年產(chǎn)1萬(wàn)噸甲醇工藝設(shè)計(jì)

中南民族大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院專業(yè)化學(xué)工程與工藝年級(jí)09級(jí)題目年產(chǎn)1萬(wàn)噸甲醇工藝設(shè)計(jì)學(xué)生姓名周蓉學(xué)號(hào)09081239指導(dǎo)教師姓名洪景萍職稱副教授年月日中南民族大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名年月日目錄一前言511甲醇的生產(chǎn)發(fā)展歷史512甲醇的性質(zhì)513甲醇的用途514甲醇的生產(chǎn)方法615甲醇的應(yīng)用616甲醇生產(chǎn)工藝條件的確定617甲醇市場(chǎng)前景918甲醇生產(chǎn)原料1019原料煤的規(guī)格10二甲醇生產(chǎn)的工藝流程設(shè)計(jì)1021煤氣化路線的選擇1122凈化工藝方案的選擇1323合成甲醇工藝選擇1424甲醇精餾16三工藝流程1831GSP氣化工藝流程1832凈化裝置工藝流程1933甲醇合成工藝流程2534甲醇精餾工藝流程2635氨吸收制冷流程27四工藝計(jì)算2941物料衡算2942能量衡算35五甲醇合成塔的工藝計(jì)算及選型41六三廢處理4561甲醇生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染4662處理方法46參考文獻(xiàn)47年產(chǎn)一萬(wàn)噸甲醇工藝設(shè)計(jì)摘要甲醇是一種極重要的有機(jī)化工原料，也是一種燃料，是碳化學(xué)的基礎(chǔ)產(chǎn)品，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。近年來(lái)，隨著甲醇下屬產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，特別是甲醇燃料的推廣應(yīng)用，甲醇的需求大幅度上升。為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)甲醇的需求，開(kāi)展了此1萬(wàn)T/A的甲醇項(xiàng)目。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是進(jìn)行工藝論證，物料衡算和熱量衡算等。本設(shè)計(jì)本著符合國(guó)情、技術(shù)先進(jìn)和易得、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的原則，采用煤炭為原料；利用GSP氣化工藝造氣；NHD凈化工藝凈化合成氣體；低壓下利用列管均溫合成塔合成甲醇；三塔精餾工藝精制甲醇；此外嚴(yán)格控制三廢的排放，充分利用廢熱，降低能耗，保證人員安全與衛(wèi)生。關(guān)鍵詞甲醇合成；氣體精餾；工藝流程ABSTRACTMETHANOLISAKINDOFVERYIMPORTANTORGANICCHEMICALRAWMATERIALS,ISALSOAKINDOFFUEL,ISACHEMICALCARBONBASEDPRODUCTS,INTHENATIONALECONOMYOCCUPIESVERYIMPORTANTPOSITIONINRECENTYEARS,WITHTHEDEVELOPMENTOFMETHANOLSUBORDINATEPRODUCTS,ESPECIALLYTHEPOPULARIZATIONANDAPPLICATIONOFTHEMETHANOLFUEL,METHANOLDEMANDINCREASESINORDERTOMEETTHENEEDSOFECONOMICDEVELOPMENT,METHANOL,CARRIEDOUTTHE10000T/AOFMETHANOLPROJECTTHEDESIGNOFTHEMAINCONTENTISPROCESSDEMONSTRATION,ANDTHEMATERIALBALANCECALCULATIONSANDHEATBALANCECALCULATIONS,ETCTHISDESIGNWITHTHESITUATIONOFCHINA,WITHADVANCEDTECHNOLOGYANDAREEASY,ECONOMY,ENVIRONMENTPROTECTIONPRINCIPLE,THECOALFORRAWMATERIALSUSEOFGSPGASIFICATIONPROCESSTHEGASIFICATIONNHDPURIFICATIONPROCESSSYNTHESISGASPURIFICATIONLOWVOLTAGEOFMEANTEMPERATURETUBESYNTHESISTOWERMETHANOLSYNTHESISTHREETOWERDISTILLATIONPROCESSREFINEDMETHANOLINADDITIONTOSTRICTLYCONTROLTHE“THREEWASTES“EMISSIONS,MAKEFULLUSEOFWASTEHEAT,REDUCETHEENERGYCONSUMPTIONANDENSURESAFETYANDHEALTHPERSONNELKEYWORDSMETHANOLSYNTHESIS；GASDISTILLATION；PROCESSFLOW一、前言11甲醇的生產(chǎn)發(fā)展歷史甲醇是醇類中最簡(jiǎn)單的一元醇。1661年英國(guó)化學(xué)家R波義耳首先在木材干餾后的液體產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)甲醇，故甲醇俗稱木精、木醇。在自然界只有某些樹(shù)葉或果實(shí)中含有少量的游離態(tài)甲醇，絕大多數(shù)以酯或醚的形式存在。1857年法國(guó)的M貝特洛在實(shí)驗(yàn)室用一氯甲烷在堿性溶液中水解也制得了甲醇。我國(guó)的甲醇生產(chǎn)始于1957年，50年代在吉林、蘭州和太原等地建成了以煤或焦炭為原料來(lái)生產(chǎn)甲醇的裝置。60年代建成了一批中小型裝置，并在合成氨工業(yè)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了聯(lián)產(chǎn)法生產(chǎn)甲醇的工藝。70年代四川維尼綸廠引進(jìn)了一套以乙炔尾氣為原料的95KT/A低壓法裝置，采用英國(guó)ICI技術(shù)。1995年12月，由化工部第八設(shè)計(jì)院和上?；ぴO(shè)計(jì)院聯(lián)合設(shè)計(jì)的200KT/A甲醇生產(chǎn)裝置在上海太平洋化工公司順利投產(chǎn)，標(biāo)志著我國(guó)甲醇生產(chǎn)技術(shù)向大型化和國(guó)產(chǎn)化邁出了新的一步。