年产50万吨甲醇合成工艺初步设计文档格式.docx
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CH.,
N2
组成（V%）
28.2
2.83
65.8
1・4
1.77
2.粗甲醇组成
CH30H
（CH3）£
C（H90H
H20
组成（wt%）
93o86
0.20
0.03
5o91
3o粗甲醇中合成气溶解情况表
气体
H：
CO
n2
Ar
CH,
溶解量
（m3/t粗甲
醇）
4.364
0.815
7o780
0.365
0.243
lo680
4.合成工艺条件
合成方法及工艺条件自行选择，工艺要体现绿色、环保、先进,并具有一定的经济性。
公用工程：
（1）热剂用蒸汽:
根据生产需要选用不同压力级别的蒸汽
（2）冷剂用循环冷却水:
上水温度可取25°
Co
二、甲醇合成的基木原理
（一）反应原理
1。
主反应
CO+2II尸CHsOH
2副反应
2C0+3II2=（CII3）:
O+H:
O
C0+3H产H2O+CH4
4C0+8H2=C4H90H+3H2O
CO2+H2二C0+H2O
三、生产方案的选择
甲醇的生产技术发展很快，近年来以碳的氧化物与氢合成甲醇的方法在原料路线、工艺技术、节能降耗、生产规模、过程控制与优化等方而都有新的突破与进。
（一）原料路线
世纪50年代，甲醇生产所用的原料主要有煤、焦炭、焦炉气。
到
20世纪60年代天然气逐渐成为制造甲醇的主要原料，因为它简化了流程、便于输送、降低了成木。
从甲醇生产的实际情况核算采用天然气为原料要比采用煤为原料投资降低35%,成木降低50%。
目前甲醇生产的路线大致有煤、石油、天然气和H2、C0（或C02）的工业废气。
20国际上甲醇总产量中约有70%左右是以天然气为原料的。
另外使
用坯类加工副产气（乙烘尾气或乙烯裂解废气）则经济效果更显著，但数量有限,使其使用受到限制。
一、工艺流程配置原则
受化学平衡的限制，通过甲醇合成反应器的气体中CO、CO2
图1一2甲醇合成工艺流程示意图
粗甲醇中除了含甲醇外，还含有两大类杂质。
一类是溶于其中气体和易挥发的轻组分，如:
气体、一氧化碳、二氧化碳、二甲瞇、乙醛、丙酮、甲酸甲酯和按基铁等;
另一类是难挥发的重组分，如：
乙醇、高级醇、水等,可用两个精饰塔给予精饰。
粗甲醇首先进入脱除轻组分塔，塔顶分出轻组分，经冷凝后回收其中所含甲醇,不凝气被放空。
此塔一般为板式塔，约为40,50块塔板。
塔底液相进入甲醇精镭塔，塔顶采出产品甲醇，重组分乙醇、高级醇等杂醇油在塔的加料板下6,14块板处侧线气相采出，水由塔釜分出,经回收余热后送废水处理。
甲醇精锚塔为60,70块塔板.
由于低压法合成的甲醇朵质含量少，净化比较容易，利用双塔精制流程，便可以获得纯度（质量分数）高达99.85%的精制产品甲醇。
二、物料衡算
1.主反应
C0+2H2=CII30H
2副反应
2C0+3H：
=（CH3）2O+H2O
C0+3H2=II2O+CH4
4C0+8H:
=CsII90H+3H:
CO2+II2二CO+H2O
按反应CO计算，甲醇的产率86.75%,甲烷的产率0.27%,丁醇的产率0。
011%,乙二瞇的产率为0。
12%,水的产率8.72%,其他成分4.129%
年工作时按照800Oh计。
500000tX1000kg/8000h=6250Okg/h
产物甲醇的=62500kg/95.95炉62468°
5kg/h/32g/mo1=195
2.lkmol/h
主反应一氧化碳的量=1952olkmol/h
主反应氢气的量=1952oImo1/hX4kg/kmol=3904kmo1/h
原料一氧化碳加入量=2505.57kmo1/h二70155.96kg/h
原料氢气加入量=5846.334kmo1/h=l1692.66kg/h
原料氢气中含氮量=157.26kmOl/h=4403.28kg/h
生成甲烷的量=13lo0375kmol/h=2096.6kg/h
粗甲醇组成成分
kg/h
kmol/h
CHaOlI
62468。
5kg/h
1952.15
（CHJ2O
133.11
2o9
C4H9OH
19.97
0027
3933o41
218052
总量
66555.24
2173.69
出料总量:
出料成分
kg/h
kmo1/h
CHsOH
66555.24
2079.85
CH4
2096o60
131.04
II2
680o79
340o40
1779.97
63o57
711.75
25.42
Ar
758o16
18o95
C02
26701.05
606.84
总输出©
99283o56
3266o07
lkg原料气组质量:
llo768kg/kmol
原料气组成：
CO2
H2
CH
2505.01
25lo3
5845.
124.3
157.23
8883o00
kmo1/h
9
01
kmol/h
kmol/h
kmo1/h
kmol/h
kmo1/h
70140.17
11061.11
11690.0
1989o7
4402o42
99283o
kg/h
3kg/h
51
3.能量衡算-
3.1热量衡算相关计算公式
热平衡方程式为:
工Q+》Q.=工Q+工2+Q
式中：
©
入塔气各气体组分热量kJlh
Qr合成反应和副反应的反应热kJ!
h
Q2岀塔气各气体组分热量kJ/h
0合成塔热损失kJ/h
幺蒸汽吸收的热量kJ/h
3o2合成塔入塔热量计算
查手册得在498.15K,5o2Mpa下各组分气体的定压热容如下表所示：
表组分气体定压热容
气体CHQHH2COCO2N2Ar
热容65o8329o1230.5747o6930。
23
21.5447.61
由e=C”xG,得入塔气各组分的热量：
各组分带进合成器的热量
CHQH
CO.
热容KJ
65o83
29.1
3
47o69
30.2
47o61
/
2
0.57
（kmolk）
含量km
14o02
58
25
251.3
15
124.39
o1/h
45o01
05.0
7.2
1
入塔热量
922o
1702
7657
11988
475
5
kj/（hok）
91
06.69
8ol6
.798
3.06
522.21
则每小时入塔热量：
工0产170206。
69+76578.16+11988.79+4753.06+5522.21x
498.15-269048.8809x498。
15=134026714。
52KJ/h
3o2合成塔的反应热
（CH3）2。
CHOH
CH斗
生成热KJ
97.73
49.62
200o
115o69
-42.94
/mo1
39
生成量k
1952.1
2.9
0.27
13
2505.57
mol/h
1.09
反应热
190
143o
54o105
1516
-10746
kj/h
783o62
898
0.018
0o356
则合成塔每小时生成的反应热：
工Q.二190783.62+143。
898+54.105+15160.018-107460。
256=98681285kJ/h
3.3合成塔出塔热量计算
各组分带出合成塔的热量
热容kJ/（kmo
1-k）
含量kmo1/h
岀塔热kJ/（h
_k）
67o82
12079o85
141055.43
■
29.13
2240o31
9915.85
30o69
63.57
1950.96
co2
48.23
606o84
29267o89
N,
30o32
25.42
770.73
201.45
18o85
406o478
CH4
49.23
（CH3）2O
96.30
279.27
169.35
0.27
45.7245
H2O
35.36
218o52
7726o8072
则每小时出塔热量：
工°
2二（141055o43+9915。
85+1950.96+28267.89+770.
73+6451.099+406o478+279。
27+45.7245+7726.8672）
x528o15k二104505198。
2584kJ/h
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