东能20万吨甲醇工艺包07-07-10

呼伦贝尔东能化工有限公司20万吨/年甲醇精馏系统技术工艺包设计计算阎兵海编制洪斌审核王聪项目负责人张鹏飞天津大学化学工程研究所填料室二００七年七月1天津大学化学工程研究所填料与蒸馏研究室采用研究开发的“甲醇精馏系统工艺模拟软件”精确地对甲醇精馏系统进行模拟计算和过程优化，并用开发的“新节能型三塔工艺流程”和《高效规整填料精馏塔技术及应用》技术设计大型甲醇装置精馏系统，以达到提高产品质量和收率、降低能耗及节省投资的目的。1.设计范围甲醇精馏系统技术工艺包是为以煤制气为原料合成粗甲醇，经预精馏塔、加压精馏塔和常压精馏塔分离后得到精甲醇的新节能型三塔工艺流程开发的。设计生产能力20万吨/年精甲醇，产品质量符合美国联邦AA级标准(O-M-232M)，操作弹性60~110%。生产时间7200小时/年。设计范围：甲醇精馏系统的工艺流程和控制方案；主体设备(预精馏塔、加压精馏和常压精馏塔及甲醇回收塔)详细设计图和附属设备(换热器、机泵)的设计条件；设备建议布置图；各塔的设计、操作参数；控制仪表和调节阀的设计选型参数；公用工程消耗。2.设计基础(1)粗甲醇组成(wt%)序号组份含量序号组份含量1H22.32×10-68乙醇0.035~0.252CO1.1×10-49正丙醇0.012~0.123CO20.9210二甲醚0.024~0.24CH45.7×10-411仲丁醇0.008~0.015H2O5~812仲戊醇0.005~0.016CH3OH89~9513其它0.008~0.027甲酸甲酯0.048~0.2814合计100%粗甲醇进料流量：34000kg/hr（可调）；温度：40℃；压力：0.4MpaG。(2)公用工程规格循环水电源蒸汽仪表空气上水温度≤30℃回水温度≤40℃上水压力0.4Mpa.G回水压力0.3Mpa.G低压380V/220V50Hz仪表用电DC24VAC220V压力0.6Mpa.G温度165℃压力0.5Mpa.G无油、无尘2(3)技术指标生产能力正常20万吨/年精甲醇，最大22.5万吨/年精甲醇；产品质量符合美国联邦AA级标准(O-M-232M)；精甲醇收率≥99.6%；蒸汽消耗≤1.2吨/吨精甲醇；循环水消耗≤60吨/吨精甲醇；废水中甲醇含量＜50ppm；电耗≤4度/吨精甲醇；操作弹性60~110%；全塔压降≤8/10/10/10kpa。3.工艺流程(1)甲醇精馏系统工艺流程见：20万吨/年甲醇精馏系统带控制点工艺流程图，图号MOL/DN-PW0。(2)工艺流程说明来自甲醇合成工序的粗甲醇先经E03312废水冷却器与回收塔废水换热后，再通过E03301粗甲醇预热器与加压塔精甲醇换热到72℃左右后，进预精馏塔C03301上部，塔顶汽在E03303一级冷凝器中部分冷凝，冷凝器温度控制在65℃，未冷凝的汽体入E03304二级冷凝器中冷凝，温度控制在40℃，气体去T03306洗涤器，经水洗后不凝气去火炬，洗涤液去预塔回流罐T03301或甲醇回收塔C03304，预精馏塔塔顶冷凝液入回流槽T03301。为提高预精馏塔的脱轻效果，确保精甲醇羰基化合物和水溶性合格，产品无异味，向T03305解析器中加入适量的工艺水，萃取出较难脱除的烷烃油(油相)，水相随回流液送入预精馏塔塔顶，在精馏段形成萃取/共沸特殊精馏过程，有效脱除轻馏份杂质。预精馏塔釜液与加压塔釜液换热，接近泡点状态后，进入加压塔C03302的下部，塔顶汽作为常压塔再沸器的热源，冷凝液一部分作为精甲醇产品采出，另一部分回流到塔顶。加压塔釜液经预精馏塔釜液冷却后，进入常压精馏塔C03303下部，塔顶采出精甲醇产品，塔釜液送甲醇回收塔C03304中部。甲醇回收塔C03304塔顶采出杂醇油，塔釜废水冷却后送生化处理装置。甲醇精馏系统的蒸汽冷凝液返回蒸汽发生器。装置开车过程中不合格的产品返回到粗甲醇储罐。(3)控制方案和物料平衡甲醇精馏系统的控制方案和物料平衡详见：20万吨/年甲醇精馏系统带控制点工艺流程图(图号MOL/DN-PW0)和物料平衡表(补充部分)。