2000年，杭州林達(dá)公司開(kāi)發(fā)了擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的JW低壓均溫甲醇合成塔技術(shù)，打破長(zhǎng)期來(lái)被ICI、LURGI等國(guó)外少數(shù)公司所壟斷擁的局面，并在2004年獲得國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。2005年，該技術(shù)成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)首家焦?fàn)t氣制甲醇裝置上。12甲醇的性質(zhì)甲醇俗稱木醇、木精，英文名為METHANOL，分子式CH3OH。是一種無(wú)色、透明、易燃、有毒、易揮發(fā)的液體，略帶酒精味；分子量3204，相對(duì)密度07914D420，蒸氣相對(duì)密度111空氣1，熔點(diǎn)978，沸點(diǎn)647，閃點(diǎn)（開(kāi)杯）16，自燃點(diǎn)473，折射率2013287，表面張力（25）4505MN/M，蒸氣壓（20）12265KPA，粘度（20）05945MPAS。能與水、乙醇、乙醚、苯、酮類和大多數(shù)其他有機(jī)溶劑混溶。蒸氣與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限60365（體積比）?；瘜W(xué)性質(zhì)較活潑，能發(fā)生氧化、酯化、羰基化等化學(xué)反應(yīng)。13甲醇的用途甲醇是重要有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料，廣泛應(yīng)用于精細(xì)化工，塑料，醫(yī)藥，林產(chǎn)品加工等領(lǐng)域。甲醇主要用于生產(chǎn)甲醛，消耗量要占到甲醇總產(chǎn)量的一半，甲醛則是生產(chǎn)各種合成樹(shù)脂不可少的原料。用甲醇作甲基化試劑可生產(chǎn)丙烯酸甲酯、對(duì)苯二甲酸二甲酯、甲胺、甲基苯胺、甲烷氯化物等；甲醇羰基化可生產(chǎn)醋酸、醋酐、甲酸甲酯等重要有機(jī)合成中間體，它們是制造各種染料、藥品、農(nóng)藥、炸藥、香料、噴漆的原料，目前用甲醇合成乙二醇、乙醛、乙醇也日益受到重視。甲醇也是一種重要的有機(jī)溶劑，其溶解性能優(yōu)于乙醇，可用于調(diào)制油漆。作為一種良好的萃取劑，甲醇在分析化學(xué)中可用于一些物質(zhì)的分離。甲醇還是一種很有前景的清潔能源，甲醇燃料以其安全、廉價(jià)、燃燒充分，利用率高、環(huán)保的眾多優(yōu)點(diǎn)，替代汽油已經(jīng)成為車用燃料的發(fā)展方向之一；另外燃料級(jí)甲醇用于供熱和發(fā)電，也可達(dá)到環(huán)保要求。甲醇還可經(jīng)生物發(fā)酵生成甲醇蛋白，富含維生素和蛋白質(zhì)，具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高而成本低的優(yōu)點(diǎn)，用作飼料添加劑，有著廣闊的應(yīng)用前景。14甲醇的生產(chǎn)方法當(dāng)今甲醇生產(chǎn)技術(shù)主要采用中壓法和低壓法兩種工藝，并且以低壓法為主，這兩種方法生產(chǎn)的甲醇約占世界甲醇產(chǎn)量的80以上。高壓法196294MPA是最初生產(chǎn)甲醇的方法，采用鋅鉻催化劑，反應(yīng)溫度360400，壓力196294MPA。高壓法由于原料和動(dòng)力消耗大，反應(yīng)溫度高，生成粗甲醇中有機(jī)雜質(zhì)含量高，而且投資大，其發(fā)展長(zhǎng)期以來(lái)處于停頓狀態(tài)。低壓法5080MPA是20世紀(jì)60年代后期發(fā)展起來(lái)的甲醇合成技術(shù)，低壓法基于高活性的銅基催化劑，其活性明顯高于鋅鉻催化劑，反應(yīng)溫度低240270。在較低壓力下可獲得較高的甲醇收率，且選擇性好，減少了副反應(yīng)，改善了甲醇質(zhì)量，降低了原料消耗。此外，由于壓力低，動(dòng)力消耗降低很多，工藝設(shè)備制造容易。15甲醇的應(yīng)用甲醇是最簡(jiǎn)單的飽和醇，也是重要的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料和清潔液體燃料，它廣泛用于有機(jī)合成、醫(yī)藥、農(nóng)藥、涂料、染料、汽車和國(guó)防等工業(yè)中。用于制造甲醛和農(nóng)藥（殺蟲(chóng)劑、殺蟲(chóng)螨）、醫(yī)藥（磺胺類、合霉素類）等的原料、合成對(duì)苯二甲酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯的原料之一、醋酸、氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等多種有機(jī)產(chǎn)品等，并用作有機(jī)物的萃取劑和究竟的變性劑等。基本作用是，用作有機(jī)原料、溶劑及防凍劑。主要用于制甲醛、香精、染料、醫(yī)藥、火藥、防凍劑等。是基礎(chǔ)的有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料。主要應(yīng)用于精細(xì)化工，塑料等領(lǐng)域，用來(lái)制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多種有機(jī)產(chǎn)品，也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料之一，經(jīng)常作為氣相色譜和液相色譜分析的溶劑。甲醇在深加工后可作為一種新型清潔燃料，也加入汽油摻燒。16甲醇生產(chǎn)工藝條件的確定甲醇合成反應(yīng)為放熱、體積縮小的可逆反應(yīng)，溫度、壓力及氣體組成對(duì)反應(yīng)進(jìn)行的程度及速度有一定的影響。下面圍繞溫度、壓力、氣體的組成及空間速度對(duì)甲醇合成反應(yīng)的影響來(lái)討論工藝條件的選擇。161反應(yīng)溫度在甲醇合成反應(yīng)過(guò)程中，溫度對(duì)于反應(yīng)混合物的平衡和速率都有很大影響。對(duì)于化學(xué)反應(yīng)來(lái)說(shuō)，溫度升高會(huì)使分子的運(yùn)動(dòng)加快，分子間的有效碰撞增多，并使分子克服化合時(shí)的阻力的能力增大，從而增加了分子有效結(jié)合的機(jī)會(huì)，使甲醇合成反應(yīng)的速度加快；但是，由一氧化碳加氫生成甲醇的反應(yīng)和由二氧化碳加氫生成甲醇的反應(yīng)均為可逆的放熱反應(yīng)，對(duì)于可逆的放熱反應(yīng)來(lái)講，溫度升高固然使反應(yīng)速率常數(shù)增大，但平衡常數(shù)的數(shù)值將會(huì)降低。