焦?fàn)t氣制甲醇聯(lián)產(chǎn)甲烷工藝模擬.pdf

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1、第1期(總第170期)煤化工No．1(TotalNo．170)2014年2月CoalChemicalIndusFeb．2014焦?fàn)t氣制甲醇聯(lián)產(chǎn)甲烷工藝模擬張政，諸林，范峻銘，蔣鵬(西南石油大學(xué)，四川成都610500)摘要介紹了焦?fàn)t氣制甲醇聯(lián)產(chǎn)甲烷工藝，并利用AspenPlus對(duì)該聯(lián)產(chǎn)工藝進(jìn)行了模擬。模擬結(jié)果顯示，在給定焦?fàn)t氣進(jìn)料條件下，聯(lián)產(chǎn)工藝可實(shí)現(xiàn)日產(chǎn)摩爾分?jǐn)?shù)93．01％的甲烷6．31×lOsm3，年產(chǎn)摩爾分?jǐn)?shù)99．43％的甲醇2．04×10t。分析了補(bǔ)碳量、新鮮合成氣溫度、壓力及第二級(jí)精餾塔塔板數(shù)對(duì)甲醇產(chǎn)品的影響。結(jié)果表明，當(dāng)補(bǔ)碳量約為

2、625．O0kmol／h、新鮮合成氣溫度約為240℃、反應(yīng)壓力為6000．00kPa、第二級(jí)精餾塔理論塔板數(shù)為25塊左右時(shí)，甲醇產(chǎn)品中甲醇摩爾分?jǐn)?shù)達(dá)到最大值，為99．75％。關(guān)鍵詞焦?fàn)t氣，甲醇，甲烷，AspenPlus，聯(lián)產(chǎn)工藝，模擬，分析文章編號(hào)：1005—9598(2014)一01—0019—03中圖分類號(hào)：TQ546．4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A焦?fàn)t氣(COG)是煉焦過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，其富甲醇通過(guò)精餾得到精甲醇。含H和cH，是非常寶貴的資源I1]。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道[，2010年全國(guó)未被合理利用的焦?fàn)t氣量超過(guò)4×10m2流程模擬m。。如何更加合理、

3、有效地利用焦?fàn)t氣成為該領(lǐng)域研本文采用AspenPlus對(duì)聯(lián)產(chǎn)工藝進(jìn)行模擬。因聯(lián)究熱點(diǎn)之一。目前，焦?fàn)t氣制甲烷屬于國(guó)家政策鼓勵(lì)類產(chǎn)業(yè)，多余的H。、c0通過(guò)補(bǔ)碳后合成甲醇，既可提產(chǎn)工藝中涉及的氣體多表現(xiàn)為弱極性，故物性方程選用Peng—Robinson。高經(jīng)濟(jì)效益，又能使焦?fàn)t氣得到充分利用。本文介紹2．1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)了焦?fàn)t氣制甲醇聯(lián)產(chǎn)甲烷工藝，利用AspenPlus對(duì)該工藝進(jìn)行了模擬，并對(duì)主要的影響因素進(jìn)行了討論焦?fàn)t氣處理量為l×10sm3／h，進(jìn)料溫度為30℃，進(jìn)料壓力為10kPa。凈化后焦?fàn)t氣組成見(jiàn)表l。和分析，以期根據(jù)模擬結(jié)果對(duì)工業(yè)生產(chǎn)提供方

4、向性指導(dǎo)。表1凈化后焦?fàn)t氣組成％lH202N2CH4C2+COCO2H20I1工藝流程56．5O0．3O3．3026．602．257．902．800．35l2．2模擬流程聯(lián)產(chǎn)工藝流程簡(jiǎn)圖如圖l所示。采用變壓吸附，聯(lián)產(chǎn)工藝模擬流程如圖2所示。將凈化后的焦?fàn)t氣中甲烷分離出來(lái)，作為產(chǎn)品直接銷凈化后焦?fàn)t煤氣進(jìn)入甲烷變壓吸附器(SEP1)分售。剩余氣體通過(guò)補(bǔ)碳，使其氫碳比滿足甲醇合成的離出煤氣中的甲烷，剩余氣體送入加熱器(H1)，升溫要求(最佳氫碳比約為2．05～2．10)，補(bǔ)碳?xì)鈦?lái)源于焦至40~C。升溫后氣體進(jìn)人閃蒸器(F1)，閃蒸出重?zé)N和爐煙道氣

5、中分離提取的c0和CO[3]。補(bǔ)碳后氣體經(jīng)壓水分后，進(jìn)入多級(jí)壓縮機(jī)(MC1)，壓縮至5．9MPa。壓縮縮送入甲醇合成裝置，進(jìn)行催化合成，合成所得的粗后氣體經(jīng)加熱器(H2)，升溫至230℃后，進(jìn)行補(bǔ)碳，補(bǔ)▲口．．碳后氣體即為甲醇合成氣。合成氣送入甲醇合成塔進(jìn)行如式(1)、式(2)所示的合成反應(yīng)。圖1焦?fàn)t氣制甲醇聯(lián)產(chǎn)甲烷工藝流程簡(jiǎn)圖CO+2H2=CH30H(1)收稿日期：2013-09-02作者簡(jiǎn)介：張政(1990一)，男，四川成都，在讀碩士，2013年6月本科畢業(yè)于西南石油大學(xué)化學(xué)工程工藝專業(yè)．主要從事能源化工及環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域研究，E-mail

6、：676032030@qq．com。一20煤化工2014年第1期SEPl一甲烷變壓吸附器Hl、H2一加熱器F1、F2一閃蒸罐MC1一多級(jí)壓縮機(jī)Ml一混合器RE1一甲醇合成反應(yīng)器H3一冷凝器RADF1、RADF2一甲醇精餾塔C1一循環(huán)泵圖2聯(lián)產(chǎn)工藝模擬流程圖CO2+3H2=CH3OH+HzO(2)(RADF2)，進(jìn)行進(jìn)一步精餾，脫除其中的水分。精餾塔反應(yīng)后溫度為265．2℃的氣體進(jìn)入冷凝器(H3)，塔頂?shù)某隽霞礊榧状籍a(chǎn)品。降溫至85℃，絕大部分甲醇蒸汽在此冷凝下來(lái)，冷凝2．3模擬結(jié)果氣進(jìn)入氣液分離器(F2)。氣相隨同未反應(yīng)氣體從氣液在模擬過(guò)程

7、中，設(shè)定補(bǔ)碳量為600．O0kmol／h，甲分離器頂部引出，除少量送出作燃料氣外，大部分循醇合成反應(yīng)操作壓力為5900．O0kPa。設(shè)定RADF2環(huán)返回合成反應(yīng)器。液態(tài)甲醇在分離器中被分離出理論塔板數(shù)為25，第19塊板進(jìn)料，回流比為2，為來(lái)，送入第一級(jí)精餾塔(RADF1)進(jìn)行預(yù)精餾。預(yù)精餾塔方便后續(xù)討論，設(shè)定精餾塔塔頂出料為796．O0塔頂液送出作為燃料，塔釜液被送入第二級(jí)精餾塔kmol／h。該模擬流程中主要物流點(diǎn)模擬結(jié)果見(jiàn)表2。表2主要物流點(diǎn)模擬結(jié)果溫度壓力摩爾流量體積分?jǐn)?shù)／％／℃／kPa／km。1·h一H2CH4CON2C2H4CzH6

8、CO202H20el4010l30O0104462．760．5650000．2660000．0790000．0330000．0003000．0222000．0280000．003