年产10万吨甲醇生产工艺.ppt

指导教师：汪海,年产10万吨甲醇生产工艺流程设计,班级：09级化学工程与工艺本科一班学生：郭婷婷学号：4109020001,本设计确定的生产工艺如下：以煤为原料生产甲醇Lurgi低压法合成甲醇以铜基催化剂为生产催化剂双效法三塔精馏甲醇,工艺方案的确定,煤制甲醇总流程图,造气工艺介绍,我国甲醇生产制造原料气的原料有气体、液体和固体原料。气体原料有天然气、焦炉气、乙炔尾气、炼厂气、高炉气等。液体原料有石脑油、重油、渣油等。固体原料有焦炭、无烟煤、褐煤等。以不同原料制取甲醇的经济效果，可以单纯地对比如下（以褐煤为100）。褐煤焦炉气天然气乙炔尾气投资10070856535成本10090505540可见，以煤为原料制取甲醇的投资和成本最高。但是，随着能源的紧张，石油价格的大幅增长，世界煤的储藏量远远超过天然气和石油，我国情况更是如此。从长远的战略观点来看，将来终将以煤制取甲醇的原料路线占主导地位。因此，从长远角度分析，本设计决定选用煤制甲醇原料气。,德士古煤气化工艺流程示意图,1、球磨机2、煤浆槽3、煤浆泵4、气化炉5、激冷器6、灰渣锁斗7、灰渣收集槽8、筛网9、文丘里洗涤器10、洗涤塔11、澄清槽12、激冷泵13、洗涤泵,甲醇的生产工艺介绍,1、高压法(19.6-29.4Mpa)是最初生产甲醇的方法，采用锌铬催化剂，反应温度360-400，压力19.6-29.4Mpa。高压法由于原料和动力消耗大，反应温度高，生成粗甲醇中有机杂质含量高，而且投资大，其发展长期以来处于停顿状态。2、中压法(9.8-12.0Mpa)中压法仍采用高活性的铜基催化剂，反应温度与低压法相同，但由于提高了压力，相应的动力消耗略有增加。3、低压法(5.0-8.0Mpa)是20世纪60年代后期发展起来的甲醇合成技术，低压法基于高活性的铜基催化剂，其活性明显高于锌铬催化剂，反应温度低(240-270)。在较低压力下可获得较高的甲醇收率，且选择性好，减少了副反应，改善了甲醇质量，降低了原料消耗。此外，由于压力低，动力消耗降低很多，工艺设备制造容易。,比较以上三者的优缺点，以投资成本，生产成本，产品收率为依据，选择中低压法为生产甲醇的工艺，用CO和H2在加热压力下，在铜基催化剂作用下合成甲醇，其主要反应式为：CO+H2CH3OH。,Lurgi低压法甲醇合成工艺流程图,1、透平压缩机2、热交换器3、锅炉水预热器4、水冷器5、甲醇合成塔6、汽包7、甲醇分离器8、粗甲醇贮槽,Lurgi型甲醇合成塔,甲醇的精馏工艺,双效法三塔粗甲醇精馏工艺流程图,1、预精馏塔2、第一精馏塔（加压）3、第二精馏塔（常压）4、回流液收集槽5、冷凝器6、再沸器7、冷凝再沸器8、回流泵9、冷却器,甲醇合成塔计算,已知：年产100000吨精甲醇，每年以320个工作日计算。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：93.98%二甲醚：0.2%异丁醇：0.02%水：5.8%所以，时产精甲醇：13020.83kg/h时产粗甲醇：13847.97kg/h,甲醇合成塔物料平衡汇总,常压精馏塔计算,已知：（1）要求精甲醇的纯度为质量分数99.95%。（2）操作条件：进料压力110kPa冷凝器压力130kPa再沸器压力110kPa进料温度70塔顶温度65塔底温度100回流液温度40,甲醇精馏塔物料平衡汇总（单位：kg/h）,通过计算，得到以下数据：F=434.24kmol/hxF=0.564xD=0.999xW=0.016回流比R=0.917理论板数N=15.57(不包括再沸器)进料位置N=10全塔效率ET=47.28%所以，实际进料板数为20块，实际塔板数为33块。塔径D=1.6m塔高21.7m,浮阀塔板工艺设计计算结果,Vs/(m3/s),Ls103/(m3/s),塔板负荷性能图,常压精馏塔的AspenPlus模拟计算,对上述结果利用AspenPlus软件用RadFrac进行精馏塔的严格法模拟与设计。进料含甲醇0.564,、水0.436（摩尔分数），处理量434.24kmol/h，进料温度70,；进料压力130kPa，冷凝器压力110kPa，再沸器压力130kPa。理论板数18（含冷凝器、再沸器），进料板位置10，实际回流比0.917，塔顶流出量与进料量比0.5566，物性方法NRTL。模拟结果如下所示。,由以上模拟结果看出，模拟出的甲醇纯度为98.2%，塔径为1.55m，与计算结果相差不大。,结论,鲁奇低压生产甲醇工艺，是目前为止甲醇生产工艺中较为先进的方法，较其他甲醇生产工艺更为清洁、节能、生产效率更高。本设计从鲁奇低压生产甲醇工艺入手，通过论述生产过程、计算生产以及精制粗甲醇精馏塔计算、AspenPlus仿真模拟，较为全面地展现出年产10万吨甲醇的生产流程。针对于当代甲醇精馏工艺，在保证纯度要求的基础上，三塔精馏以其节能明显优益于其他工艺，所以，本设计采用了这个工艺。对于塔设备的选择，通过对各种塔的比较，得出F1重型浮