因此，選擇合適的操作溫度對(duì)甲醇合成至關(guān)重要。所以必須兼顧上述兩個(gè)方面，溫度過(guò)低達(dá)不到催化劑的活性溫度，則反應(yīng)不能進(jìn)行。溫度太高不僅增加了副反應(yīng)，消耗了原料氣，而且反應(yīng)過(guò)快，溫度難以控制，容易使催化劑衰老失活。一般工業(yè)生產(chǎn)中反應(yīng)溫度取決于催化劑的活性溫度，不同催化劑其反應(yīng)溫度不同。另外為了延長(zhǎng)催化劑壽命，反應(yīng)初期宜采用較低溫度，使用一段時(shí)間后再升溫至適宜溫度。162壓力甲醇合成反應(yīng)為分子數(shù)減少的反應(yīng)，因此增加壓力有利于反應(yīng)向甲醇生成方向移動(dòng)，使反應(yīng)速度提高，增加裝置生產(chǎn)能力，對(duì)甲醇合成反應(yīng)有利。但壓力的提高對(duì)設(shè)備的材質(zhì)、加工制造的要求也會(huì)提高，原料氣壓縮功耗也要增加以及由于副產(chǎn)物的增加還會(huì)引起產(chǎn)品質(zhì)量的變差。操作壓力的選用與催化劑的活性有關(guān)。早期的高壓法合成甲醇工藝采用的是鋅基催化劑，由于活性差，需要在高溫高壓下操作，其操作壓力為2535MPA，操作溫度350420。至較高的壓力和溫度下，一氧化碳和氫生成甲烷、異丁醇等副產(chǎn)物，這些副反應(yīng)的反應(yīng)熱高于甲醇合成反應(yīng)，使床層溫度提高，副反應(yīng)加速，如果不及時(shí)控制，回造成溫度猛升而損壞催化劑。近年來(lái)普遍使用的銅基甲醇合成催化劑，其活性溫度范圍在200300，有較高的活性，對(duì)于規(guī)模小于30萬(wàn)噸/A的工廠，操作壓力一般可降為5MPA左右；對(duì)于超大型的甲醇裝置，為了減少設(shè)備尺寸，合成系統(tǒng)的操作壓力可以升至10MPA左右。設(shè)采用的是低壓法（入塔壓強(qiáng)為514MPA）合成甲醇。所以工廠對(duì)壓力的選擇要在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面綜合考慮。163空速空速的大小意味著氣體與催化劑接觸時(shí)間的長(zhǎng)短，在數(shù)值上，空速與接觸時(shí)間互為倒數(shù)。一般來(lái)說(shuō)，催化劑活性愈高，對(duì)同樣的生產(chǎn)負(fù)荷所需的接觸時(shí)間就愈短，空速愈大。甲醇合成所選用的空速的大小，既涉及合成反應(yīng)的醇凈值、合成塔的生產(chǎn)強(qiáng)度、循環(huán)氣量的大小和系統(tǒng)壓力降的大小，又涉及到反應(yīng)熱的綜合利用。當(dāng)甲醇合成反應(yīng)采用較低的空速時(shí)，氣體接觸催化劑的時(shí)間長(zhǎng)，反應(yīng)接近平衡，反應(yīng)物的單程轉(zhuǎn)化率高。由于單位時(shí)間通過(guò)的氣量小，總的產(chǎn)量仍然是低的。由于反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率高，單位甲醇合成所需要的循環(huán)量較少，所以氣體循環(huán)的動(dòng)力消耗小。當(dāng)空速增大時(shí)，將使出口氣體中醇含量降低，即醇凈值降低，催化劑床層中既定部位的醇含量與平衡醇濃度增大，反應(yīng)速度也相應(yīng)增大。由于醇凈值降低的程度比空速增大的倍數(shù)要小，從而合成塔的生產(chǎn)強(qiáng)度在增加空速的情況下有所提高，因此可以增大空速以增加產(chǎn)量。但實(shí)際生產(chǎn)中也不能太大，否則會(huì)帶來(lái)一系列的問(wèn)題（1）提高空速，意味著循環(huán)氣量的增加，整個(gè)系統(tǒng)阻力增加，使得壓縮機(jī)循環(huán)功耗增加。（2）甲醇合成是放熱反應(yīng)，依靠反應(yīng)熱來(lái)維持床層溫度。那么若空速增大，單位體積氣體產(chǎn)生的反應(yīng)熱隨醇凈值的下降而減少?？账龠^(guò)大，催化劑溫度就難以維持，合成塔不能維持自熱則可能在不啟用加熱爐的情況下使床層溫度跨掉。164氣體組成原料氣組成對(duì)催化劑活性的影響是比較復(fù)雜的問(wèn)題，現(xiàn)就以下幾種原料氣成分對(duì)催化劑活性的影響作一下討論。（1）惰性氣體（CH4、N2、AR）的影響合成系統(tǒng)中惰性氣體含量的高低，影響到合成氣中有效氣體成分的高低。惰性氣體的存在引起CO、CO2、H2分壓的下降。合成系統(tǒng)中惰性氣體含量，取決于進(jìn)入合成系統(tǒng)中新鮮氣中惰性氣體的多少和從合成系統(tǒng)排放的氣量的多少。排放量過(guò)多，增加新鮮氣的消耗量，損失原料氣的有效成分。排放量過(guò)少則影響合成反應(yīng)進(jìn)行。調(diào)節(jié)惰性氣體的含量，可以改變觸媒床層的溫度分布和系統(tǒng)總體壓力。當(dāng)轉(zhuǎn)化率過(guò)高而使合成塔出口溫度過(guò)高時(shí)，提高惰氣含量可以解決溫度過(guò)高的問(wèn)題。此外，在給定系統(tǒng)壓力操作下，為了維持一定的產(chǎn)量，必須確定適當(dāng)?shù)亩铓夂?，從而選擇（馳放氣）合適的排放量。（2）CO和H2比例的影響從化學(xué)反應(yīng)方程式來(lái)看，合成甲醇時(shí)CO與H2的分子比為12，CO2和H2的分子比是13，這時(shí)可以得到甲醇最大的平衡濃度。而且在其他條件一定的情況下，可使甲醇合成的瞬間速度最大。但由生產(chǎn)實(shí)踐證明，當(dāng)CO含量高時(shí)，溫度不易控制，且會(huì)導(dǎo)致羰基鐵聚集在催化劑上，引起催化劑失活，同時(shí)由于CO在催化劑的活性中心的吸附速率比H2要快得多，所以要求反應(yīng)氣體中的氫含量要大于理論量，以提高反應(yīng)速度。氫氣過(guò)量同時(shí)還能抑制高級(jí)醇、高級(jí)烴和還原物質(zhì)的生成，減少H2S中毒，提高粗甲醇的濃度和純度。同時(shí)又因氫的導(dǎo)熱性好，可有利于防止局部過(guò)熱和降低整個(gè)催化層的溫度。但氫氣過(guò)量會(huì)降低生產(chǎn)能力，工業(yè)生產(chǎn)中用銅系催化劑進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，一般認(rèn)為在合成塔入口的V（H2）V（CO）45較為合適。實(shí)際生產(chǎn)中我們的氫碳比按照以下關(guān)系確定。（H2CO2）/（COCO2）205215（3）CO2的影響CO2對(duì)催化劑活性、時(shí)空產(chǎn)率的影響比較復(fù)雜而且存在極值。完全沒(méi)有CO2的合成氣，催化劑活性處于不穩(wěn)定區(qū)，催化劑運(yùn)轉(zhuǎn)幾十小時(shí)后很快失活。