焦炉煤气合成甲醇工艺设计年产10万吨- 下载本文

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(PVA)、硫酸二甲酯、对苯二甲酸二甲酯(DMT)、二甲醚、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲醇等。

以甲醇为中间体的煤基化学品深加工产业:从甲醇出发生产煤基化学品是未来C1化工发展的重要方向。比如神华集团发展以甲醇为中间体的煤基化学品深加工,利用先进成熟技术,发展“甲醇-醋酸及其衍生物”;利用国外开发成功的MTO或MTP先进技术,发展“甲醇-烯烃及衍生物”的2大系列。 作为替代燃料:近几年,汽车工业在我国获得了飞速发展,随之带来能源供应问题。石油作为及其重要的能源储量是有限的,而甲醇燃料以其安全、廉价、燃烧充分,利用率高、环保的众多优点,替代汽油已经成为车用燃料的发展方向之一。我国政府已充分认识到发展车用替代燃料的重要性,并开展了这方面的工作。

随着C1化工的发展,由甲醇为原料合成乙二醇、乙醛和乙醇等工艺正日益受到重视。甲醇作为重要原料在敌百虫、甲基对硫磷和多菌灵等农药生产中,在医药、染料、塑料和合成纤维等工业中都有着重要的地位。甲醇还可经生物发酵生成甲醇蛋白,用作饲料添加剂,有着广阔的应用前景。

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2 精甲醇的生产工艺计算

工艺计算作为化工工艺设计,工艺管道,设备的选择及生产管理,工艺条件选择的主要依据,对平衡原料,产品质量,选择最佳工艺条件,确定操作控制指标,合理利用生产的废料,废气,废热都有重要作用。

2.1 甲醇生产的物料平衡计算 2.1.1 合成塔物料平衡计算

已知:年产100,000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%

轻组分[以二甲醚(CH3)2O计]:0.188% 重组分[以异丁醇C4H9OH计]:0.026% 水:5.896%

所以:时产精甲醇:

100000?1000300?24?13888.89 Kg/h

时产粗甲醇:

13888.89?99.95?.89%?14785.33 Kg/h 根据粗甲醇组分,算得各组分的生成量为:

甲 醇: 13881.95 Kg/h 433.81 kmol/h 9717.36Nm3/h 二甲醚: 27.80 Kg/h 0.6043 kmol/h 13.54 Nm3/h 异丁醇: 3.84 Kg/h 0.0523 kmol/h 1.1700 Nm3/h 水: 874.74 Kg/h 48.43 kmol/h 1084.83 Nm3/h 合成甲醇的化学反应为:

主反应:CO+2H2?CH3OH+102.37 KJ/mol 副反应:2CO+4H2?(CH3)2O+H2O+200.39 KJ/mol CO+3H2?CH4+H2O+115.69 KJ/mol 4CO+8H2?C4H9OH+3H2O+49.62 KJ/mol

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?? ① ?? ② ③ ?? ④

?? 本科毕业设计 正文

CO2+H2?CO+ H2O-42.92 KJ/mol ?? ⑤

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:7.56?14.7853=111.78 Nm3,即4.99 kmol/h,79.8408Kg/h。

忽略原料气带入份,根据②、③、④得反应⑤生成的水的量为:48.43-0.6043-0.0523×3-4.99=42.6788 kmol/h,即在CO逆变换中生成的H2O为42.6788 kmol/h,即956.01 Nm3/h。

5.06 MPa,40℃时各组分在甲醇中的溶解度列表于表4-1

表4-1 5.06Mpa,40℃时气体在甲醇中的溶解度

组分 溶解度 Nm3/t甲醇 Nm3/h H2 0 0 CO 0.682 1.008 CO2 3.416 5.501 N2 0.341 0.504 Ar 0.358 0.529 CH4 0.682 1.008

据测定:35 ℃时液态甲醇中释放CO、CO2、H2等混合气中每m3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)?即0.0094kmol/h,0.211 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4-2。

37.14=0.301 kg/h 1000 - 11 -

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表4-2 甲醇生产消耗和生成物量及组成

消耗 方式 单 位 kmol Nm3 kmol Nm3 kmol Nm3 kmol Nm3 kmol Nm3 Nm3 433.81 9717.3440 0.30215 6.76815 4.99 111.7760 0.2092 4.6861 42.6788 956.01 1.008 CO 消耗物料量 H2 CO2 N2 CH4 生成物料量 H2O 合 计 生成 CH3OH C4H9OH (CH3)2O 消耗 ①式 ②式 ③式 ④式 ⑤式 气体溶解 扩散损失 合计 消耗组成 867.62 19434.69 0.151075 3.3841 14.97 335.3280 0.4184 9.3722 42.6788 956.01 0 42.6788 956.01 5.051 0.504 4.99 111.7760 1.008 433.81 9717.344 0.0523 1.1715 0.6043 13.5363 0.6043 13..5363 4.99 111.7760 0.1569 3.5146 42.6788 956.01 29156.0320 20.3045 447.1040 14.0582 956.01 7.571 9717.344 27.0726 223.5520 4.6861 956.01 Nm3 0.211 0 0.422 0.211 0.633 0.211 Nm3 8885.7792 20738.7822 956.4320 0.504 110.7680 9717.5550 1.1715 13.5362 1084.6609 30581.4975 10927.6916 %(v) 29.056 67.815 3.13 0.002 - 12 -