+0.529+1.008)= 0.318 kg/h即0.0099 kmol/h，0.223

41、Nm3/h。根据以上计算，则粗甲醇生产消耗量及生产量及组成列表2-2。 表3-2 甲醇生产消耗和生成物量及组成消耗方式单位消耗物料量生成物料量合计COH2CO2N2CH4CH3OHC4H9OH(CH3)2OH2O消耗生成式kmol434.03868.06434.03Nm39722.2219444.449722.2229166.669722.22式kmol1.2082.4160.6040.604Nm327.0654.1213.53613.53681.1827.07式kmol4.9879.9744.9874.987Nm3111.777223.554111.77111.77335.331223.55

42、4式kmol0.2080.4160.0520.156Nm34.6599.3181.1643.49413.9774.658式kmol42.68342.68342.68342.683Nm3956.13956.13956.13956.13956.13956.13气体溶解Nm31.00805.0510.5041.0087.571扩散损失Nm30.21100.4220.2110.6330.211合计Nm318664.4540194.86961.600.504110.7619444.392.32227.061101.959821.4220686.5消耗组成%(v)31.267.1911.6070.0008

43、生成质量kg27751.347.7055.56873.7028688.33.2反应器的模拟第一步 选择反应模块，点击next 图3-1 Aspen plus 模拟流程图第二步 选择国际标准制单位SI-CBAR，再击next第三步 输入组分信息第四步 选择模拟类型与计算方法，再击next第五步 输入进料流股信息，再击next。具体包括进料温度为220，进料压力5.25，进料流量12719.38 kmol/hr 。（由于反应热的主反应是放热反应，反应过程中是放热反应）各物料组成比例以百分数表示如下：第六步 反应器参数的输入 包括操作压力6MPa 反应温度 230相态选择 valid phases 仅气相 vapor-only第七步 输入 反映方程式 转化率，到这里所需要输入