所以CO2是活性中心的保護(hù)劑，不能缺少。在CO2濃度4以前，CO2對(duì)時(shí)空產(chǎn)率的影響成正效應(yīng)，促進(jìn)CO合成甲醇，自身也會(huì)合成甲醇；但如果CO2含量過(guò)高，就會(huì)因其強(qiáng)吸附性而占據(jù)催化劑的活性中心，因此阻礙反應(yīng)的進(jìn)行，會(huì)使時(shí)空產(chǎn)率下降，同時(shí)也降低了CO和H2的濃度，從而降低反應(yīng)速度，影響反應(yīng)平衡，而且由于存在大量的CO2，使粗甲醇中的水含量增加，在精餾過(guò)程中增加能耗。一般認(rèn)為CO2在35左右為宜。17甲醇市場(chǎng)前景目前中國(guó)甲醇市場(chǎng)非?；鸨状純r(jià)格持續(xù)高位，甲醇生產(chǎn)裝置開(kāi)工率不斷提高，各地甲醇新建項(xiàng)目陸續(xù)開(kāi)工。出現(xiàn)這種局面的原因，一是甲醇傳統(tǒng)消費(fèi)領(lǐng)域，如甲醛、醋酸等產(chǎn)品的產(chǎn)量穩(wěn)步提升，對(duì)甲醇的需求量逐步增加；二是新的消費(fèi)領(lǐng)域，如醇醚燃料、甲醇制烯烴等由于發(fā)展前景廣闊，也引發(fā)了國(guó)內(nèi)對(duì)甲醇裝置的投資熱。2005年，我國(guó)消費(fèi)甲醇666萬(wàn)T，進(jìn)口甲醇136萬(wàn)T，出口54萬(wàn)T，凈進(jìn)口130萬(wàn)T。同年，國(guó)內(nèi)甲醇產(chǎn)能720萬(wàn)T，產(chǎn)量536萬(wàn)T，開(kāi)工率744。2000年，我國(guó)甲醇產(chǎn)能只有348萬(wàn)T，表觀消費(fèi)量為3294萬(wàn)T。從2000年至2005年的5年間，我國(guó)甲醇產(chǎn)能年均增長(zhǎng)率為156，表觀消費(fèi)量年均增長(zhǎng)率為151。目前，我國(guó)甲醇消費(fèi)主要集中在甲醛、醋酸、醇醚等領(lǐng)域。近年來(lái)，煤化工國(guó)產(chǎn)化技術(shù)裝備相繼取得突破，醇醚燃料、甲醇制烯烴等新興煤化工產(chǎn)業(yè)方興未艾，再加上甲醛、醋酸等傳統(tǒng)下游產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，我國(guó)甲醇需求量不斷提高。由于甲醇羰基法制醋酸生產(chǎn)工藝先進(jìn)，且技術(shù)國(guó)產(chǎn)化程度較高，“十一五”期間新建醋酸項(xiàng)目均采用羰基合成法生產(chǎn)工藝。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)羰基法醋酸擬建項(xiàng)目共有20個(gè)，其中于“十一五”期間可以建成投產(chǎn)的有12個(gè)，產(chǎn)能累計(jì)305萬(wàn)T/年。其它8個(gè)項(xiàng)目由于剛剛開(kāi)展工作或工作進(jìn)度緩慢，“十一五”期間能不能形成實(shí)際產(chǎn)能還是未知數(shù)，這8個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)能力260萬(wàn)T/年。若只考慮12個(gè)項(xiàng)目可建成投產(chǎn)，則2010年我國(guó)羰基法醋酸生產(chǎn)能力可達(dá)到445萬(wàn)T；若20個(gè)項(xiàng)目可以全部建成投產(chǎn)，2010年我國(guó)羰基法醋酸產(chǎn)能可達(dá)到705萬(wàn)T。若開(kāi)工率按85計(jì)，屆時(shí)羰基法醋酸產(chǎn)量將達(dá)到378萬(wàn)600萬(wàn)T噸。按生產(chǎn)1噸醋酸需要06T甲醇計(jì)算，則需要消耗甲醇227萬(wàn)360萬(wàn)T。18甲醇生產(chǎn)原料合成甲醇的工業(yè)生產(chǎn)是以固體（如煤、焦炭）、液體（如原油、重油、輕油）或氣體（如天然氣及其它可燃性氣體）為原料，經(jīng)造氣、凈化（脫硫）變換，除二氧化碳，配制成一定配比的合成氣。在不同的催化劑存在下，選用不同的工藝條件可單產(chǎn)甲醇（分高、中、低壓法），或與合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇（聯(lián)醇法），將合成后的粗甲醇經(jīng)預(yù)精餾脫除甲醚，再精餾而得成品甲醇。19原料煤規(guī)格（選用銅川煤）原料煤的元素分析為C675；H40；O102；N065；S（可燃）173；S（不可燃）034；CL/（MG/KG）229；F/（MG/KG）104；NA/（MG/KG）2180；K/（MG/KG）292。二、甲醇生產(chǎn)的工藝流程設(shè)計(jì)圖1煤制甲醇的簡(jiǎn)單工藝流程首先是采用GSP氣化工藝將原料煤氣化為合成氣；然后通過(guò)變換和NHD脫硫脫碳工藝將合成氣轉(zhuǎn)化為滿足甲醇合成條件的原料氣；第三步就是甲醇的合成，將原料氣加壓到514MPA，加溫到225后輸入列管式等溫反應(yīng)器，在XNC98型催化劑的作用下合成甲醇，生成的粗甲醇送入精餾塔精餾，得到精甲醇。然后利用三塔精餾工藝將粗甲醇精制得到精甲醇。21煤氣化技術(shù)路線的選擇煤氣化技術(shù)按氣化反應(yīng)器的形式，氣化工藝可分為移動(dòng)床（固定床）、流化床、氣流床三種211移動(dòng)床氣化采用一定粒度范圍的碎煤（5MM50MM）為原料，與氣化劑逆流接觸，爐內(nèi)溫度分布曲線出現(xiàn)最高點(diǎn)，反應(yīng)殘?jiān)鼜臓t底排出，生成氣中含有可觀量的揮發(fā)氣。典型的氣化爐為魯奇（LURGI）爐。移動(dòng)床氣化，是目前世界上用于生產(chǎn)合成氣的主要方法之一。在大型煤制甲醇的裝置中，固定床的優(yōu)點(diǎn)是投資低，可是它有很多不足（1）對(duì)原料煤的黏結(jié)性有一定要求（2）氣化強(qiáng)度低（3）環(huán)境污染負(fù)荷大，治較麻理煩。212流化床氣化采用一定粒度分布的細(xì)粒煤（10MM）為原料，吹入爐內(nèi)的氣化劑使煤粒呈連續(xù)隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的流化狀態(tài)，床層中的混合和傳熱都很快。所以氣體組成和溫度均勻，解決了固定床氣化需用煤的限制。生成的煤氣基本不含焦油，但飛灰量很大。發(fā)展較早且比較成熟的是常壓溫克（WINKLER）爐。它的缺點(diǎn)是（1）在常壓或接近于常壓下生產(chǎn)，生產(chǎn)強(qiáng)度低、能耗高、碳轉(zhuǎn)化率只有8890。