煤气化净化工艺ppt课件

煤气净化工艺设计与优化 低温甲醇洗 主要内容 研究背景 设计思路 工艺设计 结论与展望 1 研究背景 我国的能源结构特点 富煤 贫油 少气 能源供应过度依赖煤炭 1 研究背景 煤气化是现代化工的核心技术 煤气化生成合成气 主要成份是CO H2 是化工生产中的大宗基础原料 合成甲醇与合成氨的原料气 空分 煤气化 尿素 合成氨 甲醇 聚丙烯 聚甲醛 汽油 MTP 甲醛 脲醛树脂 煤 煤化工产品工业链 1 研究背景 合成气中向下游转化过程中必须脱除其中杂质 否则会危害后续工艺流程 造成环境的污染和资源的浪费 低温甲醇洗净化技术的不断发展 1 1煤气净化的分类 1 2煤气净化典型工艺比较 表1 2Rectisol NHD MDEA工艺比较 1 2煤气净化典型工艺比较 表1 3低温甲醇洗和聚二甲醚乙二醇的比较 1 2煤气净化典型工艺比较 所以本论文针对100吨甲醇生产净化工段选择低温甲醇洗工艺进行设计 从以上两表分析低温甲醇洗与NHD MDEA相比的优点 1 3选题目的及意义 煤气净化作为合成甲醇 氨等化工原料的重要步骤 这对后续的工艺路线有重要影响 直接影响产品的产量 低温甲醇洗工艺技术成熟 具有其它吸收方法难以比拟的优点 被广泛应用于合成气的净化 尤其是大型化工装置上 现有低温甲醇洗工艺还存在一定的问题 如甲醇毒性强 设备材质要求高 保冷要求高 吸收剂回收 1 3选题目的及意义 要求高 仍然需要进一步分析和改进 而且发展潜力很大 本论文针对净化工段采用林德低温甲醇洗工艺 以脱除甲醇合成气中的酸性气体 对该工艺中的几个单元过程进行了简单的物料和热量衡算 对吸收塔的工艺尺寸做了简单的计算和设计 以期对低温甲醇洗工艺过程有更全面 更深入的认识 从而为合成气的净化提供一定的依据 2 设计思路 了解工艺流程 提出设计方法 分析影响因素 提出解决方法 物料衡算 能量衡算 塔设备计算与选型 完善流程 简单模拟 确定工艺流程 工艺设计 确定本设计的工艺流程 进行工艺过程的设计计算 包括物料衡算 能量衡算和塔设备的选型与计算 重点主要是变换气的脱硫 脱碳 变换之后的脱硫 脱碳处理工艺 脱硫脱碳后的冷量回收 及富甲醇的再生利用 绘制工艺流程图和主要设备图 2 1研究内容 2 2低温甲醇洗工艺原理 基本原理 以拉乌尔定律和亨利定律为基础 是一个物理吸收和解吸的过程 吸收过程中的控制因素是温度 压力和浓度 工艺操作条件为低温 高压 2 2低温甲醇洗工艺原理 低温状态下的甲醇对H2S和CO2等酸性气体的选择性吸收 来脱除粗变换气中的酸性气体 吸收后的甲醇经过减压加热再生 分别释放CO2 H2S气体 即物理解析过程 富甲醇通过用再沸器中产生的蒸气进行闪蒸和汽提再生 甲醇水分离塔保持甲醇循环中的水平衡 尾气洗涤塔使随尾气的甲醇损耗降低到最大限度 酸性气体通到克劳斯气体装置进行进一步净化 2 3低温甲醇洗工艺流程 低温甲醇洗工艺一般具有三个任务 净化原料气 回收副产品 进行环保 工艺流程 在以煤为原料 气化工艺采用冷激流一步法 程时 同时脱除变换气中二氧化碳 硫化物和氢氰酸等杂质 原料气气化工艺采用废锅流程时 先在CO变换前用了吸收了二氧化碳的两步法 低温甲醇脱除原料气中硫化物 氢氰酸等杂质 然后在变化后用低温甲醇贫液脱除变换气中CO2 2 3低温甲醇洗工艺流程 2 3低温甲醇洗工艺流程 2 3低温甲醇洗工艺流程 V1 原料气气液分离器C1 甲醇洗涤塔C2 CO2解析塔C3 H2S浓缩塔C4 甲醇热再生塔C5 