《甲醇合成工艺流程设计及物料衡算》4800字.docx

甲醇合成工艺流程设计及物料衡算

目录

TOC\o"1-2"\h\u15852甲醇合成工艺流程设计及物料衡算 1

235433甲醇合成工艺流程 1

86914工艺计算 2

311924.1物料衡算 2

56434.2能量衡算 12

3甲醇合成工艺流程

经净化达到标准的新鲜合成气（40℃，3.4MPa）进入新鲜气压缩机增压至5MPa左右，然后与透平循环压缩机内升压至5MPa左右的循环气混合，混合气流经入塔气预热器加热至225℃后进入甲醇合成塔内。合成气在200～300℃时，与XCN-98

含甲醇的混合气体从合成塔流出，经过入塔气预热器、甲醇水冷器换热和冷凝，降温至40℃后进入甲醇分离器，未反应的气体和粗甲醇在此被分离。在进入透平循环压缩机之前，排放部分未反应的气体作为弛放气，其余气体作为循环气，经透平循环压缩机增压至5MPa左右后与新鲜气按一定比例混合，再送至合成塔继续反应。为了析出溶解在粗甲醇中的气体，分离器中的粗甲醇进入甲醇膨胀槽后，减压至0.4Mpa再送至精馏工段精制。

图1合成工艺流程图

图1中，1为透平循环压缩机；2为入塔气预热器；3为新鲜气压缩机；4为甲醇水冷器；

5为甲醇合成塔；6为汽包；7为甲醇分离器；8为甲醇膨胀槽

4工艺计算

4.1物料衡算

4.1.1粗甲醇中各组分产量计算

本设计为年产20万吨甲醇，开工时间为330d/y，连续操作，则甲醇的产量为25.25t/h。

用三塔精馏工艺，甲醇的总收率高达99%以上。XNC-98通过实验分析发现，煤制甲醇仅有反应温度和再循环率对甲醇转化率有负面影响[9]。考虑甲醇的损失在内，本设计拟取98%。由此进入精馏工段粗甲醇中的甲醇含量应为252500.980

粗甲醇产量：25765.30

粗甲醇中各组分的产量：

CH3OH：mCH3OH

H2O：mH2O=27064.39×3.666%

CH3OCH3：mCH3OCH3

C2H5OH：mC2H5OH

C4H9OH：mC4H9OH=

CO2：mCO2=27064.39×0.400%

N2+Ar：mN2+Ar=27064.39×0.010%

经计算，粗甲醇的组成与含量如表5所示。

表5粗甲醇组成

组分

质量分数/%

产量/（kg/h）

CH3OH

95.20

25765.30

H2O

3.666

992.28

CH3OCH3

0.002

0.54

C2H5OH

0.372

100.68

C4H9OH

0.350

94.72

CO2

0.400

108.26

N2+Ar

0.010

2.71

（体积都为标准状态）

工业生产中测量低压时，每生产吨粗甲醇将产生1.52m3(标况)甲烷，即甲烷

VCH4

在5.05Mpa、40℃时，粗甲醇中的气体溶解量查表，每吨粗甲醇溶解其他组成如表6[10]

则粗甲醇中的溶解气体量为：

H2=

CO=27064.391000

CO2=27064.391000

N2=

Ar=27064.391000

CH4=

40℃时，液相甲醇释放的溶解气中，甲醇含量为37.14g/m

m损失CH3OH=（118.11+22.06+210.56+9.88+6.58+45.52）×0.03714

即10.73Nm3/h。

经计算，每吨粗甲醇合成气溶解情况如表6所示。

表6一吨粗甲醇合成气溶解情况

气体

H2

CO

CO2

N2

Ar

CH4

溶解度（Nm3/t粗甲醇）

4.364

0.815

7.780

0.365

0.243

1.680

溶解量(Nm3/h)

118.11

22.06

210.56

9.88

6.58

45.52

4.1.2合成反应中各气体消耗和生成情况

合成气制甲醇过程中发生的反应：

主反应CO+2H2

CO2+3

副反应2CO+4H2

CO+3H2

4CO+8H2

CO2+H2

由于合成反应中甲醇主要由CO合成，CO2主要由逆反应生成，进塔中CO2

表7为合成反应原料气消耗情况，其括号内为生产量。反应(1)不包含扩散的甲醇和释放气体中消耗的甲醇量合成反应各反应所消耗的物料如下：

反应（1）：V

V

反应（3）：V

V

反应（4）：V

V

反应（5）：V

V

反应（6）：因为甲醇入塔气里几乎没有含水量，则忽视其中的水分，经反应（3）（4）（5）可计算出反应（2）（6）产生的水分为：

992.28

经计算，合成反应中原料气消耗如表7所示。

表7合成反应中原料气消耗

消耗项

单位

消耗原料气组分

CO

CO2

H2

反应（1）

m3/h

18013.19

/

36026.38

反应（3）

m3/h

0.525

/

1.