（2）對(duì)煤的氣化活性要求高，僅適合于氣化褐煤和高煤制合成氣合成氣凈化甲醇合成甲醇精餾活性的煙煤。（3）缺少大型使用經(jīng)驗(yàn)；要在大型甲醇裝置中推廣，受一定限制。213氣流床氣化氣流床采用粉煤為原料，反應(yīng)溫度高，灰分是熔融狀態(tài)。典型代表為GSP,SHELL,TEXACO氣流床氣化工藝。氣流床氣化優(yōu)點(diǎn)很多，它是針對(duì)流化床的不足開(kāi)發(fā)的。氣流床氣化具有以下特點(diǎn)（1）采用25，進(jìn)入硫回收工段。來(lái)自脫硫工段的脫硫氣（溫度1645、壓力355MPAA、CO2、34含COSH2S80PPM）進(jìn)入脫碳塔（T4001）下塔，氣體自下而上與從下塔頂部而來(lái)的NHD溶劑逆流接觸，下塔塔內(nèi)有三層QH1型碳鋼扁環(huán)散堆填料，氣體中的CO2被溶劑吸收，部分H2S、COS被吸收。從下塔頂出來(lái)的凈化氣（CO24V、溫度25）直接進(jìn)入脫碳塔上塔底部與從脫硫工段過(guò)來(lái)的被氨冷器I（E4002）冷卻至0的NHD貧液逆相接觸，從上塔頂出來(lái)的凈化氣（CO2約23V、COS和H2S5PPM、溫度112），經(jīng)凈化氣分離器（V4002）除去少量霧沫夾帶的NHD后，進(jìn)入氣氣換熱器（E4001A），溫度升至30，壓力347MPAA，然后將凈化氣送去精脫硫。精脫硫時(shí)，凈化氣先進(jìn)入水解槽預(yù)熱器（E4004）被變換氣冷凝液加熱到80，經(jīng)水解槽（R3001）水解后，在水解氣冷卻器（E4005）中冷卻至40，進(jìn)到精脫硫槽（R3002A，B）精脫硫，得到符合甲醇合成所需的凈化氣體（CO223，COS和H2S01PPM），送入合成甲醇工段。吸收了少量CO2、H2S和COS的NHD貧液從脫碳塔（T4001）上塔底部出來(lái)后返回到NHD脫硫工段。進(jìn)脫碳塔下塔上部的NHD貧液溫度為5，在塔內(nèi)吸收CO2的過(guò)程中，由于CO2的溶解熱使溶液溫度升高，出塔底的NHD富液溫度達(dá)到141、壓力352MPAA。富液進(jìn)入水力透平（HT4001A，B）回收靜壓能，壓力降至13MPAA后進(jìn)入脫碳高壓閃蒸槽（V4003），脫碳高壓閃蒸槽設(shè)備為板式塔，部分溶解的CO2和大部分H2在此解吸出來(lái)，此氣體即謂脫碳高壓閃蒸氣。高壓閃蒸氣和來(lái)自脫硫工段的脫硫高壓閃蒸氣混合后進(jìn)入閃蒸氣壓縮機(jī)（C4001A，B），閃蒸氣升壓至37MPAA、經(jīng)閃蒸氣水冷器冷卻到40與變換氣混合，經(jīng)氣體換熱器（E6401A，B）降溫后再去脫硫工段循環(huán)吸收。從脫碳高壓閃蒸槽底部出來(lái)的溶液，減壓進(jìn)入低壓閃蒸槽（V4004），在此塔內(nèi)NHD實(shí)液中溶解的大部分CO2氣體解吸出來(lái)，溫度為055，此氣體即謂CO2氣，CO2氣進(jìn)入脫碳?xì)怏w換熱器（E4001B）回收冷量后放空。低壓閃蒸槽（V4005）底部出來(lái)的富液自流進(jìn)入氣提塔（T4002）塔內(nèi)有五層QH1型扁環(huán)散堆填料，溶液與氣提氮?dú)庠谔盍蠈觾?nèi)逆流接觸，此時(shí)溶液中溶解的CO2被氣提出來(lái)，排至大氣。從氣提塔底出來(lái)的貧液經(jīng)氨冷器（E4003）冷卻到5，由脫碳貧液泵（P4001A，B）提壓至39MPAA進(jìn)入脫碳塔下塔上部。系統(tǒng)中各排液、導(dǎo)淋回收的NHD溶液，經(jīng)排液總管送入溶劑系統(tǒng)貯槽內(nèi)。甲醇合成硫回收燃?xì)鉄峄厥請(qǐng)D6NHD脫硫脫碳工藝流程T3001脫硫塔T3002濃縮塔T3003再生塔T3004脫硫塔T4001脫碳塔T4002氣提塔V3002分離器V3004閃蒸槽V3005分離器V4002分離器V4003閃蒸槽V4004閃蒸槽E3002換熱器E3003換熱器E3004水冷器E3006水冷器E3007煮沸器E4001A換熱器E4001B換熱器E4002氨冷器E4003氨冷器V4004閃蒸槽R3001水解槽R3002精餾槽33甲醇合成工藝流程來(lái)自脫碳裝置的新鮮氣（40，34MPA）與循環(huán)氣一起經(jīng)甲醇合成氣壓縮機(jī)（C7001）壓縮至514MPA后，經(jīng)過(guò)入塔氣預(yù)熱器（E7001）加熱到225，進(jìn)入甲醇合成塔（R7001）內(nèi)，甲醇合成氣在催化劑作用下發(fā)生如下反應(yīng)CO2H2CH3OHQCO23H2CH3OHH2OQ甲醇合成塔（R7001）為列管式等溫反應(yīng)器，管內(nèi)裝有XNC98型甲醇合成催化劑，管外為沸騰鍋爐水。反應(yīng)放出大量的熱，通過(guò)列管管壁傳給鍋爐水，產(chǎn)生大量中壓蒸汽（39MPA飽和蒸汽），減壓后送至蒸汽管網(wǎng)。副產(chǎn)蒸汽確保了甲醇合成塔內(nèi)反應(yīng)趨于恒定，且反應(yīng)溫度也可通過(guò)副產(chǎn)蒸汽的壓力來(lái)調(diào)節(jié)。甲醇合成塔（R7001）出來(lái)的合成氣（255，49MPA），經(jīng)入塔氣預(yù)熱器（E7001），甲醇水冷器（E7002A，B），進(jìn)入甲醇分離器（V7002），粗甲醇在此被分離。分離出的粗甲醇進(jìn)入甲醇膨脹槽（V7003），被減壓至04MPA后送至精餾裝置。甲醇分離器（V7002）分離出的混合氣與新鮮氣按一定比例混合后升壓送至甲醇合成塔（R7001）繼續(xù)進(jìn)行合成反應(yīng)。從甲醇分離器（V7002）出來(lái)的循環(huán)氣在加壓前排放一部分弛放氣，以保持整個(gè)循環(huán)回路惰性氣體恒定。弛放氣減壓后去燃?xì)獍l(fā)電系統(tǒng)；甲醇膨脹槽（V7003）頂部排出的膨脹氣去燃料氣系統(tǒng)。合格的鍋爐給水來(lái)自變換裝置；循環(huán)冷卻水來(lái)自界區(qū)外部。汽包（V7001）排污，經(jīng)排污膨脹槽（V7006）膨脹減壓后就地排放。蒸汽弛放氣新鮮氣圖8合成工藝流程C7001壓縮機(jī)R7001合成塔E7001預(yù)熱器E7002A,B水冷器V7002分離器V7003膨脹槽34甲醇精餾工藝流程來(lái)自甲醇合成裝置的粗甲醇（40，04MPA），通過(guò)預(yù)塔進(jìn)料泵（P8002A,B），經(jīng)粗甲醇預(yù)熱器加熱至65，進(jìn)入預(yù)精餾塔（T8001），預(yù)塔再沸器（E8004）用04MPA的低壓蒸汽加熱，低沸點(diǎn)的雜質(zhì)如二甲醚等從塔頂排出，冷卻分離出水后作為燃料；回收的甲醇液通過(guò)預(yù)塔回流泵（P8003A，B）作為該塔回流液。