甲醇 水分离塔V2 气液分离塔图2 3低温甲醇洗净化工艺流程示意图 3 工艺设计 3 1低温甲醇洗的主要产品流为 变换气 CO2浓度32 1 CO浓度19 02 H2S浓度0 23 H2浓度46 02 甲醇合成气 CO2浓度 1 8 3 0 mol 总硫 0 1ppm mol 放空尾气 几乎无硫 主要为CO2和N2 酸性气体 主要由CO2和H2S组成 甲醇水分离塔排放废水组成 甲醇含量 0 5 wt 3 2工艺流程的设计 3 3物料衡算 气液分离器 相平衡yi kixi i 1 2 c 组分物料平衡Fzi Vyi Lxi i 1 2 c 1 整体物料平衡方程F V L热量平衡HFF HVV HLL摩尔分数的约束方程 zi 1 xi 1 yi 1 3 3物料衡算 气液分离器 表3 2进气液分离器原料气组分表 表3 1变换气组分表 3 3物料衡算 表3 3气液分离器塔顶产物组分表 表3 4气液分离器塔底产物组分表 对整个单元过程进行物料衡算 F FEED 19864 61Kmol h D LIQUID VAPOR 365 9062 19483 21 19864 61kmol h 气液分离器 3 3物料衡算 酸性气体吸收塔 3 3物料衡算 酸性气体吸收塔对单位时间内进出吸收塔的A物质量作衡算 可写出下式 VY1 LX2 VY2 LX1为计算方便 把COS并入H2S中考虑 并把混合气中所含的非主要组分 如微量的Ar N2 CH4 CO等 并入H2中一道考虑 表3 5综合考虑后组分组成表 3 3物料衡算 酸性气体吸收塔表3 6综合考虑后C1塔进出物料平衡表 3 3物料衡算 二氧化碳解析塔 图3 4二氧化碳解析塔流程图 物料衡算 二氧化塔解析塔表3 7二氧化碳解析塔的进出口物流数据 3 4能量衡算 热量恒算遵循以下公式 Q W Hin Hout气液分离器表3 8气液分离器热量衡算表 3 4能量衡算 酸性气体吸收塔表3 9吸收塔热量衡算 能量衡算 二氧化碳解析塔表3 10CO2解吸塔热量衡算表 3 5吸收塔的设计计算 设计项目 3 5吸收塔的设计 表3 11吸收塔设备计算结果简表 3 5吸收塔的设计 3 6酸性气体吸收塔的模拟 图3 5酸性气体吸收塔流程模拟图 酸性气体吸收塔 酸性气体吸收塔模拟结果 3 7二氧化碳解析塔流程模拟图 二氧化碳解析塔 图3 6二氧化塔吸收塔模拟流程图 3 8硫化氢浓缩塔流程模拟图 硫化氢浓缩塔 图3 7硫化氢浓缩塔流程模拟图 3 9甲醇再生塔的模拟流程图 图3 8甲醇再生塔的模拟流程图 3 10甲醇水分离塔的模拟流程图 图3 9甲醇水分离塔的模拟流程图 3 11全流程工艺流程模拟图 3 10全流程工艺流程模拟图 3 12带控制点的低温甲醇洗工艺流程图 4 结论与展望 4 1结论本设计净化工段选用低温甲醇洗工艺 林德 来脱除甲醇合成中的酸性气体 经分析 相对其他净化方法而言 低温甲醇洗具有吸收好 净化度高 能耗较低 操作费用也较低等优点 本论文针对年产100万吨甲醇生产过程中合成气净化进行设计 在初步确定工艺流程后 进行工艺设计 对低温甲醇洗工段的气液分离器 吸收塔 解吸塔等做了计算 并在此计算基础上做了带控制点的工艺流程图 主要设备图 以及各塔和全塔的简单流程模拟图 得到要求的净化产品 由于低温甲醇洗工艺含多流股的循环 该工艺仍在调优中 同时对一些个别因素的影响未予考虑 致使设计不很完善 请各位老师予以指正 4 2展望 当前 我国合成氨 甲醇与碳一化工正处于大规模快速发展