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物料衡算
目录
TOC\o1-4\h\z\u一、原料及产品规格 4
1.1.原料:木粉(生物质) 4
1.2.设计规模和设计要求 4
二、技术分析 4
2.1反应原理 4
2.2反应条件 4
2.3反应选择性 5
2.3.1生物质气化段 5
2.3.2甲醇合成段 5
2.4技术路线 6
2.5分离工艺 7
2.5.1脱水 7
2.5.2脱硫 7
2.5.3粗甲醇 7
三、流程叙述 7
四、流程模拟与优化 8
4.1双流化床反应器R-101操作条件确定 9
4.1.1利用化工静态模拟软件aspenplus进行优化 9
4.1.1.1双流化床中CaO的循环质量流量优化 9
4.1.1.2双流化床中水蒸汽的质量流量优化 10
4.1.1.3甲醇反应器操作条件确定 12
4.2物料衡算表 13
五、附表 15
第PAGE13页共NUMPAGES16页
一、原料及产品规格
1.1.原料:木粉(生物质)
木粉的工业元素分析如下表:
V(ar)
FC(ar)
A(ar)
W(ar)
C(d)
H(d)
O(d)
N(d)
S(d)
LHV(kJ/kg)
77.3
17.7
0.4
4.6
47
6.9
42.2
3.4
0.1
17474
产品:甲醇含量≥80.36wt%
?H2O含量≤17.82wt%
二氧化碳含量≤1.66wt%
副产品:水蒸汽:压力25atm,流量:11200kg/h
1.2.设计规模和设计要求
设计规模:2.13万吨甲醇/年,按照7200小时开工计算,产品流量2962.519kg/h,合92.57872kmol/h
设计要求:甲醇含量≥80.36wt%
二、技术分析
2.1反应原理
反应方程式:生物质合成气(主要成分:CO,氢气)
CO2+3H2==CH3OH+H2O+49kj/mol
CO+H2O==CO2+H2+41kj/mol
CO+2H2==CH3OH+90kj/mol
2.2反应条件
本过程分两个步骤,第一个是生物质制合成气,第二个是合成气制甲醇,采用连续操作,其中第一个反应的条件:温度在700℃左右,反应压力P=1.43atm;第二个反应条件:温度在250℃左右,反应压力
2.3反应选择性
2.3.1生物质气化段
纤维素,半纤维素和木质素是构成木质纤维素的主要组分。一般来说,生物质样品含40-60%的纤维素,20-40%的半纤维素和10-25%的木质素。生物质的热解实际上就是三种主要组分的热解,纤维素分解温度为200℃-300℃,其分子的氧桥键C-O-C与C-C键较弱,易断开而使纤维素分子发生降解。纤维素大分子中大量羟基的存在,也使它易发生脱水和脱羧基反应;半纤维素是生物质各组分中最不稳定的,可在220℃-325℃分解。其分子短侧链的分子链比纤维素小,其结构也无定形,故热稳定性比纤维素差,热分解容易;木质素热解反应温度比较宽,为200℃-500℃之间,在310
2.3.2甲醇合成段
甲醇合成段采用鲁奇工艺,反应温度控制在250℃,压力20atm,催化剂采用:C306型中低压合成甲醇催化剂(由铜、锌、
鲁奇式甲醇合成塔既是反应器又是废热锅炉,合成甲醇所产生的反应热由管外的沸腾水带走,管外沸腾水与锅炉汽包维持自然循环,汽包上装有压力控制器,以维持恒定的压力,因此管外沸水的温度是恒定的,于是管内催化层的温度也几乎是恒定的。温度恒定的好处一是有效地抑制了副反应;二是催化剂寿命长,由于温度也比较恒定,因此当操作条件发生改变时(如循环机故障等),催化剂也没有高温危险,仍可安全运转。利用反应热产生反应热产生的中压蒸汽(2.0Mpa)。
2.4技术路线
生物质制甲醇生产路线主要包括生物质气化制合成气工段及甲醇合成工段
生物质气化工段,生物质汽化采用双流化床,生物质气化温度控制在700℃左右,使得合成气中不含,焦油等杂质。为了控制合成
甲醇合成工段,甲醇合成工段采用鲁奇工艺:由于合成气不能完全转化,因此必须对反应后的物流进行分离,使合成气同其它的组分分离出来,通过循环返回反应器,从而提高反应物的利用率。其循环结构如图2.1所示:
图2.1生物质制甲醇技术路线图
2.5分离工艺
2.5.1脱水
从气化炉出来的合成气通过废热锅炉降温,并产生25atm的水蒸汽,为气化段提供水蒸汽并副产蒸汽。再经过循环冷却水降温到40度,在气液液分离器中将水分分离。
2.
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