預(yù)精餾塔（T8001）底部粗甲醇液經(jīng)加壓塔進(jìn)料泵（P8004A，B）進(jìn)入加壓精餾塔（T8002），加壓塔再沸器（E8005）以13MPA低壓蒸汽作為熱源，加壓塔塔頂餾出甲醇?xì)怏w（06MPA，122）經(jīng)常壓塔再沸器（E8007A，B）后，甲醇?xì)獗焕淠状蓟氐郊訅核亓鞑郏╒8004），一部分精甲醇經(jīng)加壓塔回流泵（P8005A，B），回到加壓精餾塔（T8002）作為回流液，另一部分經(jīng)加壓塔甲醇冷卻器（E8006）冷卻后進(jìn)入精甲醇計(jì)量槽（V8007A，B）中。加壓精餾塔（T8002）塔底釜液（06MPA，125）進(jìn)入常壓精餾塔（T8003），進(jìn)一步精餾。常壓塔再沸器（E8007A，B）以加壓精餾塔（T8002）塔頂出來(lái)的甲醇?xì)庾鳛闊嵩?。常壓精餾塔（T8003）頂部排出精甲醇?xì)猓?13MPA，67），經(jīng)常壓塔冷凝冷卻器（E8008）冷凝冷卻后一部分回流到常壓精餾塔（T8003），另一部分打到精甲醇計(jì)量槽（V8007A，B）內(nèi)貯存。產(chǎn)品精甲醇由精甲醇泵（P8008A，B）從精甲醇計(jì)量槽（V8007A，B）送至甲醇罐區(qū)裝置。為防止粗甲醇中含有的甲酸、二氧化碳腐蝕設(shè)備，在預(yù)塔進(jìn)料泵（P8002A，B）后的粗甲醇溶液中配入適量的燒堿溶液，用來(lái)調(diào)節(jié)粗甲醇溶液的PH值。甲醇精餾系統(tǒng)各塔排出的不凝氣去燃料氣系統(tǒng)。由常壓精餾塔（T8003）底部排出的精餾殘液經(jīng)廢水冷卻器（E8009）冷卻至40后，由廢水泵（P8007A，B）送到生化處理裝置。由甲醇精餾來(lái)的精甲醇貯存到精甲醇貯槽（V9101A，B）中。精甲醇貯槽為兩臺(tái)10000M3的固定頂貯罐，貯存量按15天產(chǎn)量計(jì)。當(dāng)甲醇外運(yùn)時(shí)，啟動(dòng)精甲醇泵（P9101A,B），將甲醇輸送到甲醇裝卸棧臺(tái)，通過(guò)火車鶴管進(jìn)入火車槽車，通過(guò)汽車鶴管進(jìn)入汽車槽車。甲醇裝卸棧臺(tái)共設(shè)有12臺(tái)火車鶴管和6臺(tái)汽車鶴管，根據(jù)精甲醇泵（P9101A,B）的能力，至少有三臺(tái)槽車同時(shí)裝料。二甲醚圖9精餾工藝流程T8001預(yù)精餾塔T8002精餾塔T8003精餾塔E8004再沸器E8005再沸器E8007A，B再沸器E8008冷卻器V8004回流槽V8007A，B計(jì)量槽P8003A，B回流泵P8004A，B進(jìn)料泵P8005A，B回流泵35氨吸收制冷流程由凈化裝置（NHD脫硫脫碳工段）及醋酸裝置來(lái)的氣氨（15，022MPAA），進(jìn)入本裝置，經(jīng)過(guò)冷器（E2503）與出工段的液氨換熱，升到238進(jìn)入吸收器（R2501AB、R2502AB），被由溶液熱交換器（E2502A，B）來(lái)的稀氨水（47）吸收為濃氨水（37）。其吸收反應(yīng)熱由冷卻水帶出。濃氨水由氨水泵（P2501A、B）加壓，經(jīng)溶液熱換熱器，與來(lái)自精餾塔塔釜稀氨水（140）換熱，升到114，進(jìn)入精餾塔（T2501A、B）中部進(jìn)行精餾。蒸出的氣氨經(jīng)塔頂回流冷凝器，進(jìn)入氨冷凝器（E2504AD），冷凝為液氨，進(jìn)入液氨貯槽，然后液氨經(jīng)過(guò)冷器換熱，過(guò)冷到169送到用戶。來(lái)自NHD脫硫工段的變換氣（182），進(jìn)入本工段再沸器（E2501A，B）后，再經(jīng)冷凝液分離器（V2504A，B）后返回到變換甲烷工段，為精餾氨水提供熱源。由精餾塔出來(lái)的氨水，經(jīng)（立式）膜式再沸器，蒸出氣氨及稀氨水混合液，返回到精餾塔。稀氨水由塔底出來(lái)進(jìn)入溶液熱交換器。整個(gè)裝置形成氣氨吸收，濃氨水精餾，冷凝液氨的循環(huán)系統(tǒng)，為用戶提供冷量。來(lái)自合成、凈化的循環(huán)水裝置的循環(huán)冷卻水，分別進(jìn)入吸收器，冷凝器，塔頂回流冷卻器，分別移出氨的反應(yīng)熱和冷凝熱。四、工藝計(jì)算41物料衡算411精餾工段工廠設(shè)計(jì)為年產(chǎn)精甲醇1萬(wàn)噸，開(kāi)工時(shí)間為每年330天，采用連續(xù)操作，則每小時(shí)精甲醇的產(chǎn)量為126噸，即126T/H。精餾工段通過(guò)三塔高效精餾工藝，精甲醇的純度可達(dá)到999，三塔精餾工藝中甲醇的收率達(dá)97。則入預(yù)精餾塔的粗甲醇中甲醇量126/097130T/H。由粗甲醇的組成通過(guò)計(jì)算可得下表表2粗甲醇組成組分百分比產(chǎn)量甲醇93404057KMOL/H即90877M3/H二甲醚042013KMOL/H即291M3/H高級(jí)醇（以異丁醇計(jì)）026005KMOL/H即112M3/H高級(jí)烷烴（以辛烷計(jì)）032004KMOL/H即090M3/H水56432KMOL/H即9677M3/H粗甲醇100139T/H注；設(shè)計(jì)中的體積都為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下計(jì)算方法粗甲醇130/09340139T/H二甲醚139042584KG/H即013KMOL/H，291M3/H高級(jí)醇（以異丁醇計(jì)）139026361KG/H即005KMOL/H，112M3/H高級(jí)烷烴（以辛烷計(jì)）139032445KG/H即004KMOL/H，090M3/H水139567784KG/H即432KMOL/H，9677M3/H412合成工段（1）合成塔中發(fā)生的反應(yīng)主反應(yīng)CO2H2CH3OH（1）CO23H2CH3OHH2O（2）副反應(yīng)2CO4H2（CH3O）2H2O（3）CO3H2CH4H2O（4）4CO8H2C4H9OH3H2O（5）8CO17H2C18H188H2O（6）CO2H2COH2O（7）（2）粗甲醇的合成工業(yè)生產(chǎn)中測(cè)得低壓時(shí)，每生產(chǎn)一噸粗甲醇就會(huì)產(chǎn)生152M3（標(biāo)態(tài)）的甲烷，即設(shè)計(jì)中每小時(shí)甲烷產(chǎn)量為010KMOL/H，211M3/H。由于甲醇入塔氣中水含量很少，忽略入塔氣帶入的水。由反應(yīng)（3）、（4）、（5）、（6）得出反應(yīng)（2）、（7）生成的水分為；43201001300530048362KMOL/H由于合成反應(yīng)中甲醇主要由一氧化碳合成，二氧化碳主要發(fā)生逆變反應(yīng)生成一氧化碳，且入塔氣中二氧化碳的含量一般不超過(guò)5，所以計(jì)算中忽略反應(yīng)（2）。則反應(yīng)（7）中二氧化碳生成了362KMOL/H，即8109M3/H的水和一氧化碳。