年产10万吨甲醇工艺设计

年产10万吨甲醇工艺设计内容摘要：

100 重量 kg 27751.34 组成(wt)% 100 甲醇驰放气流量及组成见表 29。 表 29 甲醇驰放气流量及组成 组成 CO CO2 H2 CH4 Ar CH3OH H2O 合计 15 流量：Nm3/h 微 组成：(V)% 100 粗甲醇贮罐气流量及组成风表 210。 表 210 贮罐气组成、流量 组成 CO CO2 H2 CH4 Ar CH3OH N2 合计 流量 ：Nm3/h 0 组成：(V)% 0 100 由表 22 到表 210 可得表 211。 表 211 甲醇生产物料平衡汇总表 组分 新鲜气 循环气 入塔气 出塔气 醇后气 流量 组成 流量 组成 流量 组成 流量 组成 流量 组成 Nm3 (v)% Nm3 (v)% Nm3 (v)% Nm3 (v)% Nm3 (v)% CO CO2 H2 N2 Ar CH4 CH3OH C4H9OH (CH3)2O 16 甲醇合成塔 分离器 贮 罐 冷 凝 H2O 微量 / 合计 100 100 100 100 100 根椐计算结果，可画出甲醇生产物流图，如：图 21 甲醇生产物流图 粗甲 醇精馏的物料平衡计算 1. 预塔的物料平衡 (1).进料 ：。 根据以上计算列表 212 表 212 组分 甲醇 二甲醚 异丁醇 水 合计 流量： kg/h 组成： (wt)% 100 ：据资料，碱液浓度为 8%时，每吨粗甲醇消耗 kg的 NaOH。 则消耗纯 NaOH：   kg/h 换成 8%为： % = kg/h ：据资料记载。 软水加入量为精甲醇的 20%计，则需补加软水： 17  20% (18%)= kg/h 据以上计算列表 213。 表 213 预塔进料及组成 物料量： kg/h CH3OH H2O NaOH (CH3)2O C4H9OH 合计 粗甲醇 碱液 软水 合计 (2).出料。 甲醇： kg/h。 粗甲醇含水： 碱液带水： kg/h 补加软水： kg/h 合计： ： kg/h ： kg/h 由以上计算列表 214。 表 214 预塔出料流量及组成 物料量：kg/h CH3OH H2O NaOH (CH3)2O C4H9OH 合计 塔顶 塔底 合计 2 主塔的物料平衡计算 (1).进料 18 预精馏塔 加压精馏塔 常压精馏塔 加压塔。 预后粗甲醇： kg/h 常压塔。  2/3= kg/h (2).出料 加压塔和常压塔的采出量之比为 2:1，常压塔釜液含甲醇 1%。 A. 加压塔。 塔顶：  2/3= 塔釜： B. 常压塔。 塔顶：  1/3 99%= kg/h 塔釜：甲醇 水 NaOH 高沸物 kg/h： 总出料：由以上计算。 得表 215 甲醇精馏塔物料平衡汇总表：单位： kg/h +++++= 得表 215 甲醇精馏塔物料平衡汇总 物料 物料 加压塔顶出料 常压塔顶出料 常压塔釜出料 合计 甲醇 NaOH 水 高沸物 合计 根椐计算结果可画出粗甲精馏物流图，见图 22。 19 图 22 粗甲醇精馏物流图 甲醇生产的能量平衡计算 合成塔能量计算 已知：合成塔入塔气为 220 ℃ ，出塔气为 250 ℃ ，热损失以 5%计，壳层走4MPa 的沸水。 查《化工工艺设计手册》得， 4 MPa 下水的气化潜热为 kmol/kg，即 kJ/kg，密度 kg/m3，水蒸气密度为 kg/m3，温度为 250 ℃。 入塔气热容见 416。 表 216 5MPa， 220℃ 下入塔气除 (CH3OH)热容 组分 CO CO2 H2 N2 Ar CH4 合计 流量：Nm3 比热：kJ/kmol℃ / 热量：kJ/℃ 查得 220℃ 时甲醇的焓值为 kJ/kmol，流量为 Nm3。 所以： Q 入 = + 220=+ = kJ 出塔气热容 除 (CH3OH)见表 417。 表 217 5MPa， 220℃ 下 出塔气 除 (CH3OH)热容 组分 CO CO2 H2 N2 Ar CH4 C4H9OH (CH3)2O H2O 合计 流量： 20 Nm3 比热：kJ/kmol℃ / 热量：kJ/℃ 查得 250℃ 时甲醇的焓值为 kJ/kmol，流量为 Nm3。 所以： Q 出 = + 250=+ = kJ 由反应式得 :Q 反应 =[  +  +  +  +  ()]  1000 =(+++) 1000 =87556320 kJ Q 热损失 =(Q 入 ＋ Q 反应 )  5%=(+87556320)  5% = kJ 所以：壳程热水带走热量 Q 传 = Q 入 + Q 反应 Q 出 Q 热 =+ = kJ 又： Q 传 =G 热水 r 热水 所以 :G 热水 = = kg/h 即时产蒸气： = 常压精馏塔能量衡算 Xf=)(32)(32)( = 21 查《化工工艺设计手册》 ,甲醇露点温度 t=℃  75℃ 操作条件：塔顶 75℃ ，塔釜 105℃ ，进料温度 124℃ ，回流液温度 40℃ ，取回流液与进料的比例为 4:1。 1.带入热量见表 218。 表 218 常压塔入热 物料 进料 回流液 加热蒸汽 组分 甲醇 水 +碱 甲醇 流量： kg/h 温度： ℃ 124 124 40 比热： kJ/kg℃ 热量 :kg/h Q 加热 Q 入 =Q 进料 +Q 回流液 +Q 加热 =+++Q 加热 =+ Q 加热 2.带出热量见表 219。 表 219 常压塔物料带出热量 物料 精甲醇 回流液 残液 热损失 组分 甲醇 甲醇 甲醇 水 +碱 流量： kg/h 温度： ℃ 75 75 105 105 比热： kJ/kg℃ 潜热： kJ/kg 热量 :kg/h 5%Q 入 所以： Q 出 ＝ ＋ ＋ ＋ ＋ 5%Q 入 =+5%Q 入 因为： Q 出 ＝ Q 入 所以： Q 入 = Q 出 = 22 常压精馏塔 所以： Q 蒸汽 =已知水蒸气的汽化热为 kJ/kg 所以：需蒸汽 G3 蒸汽 = = kg/h 甲醇蒸汽 75℃ 40℃ 水 回流甲醇 加压塔底液体 40℃ 30℃ 水 120℃ 甲醇蒸汽 40℃ 115 ℃ 精甲醇 冷凝液 残液 105℃ 甲醇 115℃ 图 23 常压塔物流图 3.冷却水用量计算 对热流体： Q 入 ＝ Q 产品精甲醇 +Q 回流液 =+ =Q 出 = Q 精甲醇 (液 )+Q 回流液 (液 ) = 40 += Q 传 = (15%)=所以：冷却水用量 G3 水 =)3040( = t 水 /h 所以：每吨精甲醇消 耗 G’3 水 = = 水 /t 精甲醇 4.常压塔精馏段热量平衡见表 220。 表 220 精馏段热量平衡表 带入热量： kJ/h 带出热量： kJ/h 加压塔来的甲醇： 采出热量精甲醇： 塔底供热： 内回流： g 内 (67 +) 内回流： g 内 (67 ) 23 总入热： + 内 总出热： + 内 所以：总入热 =总出热。