年处理40万吨低温甲醇洗气体净化工艺设计毕业设计.doc

中国矿业大学银川学院 本 科 毕 业 设 计 （ 2012 届） 题 目 年处理40万吨低温甲醇洗 气体净化工艺设计 系 别 化学工程系 专 业 化学工程与工艺 年 级 煤化一班 学生姓名 张旭光 指导教师 年 月 日 目录 绪论： 3 一、低温甲醇洗工段简介 4 二、甲醇的性质 4 2.1物理化学属性 4 2.2安全机理 5 2.3用途 5 2.4毒性和防护 5 三、低温甲醇洗原理 5 3.1低温甲醇洗的理论基础 5 3.1.1拉乌尔定律 5 3.1.2亨利定律 6 3.2 低温甲醇洗的基本原理 6 3.2.1多种气体在甲醇溶液中溶解度的比较 6 3.2.2 H2S、CO2的解吸 7 四、低温甲醇洗 7 4.1流程简述 7 4.2原材料、动力规格及消耗量 10 4.3三废排放 10 五、低温甲醇洗设备选型计算 12 5.1物料平衡简图 12 六、低温甲醇洗工艺技术现状及发展 21 6.1低温甲醇洗工艺的技术特点 21 6.2技术发展和改进 21 6.2.1流程不断优化，能量利用更加合理 21 6.2.2提高操作灵活性，降低装置投资 21 6.2.3针对生产中存在问题，采取相应改进措施 21 6.2.4设备方面的改进 22 6.3存在问题及国产化建议 22 绪论： 固定床加压气化是逆流气化，煤气出炉温度低，粗煤气成分复杂，其气体组分包括CO、H2、CO2、CH4、H2S、有机硫、C2H4、C2H6、C3H8、C4H10、HCN、N2、Ar以及焦油、脂肪酸、酚、氨、石脑油、油、灰尘等。在这些组分中除CO、H2、CH4有效组分和N2、Ar属惰性气体外，其余所有组分包括CO2和硫化物都是需要脱除的有害杂质，可见其净化任务的艰巨。纵观当今各种气体净化工艺，能担当此重任者非低温甲醇洗莫属。这是因为只有低温甲醇洗净化才可以在同一装置内全部干净地脱除各种有害成分，诸如CO2、H2S、COS、C4H10S、HCN、NH3、H2O、C2以上烃类（包括轻油、芳香烃、石脑油、烯烃及胶质物等）以及其他化合物等。另外固定床加压气化压力较高，气体中CO2、H2S分压相对较高，所以本身就有利于发挥低温甲醇洗物理吸收的特性。 低温甲醇洗工艺与其他净化工艺相比还有着如下各种显著的优点： 吸收能力强，溶液循环量小。 再生能耗低。 气体净化度高。 溶剂热稳定性和化学稳定性好，溶剂不降解、不起泡，纯甲醇对设备不腐蚀。 溶液粘度小，有利于节省动力。 甲醇和水可以互溶，利用此特性可以用其干燥原料气，而且利用其与水的互溶性用水可以将石脑油从甲醇中萃取出来。 甲醇溶剂价廉易得。 流程合理，操作简便。 低温甲醇洗在同一装置中实现了多种杂质的脱除，相对于其他净化方法的多种净化工艺组合而言，工序相对单一、合理，便于操作管理。低温甲醇洗与NHD净化工艺相比由于装置在低温下操作，需用低温材料，因此投资较高。但由于NHD的吸收能力较低温甲醇洗低，溶剂循环量大，用电消耗大，加之NHD溶剂较贵，总体操作费用较高。总体而言，低温甲醇洗综合运行的经济性优于NHD净化工艺。所以低温甲醇洗是现今化工工艺中效果最好的净化工艺 一、低温甲醇洗工段简介 从变换工序来的变换气中除含有氢气、氮气外，约含有44.7％的CO2和少量的H2S与COS等硫化物，还含有CO、CH4、Ar以及饱和的水份等。含氧化合物与含硫化合物是氨合成触媒的毒物，气体在进入合成工序之前，必须将他们脱除干净；并且，由于后续工序是采用液氮洗脱除CO、CH4等，为防止CO2与水份等冻结成固体堵塞管道和设备，也必须将它们脱除干净。另外，从变换气中分离出来的CO2数量较大，浓度较高，而它又是生产纯碱、尿素、干冰等化工产品的主要原料；H2S及COS等硫化物数量虽小，但它们也是生产硫酸等的原料，而且，H2S、COS等硫化物对大气污染严重。因此，低温甲醇洗工序的任务是： 1）、净化原料气 将进入甲醇洗的原料气中CO2、H2O 、H2S 等脱除至规定的含量，以满足后续工序液氮洗和氨合成的生产要求。 2）、回收副产品 CO2是低温甲醇洗工序的主要副产品，可用于生产纯碱、尿素以及食用CO2等，因此，低温甲醇洗工序必须保证CO2产品的质量和数量，以满足用户生产的需要；对H2S及其它含硫化合物的回收，也要保质保量，达到配套装置规定的要求。 3）、环保任务 由于低温甲醇洗工序还向外界排放废气和废水，它们含有污染环境的 H2S、甲醇等有