（3）粗甲醇中的溶解氣體量粗甲醇中氣體溶解量查表5MPA、40時(shí)，每一噸粗甲醇中溶解其他組成如下表表3噸粗甲醇中合成氣溶解情況氣體H2COCO2N2ARCH4溶解量（M3/T粗甲醇）436408157780036502431680則粗甲醇中的溶解氣體量為H21394364607M3/H即2710MOL/HCO1390815113M3/H即5045MOL/HCO213977801081M3/H即48259MOL/HN21390365051M3/H即2277MOL/HAR1390243034M3/H即1518MOL/HCH41391680234M3/H即10446MOL/H（4）粗甲醇中甲醇擴(kuò)散損失40時(shí),液體甲醇中釋放的溶解氣中,每立方米含有3714G的甲醇,假設(shè)減壓后液相中除二甲醚外,其他氣體全部釋放出，則甲醇擴(kuò)散損失G（6071131081051034234）003714079KG/H即2469MOL/H，055M3/H（5）合成反應(yīng)中各氣體的消耗和生成情況表4弛放氣組成氣體CH3OHH2COCO2N2ARCH4組成0618182916311321082189表5合成反應(yīng)中消耗原料情況消耗原料氣組分消耗項(xiàng)單位反應(yīng)（1）M3/HCO82930CO2H2165859N2AR反應(yīng)（3）M3/H57114反應(yīng)（4）M3/H212636反應(yīng)（5）M3/H439878反應(yīng)（6）M3/H7011488反應(yīng)（7）M3/H（8183）81838183注括號(hào)內(nèi)的為生成量；反應(yīng)（1）項(xiàng)不包括擴(kuò)散甲醇和弛放氣中甲醇消耗的原料氣量表6合成反應(yīng)中生成物情況生成物組分生成項(xiàng)單位CH4CH3OH（CH3O）2C4H9OHC18H18H2O反應(yīng)（1）M3/H82930反應(yīng)（3）M3/H285285反應(yīng)（4）M3/H212212反應(yīng)（5）M3/H110329反應(yīng)（6）M3/H088701反應(yīng)（7）M3/H8183表7其他情況原料氣消耗消耗原料氣組分消耗項(xiàng)單位COCO2H2N2ARCH4粗甲醇中溶解M3/H1141084608051034234擴(kuò)散的甲醇M3/H055111弛放氣M3/H916G311G8120G321G082G189G馳放氣中甲醇M3/H061G122G注G為馳放氣的量，M3/H。6）新鮮氣和弛放氣氣量的確定CO的各項(xiàng)消耗總和新鮮氣中CO的量，即82930572124397018183114055061G916G76838977G同理，原料氣中其他各氣體的量該氣體的各項(xiàng)消耗總和，由此可得新鮮氣體中各氣體流量，如下表表8新鮮氣組成組分單位COCO2H2N2ARCH4氣量M3/H76838977G9267311G1789038242G051321G034082G022189G新鮮氣M3/H26511410183G新鮮氣中惰性氣體（N2AR）百分比保持在042，反應(yīng)過(guò)程中惰性氣體的量保持不變，（N2AR）085403G，則26511410183G（085403G）/042解得G28556M3/H，即弛放氣的量為28556M3/H，由G可得到新鮮氣的量294192M3/H由弛放氣的組成可得出下表表9弛放氣組成氣體CH3OHH2COCO2N2ARCH4組成0618182916311321082189氣量M3/H174231872616888917234540表10新鮮氣組成氣體CH4H2COCO2N2AR組成01968812707345033009氣量M3/H5622024397962710155968268（7）循環(huán)氣氣量的確定G1G3G4G5G6G7G8式中G1為出塔氣氣量；G3新鮮氣氣量；G4循環(huán)氣氣量；G5主反應(yīng)生成氣量；G6副反應(yīng)生成氣量；G7主反應(yīng)消耗氣量；G8副反應(yīng)消耗氣量；G5829300550612855683159M3/HG62852852122121103290887018183818318587M3/HG78293016589055110061285563249476M3/HG85711421263643987770114908183818322430M3/H已知出塔氣中甲醇含量為584，則（G40612855606182930055）/G100584解得G41449737M3/H表11循環(huán)氣組成氣體CH3OHH2COCO2N2ARCH4組成0618182916311321082189氣量M3/H8843117718613279645087451871188827400（8）循環(huán)比，CO及CO2單程轉(zhuǎn)化率的確定循環(huán)比RG4/G31449737/294192493CO單程轉(zhuǎn)化率76723348/7962713279603620即362CO2單程轉(zhuǎn)化率8183/101554508701481即1481（9）入塔氣和出塔氣組成G1G3G4G5G6G7G81574230M3/H70278KMOL/HG2G3G41743930M3/H77854KMOL/HG2為入塔氣氣量表12入塔氣組成氣體CH3OHH2COCO2N2ARCH4組成00679111218317272070160氣M3/H8843137962321242355242475041215627962量KMOL/H395615909483246621215431288表13出塔氣組成氣體組成氣M3/H量KMOL/HH27629120098253615CO8611355256050CO2293461712061N2302475042121CH3OH584920024107CH4179281741258AR07712156543H2O0629708433計(jì)算過(guò)程入塔氣CO循環(huán)氣中CO新鮮氣中CO即79627132796212423M3/H同理可得其他氣體氣量出塔氣中CO入塔氣中CO反應(yīng)消耗的CO反應(yīng)中生成的CO即2124238293057212439701055285560618183135525M3/H同理可得其它氣體量（10）甲醇分離器出口氣體組成的確定分離器出口氣體組分循環(huán)氣氣體組分弛放氣氣體組分則分離器出口氣體中CO氣量循環(huán)氣中CO弛放氣中CO1327962616135412M3/H即6045KMOL/H；同理可算的其他氣體的氣量。