年产30万吨煤制甲醇合成工段工艺的设计(3)

的生产能力，粗甲醇含水增加，增加精馏系统的负荷和 能耗。所以二氧化碳的含量应该尽可能低

一些，一般不超过5%。

(4) 空速：

空速不仅是一个和合成回路气体循环量相关联的工艺控制参数，也是一个影响 综合经济效益

的变量。甲醇合成过程中，首先甲醇合成塔内的气体空速必须满足催 化剂的使用要求，国产铜基

催化剂，一般要求气体空速在8000 ZOOOOh-1之间。空 速过低，结炭等副反应加剧，空速过高，

年产30万吨煤制甲醇合成工段工艺的设计

系统阻力加大或合成系统投资加大，能耗 增加，催化剂的更换周期缩短。空速的选择需要根据每

一种催化剂的特性，在一个 相对较小的范围内变化。XCN-98的空速要求为6000 1500011-，本

设计空速定为

12000 h 。 _11

第三章工艺流程

来自脱碳装置的新鲜气（40°C, 3.4MPa)与循环气一起经甲醇合成气压缩机 (C7001)压缩至

5.14MPa后，经过入塔气预热器（E7001)加热到225°C,进入甲 醇合成塔（R7001)内，甲醇合成

气在催化剂作用下发生如下反应：

CO+ 2H2 =CH3OH+ Q CO2 + 3H2 = CH3OH + H2O + Q 甲醇合成塔(R7001)为列管式等温

反应器，管内装有XNC-98型甲醇合成催化剂, 管外为沸腾锅炉水。

反应放出大量的热，通过列管管壁传给锅炉水，产生大量中压蒸汽（3.9MPa 饱和蒸汽），减

压后送至蒸汽管网。畐浐蒸汽确保了甲醇合成塔内反应趋于恒定， 且反应温度也可通过副产蒸汽

的压力来调节。

R7001 E7002A.B P8002 V7003

图3-1甲醇工艺流程

甲醇合成塔(R7001)出来的合成气(255°C, 4.9MPa)，经入塔气预热器(E7001), 甲醇水冷器

（E7002A, B),进入甲醇分离器（V7002),粗甲醇在此被分离。分 离出的粗甲醇进入甲醇膨胀槽

年产30万吨煤制甲醇合成工段工艺的设计

(V7003)，被减压至0.4MPa后送至精馏装置。甲醇 分离器（V7002)分离出的混合气与新鲜气按

一定比例混合后升压送至甲醇合成塔 (R7001)继续进行合成反应。

从甲醇分离器（V7002)出来的循环气在加压前排放一部分弛放气，以保持整 个循环回路惰性

气体恒定。弛放气减压后去燃气发电系统；甲醇膨胀槽(V7003) 顶部排出的膨胀气去燃料气系统。

合格的锅炉给水来自变换装置；循环冷却水来自界区外部。汽包（V7001)排污，经排污膨胀

槽(V7006)膨胀减压后就地排放。

第四章工艺计算

4.1合成工段物料衡算

4.1.1 设计条件及参数

已知：年产30万吨精甲醇，每年以（330)个工作日计。

表4-1各物质的摩尔质量

甲醇=37919.44kg/h 即 1184.98kmol/h 26543.55m3/h

年产30万吨煤制甲醇合成工段工艺的设计

二甲醚=40.32x0.0020x1000=80.8kg/h 即 1.76kmol/h 39.424m3/h

异丁醇=40.23x0.0003x1000=12.12 kg/h 即 0.164kmol/h 3.67m3/h

水= 40.23x 0.0591x1000=2387.64kg/h 即 66.192kmol/h 12971.36m3/h

工业生产中，测得低压时每生产一吨粗甲醇生成甲烷1.52Nm,故每小时生成 量为：

40.23x1.52=61.29 m,即 2.74kmol/h, 43.78kg/h。

忽略原料气带入份，根据反应（2 )、（ 3 )、(4)得反应（5 )生成的水 的量为：

132.65-0.164x3-1.76-2.74=127.67kmol/h,即在 CO 逆变换中生成的 H2O 为127.06kmol/h,即

2859.8m3/h。

33粗甲醇中气体溶解

量

5Mpa、40°C时，每一吨粗甲醇中溶解其他组成如下表：

据测定：40°C时，液体甲醇中释放的CO、C02、H2等混合气中，每立方米含有 37.14g的甲醇，

假设减压后液相中除二甲醚外，其他气体全部释放出，则甲醇扩散损失 为：

(58.70+10.96+104.64+4.91+3.27+22.60)X（37.14/1000）=7.62 kg/h即0.238kmol/h,

5.33m3/h

(2)合成反应中气体的消耗和生成情况

表4-4合成反应中消耗原料情况表

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注：括号内的为生成量；反应⑤项不包括扩散甲醇和弛放气中甲醇消耗的原料

气