物料平衡表(补充部分)3物料号1718192021物料名称解析液解析器水相预塔冷凝液预塔回流液加压塔顶汽甲醇(wt%)68.5429.7984.2274.01100.0乙醇---------------水1.7557.455.4213.88---轻馏份29.7112.7610.3612.11---杂醇---------------温度℃40.040.065.060.0128.1压力kpa.A125125130500800平均分子量36.5523.0531.8329.0732.04流量kg/h11502646224732687756355比重kg/m3806.0927.6767.0769.58.42物料号2223242526物料名称加压塔回流常压塔顶汽常压塔回流回收塔顶汽回收塔回流甲醇(wt%)100.0100.0100.028.4928.49乙醇---------33.9533.95水---------18.2318.23轻馏份---------------杂醇---------19.3319.33温度℃125.066.645.077.545.0压力kpa.A1300110650110500平均分子量32.0432.0432.0433.9233.92流量kg/h41905478653077025002250比重kg/m3677.61.27768.61.38808.4弛放气、轻馏份组成(wt%)：弛放气519kg/h甲醇2.72、水1.74、甲酸甲酯16.62、二甲醚13.15、丙酮0.36、戊烷3.16、己烷1.78、辛烷0.19、二氧化碳60.27。轻馏份4kg/h甲醇2.09、水0.08、甲酸甲酯0.41、二甲醚0.10、戊烷14.40、己烷25.30、辛烷57.49、二氧化碳0.04。4.操作参数及公用工程消耗(1)精馏塔操作参数压力温度回流比预精馏塔塔顶135kpa.A塔釜143kpa.A塔顶73.7℃塔釜76.5℃0.65加压精馏塔塔顶800kpa.A塔釜810kpa.A塔顶128.1℃塔釜133.5℃2.94常压精馏塔塔顶110kpa.A塔釜120kpa.A塔顶66.6℃塔釜100.3℃1.8甲醇回收塔塔顶110kpa.A塔釜118kpa.A塔顶77.5℃塔釜106.0℃9.0(2)公用工程消耗(110%负荷工况)粗甲醇蒸汽循环水电32.95吨/小时36.69吨/小时1835吨/小时122度/小时5.主要设备设计条件(1)精馏塔预精馏塔Φ1900×24500×10/12，塔总高~29.5米；加压精馏塔Φ2000×35500×12/14/16，塔总高~40.5米；常压精馏塔Φ2600×38000×10/12/14，塔总高~38米；甲醇回收塔Φ800×20500×10/12，塔总高~25.5米。精馏塔的基础和塔设备上的电器、仪表及配管的设计条件见：20万吨/年甲醇装置预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔和甲醇回收塔详细设计图，图号分别为MOL/DN-S01~S04。(2)换热器换热器的核算、设计条件见：附表1换热器设计条件。说明：①附表1中的热负荷和流量均为最大负荷工况下最大值设计！②常压塔冷凝器E03309汽体从冷凝器两端进入；③换热器上工艺接管尺寸参见PFD图，图号MOL/DN-PW0。(3)泵泵选型条件性能参数位号用途流量m3/h扬程m介质性质粗甲醇泵5060甲醇93/水5，40℃比重777kg/m3，粘度0.46cpP03301A.B预塔回流泵4550甲醇74/水14，60℃比重770kg/m3，粘度0.35cpP03302A.B加压塔进料泵55110甲醇88/水12，77℃比重759kg/m3，粘度0.30cpP03303A.B加压塔回流泵8060甲醇100，125℃比重678kg/m3，粘度0.18cp5P03304A.B回收塔进料泵940甲醇2/水95，100℃比重944kg/m3，粘度0.28cpP03305A.B常压塔回流泵8060甲醇100，45℃比重769kg/m3，粘度0.42cpP03306A.B回收塔回流泵4.550甲醇28/水18/杂醇53，45℃比重808kg/m3，粘度0.59cpP03307A.B废水输出泵940水100，40℃比重991kg/m3，粘度0.65cp注：表中性能参数为最大负荷工况下应保证的值！