甲醇合成工段设计(6)

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表2-7 弛放气中各组分组成表

组分 二氧化碳 一氧化碳 氢气 甲烷 氮气 甲醇 二甲醚 水 总计

含量（%） 2.284 4.918 77.22 4.678 10.22 0.5663 0.03285 0.06837 100

摩尔流量（kmol/h） 质量流量（kg/h） 10.25 22.5 353.3 21.4 46.76 2.591 0.1503 0.3128 457.5

459.8 630 706.6 342.4 1309 82.91 6.914 5.631 3543

2.5 甲醇水冷器的物料衡算

进入水冷器的物料为合成塔物料气体，在水冷器中将甲醇，二甲醚，异丁醇，水，全部冷凝并且溶有部分二氧化碳，一氧化碳，氢气，甲烷，氮气。

表2-8 出水冷气的液相组成

组分 甲醇 二甲醚 异丁醇 水 总计

含量（%） 81.43 9.60 0.1884 8.765 100

摩尔流量（kmol/h） 质量流量（kg/h） 256.6 30.25 0.5938 27.62 315.1

8211 1392 43.94 497.2 10144

2.6 甲醇合成过程中的热量衡算

合成塔中填充CuO-ZnO-Al2O3催化剂，于5MPa压力下操作。由于强烈的放热反应，必须迅速移出热量，流程中采用在催化剂层中直接加入冷原料的冷激法，保持温度在240 ~ 270℃之间。

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表2-9 合成塔的反应热计算表

组分

甲醇

二甲醚 49.62 0.9552 4.740×104

异丁醇 200.39 0.5938 1.190×105

表2-10 甲醇合成塔入塔各组分的比热容和热量表

组分

一氧化碳

比热容kJ/kmol·℃ 入塔量kmol/h 每升温1℃需要的热量kJ/h·℃

30.13 530 1.597×104

二氧化碳 45.93 162 7.441×103

29.36 5382 1.580×105

30.35 47.08 648.4 287.4 1.968×104

1.353×104

55.69 35.68 2011 1.987×103

2.169×105

氢气

氮气 甲烷

甲醇 合计

甲烷 115.69 6.418 7.425×105

一氧化碳 42.92 14.16 -6.077×105

生成热kJ/mol 790.8 生成量kmol/h 220.9 反应热量kJ/h 2.006×107

表2-11 甲醇合成塔出塔各组分的比热容和热量表

组分

一氧化碳

比热容kJ/kmol·℃ 出塔量kmol/h 每降温1℃放出的热量kJ/h·℃

30.11 312.8 9.418×103

二氧化碳 45.89 147.8 6.783×103

29.42 4898 1.441×105

30.30 648.4 1.965×104

47.12 293.8 1.384×104

55.69 256.6 1.429×104

2.091×105

氢气

氮气

甲烷

甲醇

合计

甲醇合成过程中反应放热为Q反

Q反=2.006×107+4.740×104+1.190×105+7.425×105-6.077×105=2.036×107kJ/h 入塔气温度为40℃，入塔热量为Q入。 Q入=2.169×105×40=8.676×106kJ/h 全塔热损为Q损。

Q损=（Q入+Q反）×5%=（8.676×106+2.036×107）5%=1.452×106kJ/h

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反应在260℃下进行反应，加热用电炉加热，耗热为Q耗，在合成过程中用电炉和激冷气来控制合成塔温度在260℃。

Q耗=2.169×105（260-40）-2.036×107=2.736×107kJ/h

合成塔出塔温度为260℃，出塔合成气的热量通过废热锅炉来回收，产生的蒸汽为0.35Mpa的饱和蒸汽。产生蒸汽量为W蒸。

W蒸=2.091×105（260-140）/2118.6=11.84t/h 甲醇水冷器的计算

从水冷器出来的合成气用水冷却到40℃。 热平衡方程式

Q入口气+Q冷凝=Q出口气+Q液体+Q冷却水 （2-19）

Q入口气、Q出口气为冷凝器进口与出口气体显热kJ/h Q冷凝为出口温度下气体冷凝放的热kJ/h Q液体为出冷凝器液体带热kJ/h Q冷却水为冷却水带走的热量kJ/h Q入口气=2.169×105×140=3.037×107kJ/h