表14分離器出口氣體組成氣體CH3OHH2COCO2N2ARCH4組成0618182916311321082189氣M3/H9018120037413541345976474521212327940量KMOL/H403535886045205321185411247413變換凈化工段脫硫脫碳脫硫脫碳水解脫硫變換預(yù)變換1水煤氣；2預(yù)變換氣；3變換氣；4調(diào)節(jié)CO濃度后的變換氣；5水解氣；6發(fā)電水解氣；7調(diào)節(jié)變換氣CO濃度的水解氣；8新鮮氣；9燃?xì)獍l(fā)電氣圖11變換凈化物料流程4131調(diào)節(jié)CO濃度后的變換氣的確定調(diào)節(jié)CO濃度后的變換氣在脫硫脫碳過(guò)程中，N2AR量基本保持不變，變換氣中N2AR的百分比為039，已知新鮮氣中N2AR的氣量為968268，則可以算得調(diào)節(jié)CO濃度后的變換氣為（968268）/041314131M3/H調(diào)節(jié)CO濃度后的變換氣的百分比為H24684；CO1974；CO23242N2028；AR013；CH4004；NH3006；H2S048；COS001。通過(guò)計(jì)算可得調(diào)節(jié)CO濃度后的變換氣組成表19調(diào)節(jié)CO濃度后的變換氣組成氣體H2COCO2N2AR組成468419743245028013氣量M3/H14713962009101945880408氣體NH3CH4H2SCOS組成006004045001氣量M3/H18912614140314132變換氣和調(diào)節(jié)CO濃度的水解氣的確定水解氣體積百分含量為H23539；CO4591；CO21787N2015；AR006；NH3005；CH4006；H2S05；COS001。變換氣體積百分含量為H25258；CO600；CO24006N2035；AR017；NH3007；CH4003；H2S047；COS001。假設(shè)變換氣氣量為X，調(diào)節(jié)CO濃度的水解氣氣量為Y，XY調(diào)節(jié)CO濃度后的變換氣氣量，即XY314131（1）再由CO的守衡可得式6X4591Y62009（2）聯(lián)合（1）（2）可算的X205983M3/H；Y108147M3/H所以變換氣氣量為05983M3/H，調(diào)節(jié)CO濃度的水解氣氣量為108147M3/H。表20變換氣組成氣體H2COCO2N2AR組成52856004006035017氣量M3/H1088671235982505717344氣體NH3CH4H2SCOS組成007003047001氣量M3/H1340619670214133水解氣和預(yù)變換氣組成的確定在變換爐中CO的轉(zhuǎn)化率為8588，已知預(yù)變換氣中CO的百分率和變換氣中CO的含量，設(shè)預(yù)變換氣為X，則可得式X072802（18588）12359解得X446254M3/H，即預(yù)變換氣氣量為446254M3/H。脫硫過(guò)程中AR也不變，30預(yù)變換氣中AR44610403011147M3/H，水解氣中AR的百分率為006，所以，水解氣氣量147/006245357M3/H。用來(lái)發(fā)電的水解氣氣量水解氣用來(lái)調(diào)節(jié)CO濃度的水解氣氣量，即發(fā)電水解氣氣量245357108147137210M3/H，已知了水解氣和預(yù)變換氣的氣量和兩者的個(gè)組分含量，通過(guò)計(jì)算可得水解氣和預(yù)變換氣組成如下兩個(gè)表表21水解氣的組成氣體H2COCO2N2AR組成353945911787015006氣量M3/H8683211264343845368147氣體NH3CH4H2SCOS組成00500605001氣量M3/H1231471227025表22預(yù)變換氣組成氣體H2COCO2N2AR組成438728022832024011氣量M3/H195971250021263611085491氣體NH3CH4H2SCOS組成006005049001氣量M3/H25720821940454134水煤氣的確定由GSP氣化工藝（原料煤為銅川煤）的氣化指標(biāo)可以知道水煤氣組成為H23430；CO4543；CO21898；N2018；AR009；NH3024；CH4005；H2S070；COS003。在預(yù)變換爐中CO的轉(zhuǎn)化率為4956，設(shè)水煤氣氣量為Y，由水煤氣和預(yù)變換氣的組成，可得式；Y4543（14956）125002解得Y545222M3/H，即水煤氣氣量為545222M3/H算的水煤氣組成如下表表23水煤氣組成氣體H2COCO2N2AR組成343045431898018009氣量M3/H187011247804103483981491氣體NH3CH4H2SCOS組成02400507003氣量M3/H13092733817164414氣化工段4141原料煤用量的確定水煤氣中C元素的量（247804103483164273）/22415702KMOL/H。原料煤選用的是銅川煤，煤的元素分析為/C675；H40；S（可燃）173；S（不燃）034；O102；N065；CL/（MG/KG）229；F/（MG/KG）104；NA/（MGKG）2180；K/（MG/KG）292。原料煤中C15702/099515781KMOL/H。原料煤用量（1578112）/0675281T/H每噸精甲醇用煤量281/130216T（原煤）/T（精甲醇）其中21507151T煤用于合成甲醇；065T煤用于發(fā)電。4142氧氣用量的確定GSP氣化工藝碳轉(zhuǎn)化率為995；原料1000M3（COH2）；原煤（熱值Q24870KJ/KG）6453KG；O2（996）2916M3；O2（996）用量187011247804）/1000）2916126792M342能量衡算421煤發(fā)電量每噸煤發(fā)電1200KWH0651200130101556（KWH）/H422合成工段（1）合成塔的熱平衡計(jì)算計(jì)算公式全塔熱平衡方程式為Q1QRQ2Q3Q（1）式中Q1入塔氣各氣體組分焓，KJ/H；QR合成反應(yīng)和副反應(yīng)的反應(yīng)熱，KJ/H；Q2出塔氣各氣體組分焓，KJ/H；Q3合成塔熱損失，KJ/H；Q沸騰水吸收熱量，KJ/H。Q1（G1CM1TM1）（2）式中G1入塔氣各組分流量，M3/H；CM1入塔各組分的比熱容，KJ/（M3K）；TM1入塔氣體溫度，K；Q2（G2CM2TM2）（3）式中G2出塔氣各組分流量M3/H；CM2出塔各組分的熱容，KJ/（M3K）；TM2出塔氣體溫度，K；QRQR1QR2QR3QR4QR5QR6QR7（4）式中QR1、QR2、QR3、QR4、QR5、QR6、分別為甲醇、二甲醚、異丁醇、甲烷、辛烷的生成熱，KJ/H；QR7二氧化碳逆變反應(yīng)的反應(yīng)熱，KJ/HQRGRH（5）式中GR各組分生成量，KMOL/H；H生成反應(yīng)的熱量變化，KJ/MOL入塔熱量計(jì)算通過(guò)計(jì)算可以得到514MPA，225時(shí)各入塔氣氣體的熱容，根據(jù)入塔氣各氣體組分量，算的甲醇合成塔入塔熱量如下表表16甲醇合成塔入塔熱量氣體CH3OHH2COCO2N2ARCH4熱容KJ/（K