6.控制仪表和调节阀设计选型参数详见：附表2仪表条件表。6附表1换热器设计条件(最大负荷工况下参数)位号E03301E03302AE03302B用途粗甲醇预热器预塔再沸器A预塔再沸器B结构参数热负荷kcal/h0.65×1066.8×1060.85×106流量kg/h16040(711~759kg/m3)13150(3.60~958kg/m3)37810(677~711kg/m3)介质wt%甲醇100蒸汽甲醇100温度℃100~55165~100128~100壳程压力kpaA700700700流量kg/h37740(774~755kg/m3)24950(1.55kg/m3)+137200(759kg/m3)3120(1.55kg/m3)+17500(759kg/m3)介质wt%甲醇93/水5甲醇88/水12甲醇88/水12温度℃49~6876.576.5管程压力kpaA500143143备注对称布置换热管和上管板材质1Cr18Ni9对称布置换热管和上管板材质1Cr18Ni9位号E03303E03304E03305用途预塔一级冷凝器预塔二级冷凝器加压塔再沸器结构参数热负荷kcal/h6.50×1060.95×10617.5×106流量kg/h29610(1.58kg/m3)~5465(1.92kg/m3)5465(1.92kg/m3)~1418(2.43kg/m3)34210(3.60~917kg/m3)介质wt%甲醇80/水5/轻组份13/CO22~甲醇54/水1/轻组份37/CO28甲醇54/水1/轻组份37/CO28~甲醇15/轻组份58/CO227蒸汽温度℃73.7~65.065.0~40165~150壳程压力kpaA135130700流量kg/h650000(991kg/m3)95000(991kg/m3)67520(7.76kg/m3)+327500(709kg/m3)介质wt%循环水循环水甲醇80/水20温度℃30~4030~40133.5管程压力kpaA450450810备注7续表1位号E03306E03307E03308用途冷凝器/再沸器加压塔进料/釜底液换热器精甲醇冷却器结构参数热负荷kcal/h16.5×1061.00×1060.30×106流量kg/h71200(8.42kg/m3)23900(709~768kg/m3)35015(759~773kg/m3)介质wt%甲醇100甲醇80/水20甲醇100温度℃128.1133.5~81.955~40壳程压力kpaA800815450流量kg/h37620(0.88kg/m3)+206900(944kg/m3)39935(759~722kg/m3)30000(991kg/m3)介质wt%甲醇2/水95甲醇88/水12循环水温度℃100.576.5~110.039~40管程压力kpaA1201100450备注位号E03309E0330E03311用途常压塔冷凝冷却器回收塔再沸器回收塔冷凝冷却器结构参数热负荷kcal/h15.5×1060.75×1060.75×106流量kg/h56375(1.27kg/m3)1395(3.60~958kg/m3)2665(1.38kg/m3)介质wt%甲醇100蒸汽甲醇29/水18/杂醇53温度℃66.6~45165~10077.5~45壳程压力kpaA110700110流量kg/h1550000(991kg/m3)1400(0.72kg/m3)+7680(954kg/m3)75000(991kg/m3)介质wt%循环水水100循环水温度℃30~40106.030~40管