表2-12 粗甲醇带出的热量

组分 比热kJ/kg·℃ 流量kg/h 温度℃ 热量kJ/h

甲醇 2.72 7067 40 7.689×105

二甲醚 2.637 43.94 40 4.635×103

异丁醇 2.531 43.94 40 4.448×103

水 4.187 419.7 40 7.029×104

合计 7575 8.483×105

气体冷凝放热Q冷凝=8.895×106kJ/h

表2-13 在出口温度下气体冷凝放热

组分

甲醇

二甲醚 53.07 43.94 2.332×104

异丁醇 576.8 43.94 2.534×104

水 2253.2 419.7 9.457×105

合计 7575 8.895×106

气化热kJ/kg 1118 流量kg/h 热量kJ/h

7067 7.901×106

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气体冷凝放热Q冷凝=8.895×106kJ/h

表2-14 冷凝器出口各组分热量

组分

一氧化碳

比热容kJ/kmol·℃ 流

量

30.13 312.8

二氧化碳 45.92 147.8 40 2.715 ×105

29.36 4898 40 5.752 ×106

30.35 648.4 40 7.872 ×105

47.08 293.8 40 5.533 ×105

55.69 35.68 40 7.948 ×104

29.31 4.308 40 5.051 ×104

氢气

氮气

甲烷

甲醇

水

二甲醚 56.31 2.07 40 4.679 ×104

7.918 ×106 合计

kmol/h

温度℃ 40 热量kJ/h

3.770 ×105

Q冷却水=Q冷凝+Q入口气-Q出口气-Q液体 （2-20） Q冷却水=3.037×107+8.895×106-8.483×105-7.918×106=3.050×107kJ/h

3.050?107W冷却水??364.2t/h

4.187?20

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第三章 粗甲醇精馏的工艺计算

粗甲醇的密度为0.8127g/cm3，精馏塔操作条件，入塔粗甲醇中含轻馏分0.58%，甲醇含量为93.30%，水含量6.12%（包括异丁醇），每吨精甲醇消耗0.811kg 92%的浓度的氢氧化钠，将烧碱配制成含氢氧化钠2-5%连续补入塔中。

粗甲醇精馏采用三塔精馏，与双塔精馏相比三塔精馏可以提高甲醇的质量和收率，并且可以降低蒸汽消耗。本精馏工艺采用双效法三塔粗甲醇精馏工艺，粗甲醇进入与蒸馏塔前，先在初甲醇产热器中，用蒸汽将其预热至65℃，粗甲醇在精馏塔一中除去其中残余溶解的气体及低沸物。将精馏塔一出来的预后甲醇经加压泵升压后，进入精馏塔二精馏，精馏塔二的气相甲醇利用冷凝潜热加热精馏塔三的塔釜，被冷凝的甲醇进入回流槽，在其中稍加冷却，一部分由精馏塔一甲醇冷却器冷却到40℃，作为成品送入精甲醇计量槽。精馏塔三的塔底残液由汽提塔进料泵加压后进入废水汽提塔，塔顶蒸汽经汽提塔冷凝器冷凝后，进入汽提塔回流槽，由汽提塔回流泵加压，一部分送废水汽提塔塔顶回流，其余部分经汽提塔冷凝器冷却至40℃，与精馏塔三采出的精甲醇一起送入产品计量槽。如果采出的精甲醇不合格，可将其送至常压塔进行回收，以提高精甲醇的回收率。

3.1 精馏塔一的物料和热量衡算

粗醇贮槽中的粗醇液加碱后，用粗醇泵加压，经粗醇预热器加热至65 ℃进入精馏塔一进行精馏。塔顶气相经精馏塔一冷凝器、排气冷凝器冷却，不凝气送硫回收，冷凝液流入精馏塔一回流槽。在精馏塔一回流槽中，槽底甲醇液用精馏塔一回流泵打入 …… 此处隐藏：2283字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……