低温甲醇洗与深冷回收甲烷相结合工艺的研究

【摘要】： 以煤炭资源替代部分油、气资源,是我国经济建设可持续发展的必由之路。我国的石油、天然气储量相对不足,煤储量丰富,因此发展煤制油、天然气和化工产品的研究具有重大的意义。甲醇消费量仅次于乙烯、丙烯和苯排第四位。甲醇不仅是重要的化工原料,也是洁净燃料。发展大型煤制甲醇,是国家能源安全的需要,也是化学工业高速发展的需要。甲醇合成的原料气为CO和H_2,可由煤、天然气、轻油、裂解气及焦炉气来制取。近年来,随着天然气和石油资源的日趋紧张,在富产煤的地方利用以煤为原料制取甲醇备受重视。在以鲁奇炉制煤气为原料生产甲醇的工艺流程中,煤气的净化工段是十分重要的环节。煤气中的硫化物在甲醇生产中会产生非常有害的影响,会造成催化剂中毒,故需除净。 采用鲁奇炉加压气化技术生产的甲醇合成气中含有一定量的轻烃物质、二氧化碳、硫化物、氨气以及苯等有害杂质,必须将其除去。低温甲醇洗法是利用低温下(-50℃～-70℃)甲醇的优良特性脱除原料气中的轻质油、二氧化碳、硫化氢、硫氧化碳和氰化物等的物理吸收法,能将合成气中的硫化物脱至0.1ppm。低温甲醇洗法的特点:吸收能力大,气体净化度高,出口气中二氧化碳可脱除至10-20ppm;作为吸收剂的甲醇易得,价格低廉;选择性好,甲醇对CO_2、H_2S、COS的溶解度大,但对H_2、CO、CH_4的溶解度小;沸点低,它的热再生温度低,能耗低。甲醇洗净化后的甲醇合成气中还含有CH_4等惰性气体,必须控制在一定的量以下,以鲁奇炉生产的合成气中的甲烷含量较高,通过深冷分离的方法将惰性气体甲烷回收,省去了传统的甲烷转化装置,得到了较纯净的甲烷副产品,可作为国内LPG燃料和天然气的替代和补充。 由于鲁奇炉固定床加压气化的技术生成气中甲烷含量大以及当前国内天然气市场前景广阔的原因,将低温甲醇洗净化后的合成甲醇的原料气采用深冷回收惰性气体甲烷的流程具有很强的实际意义。低温甲醇洗与深冷分离均属于冷法操作,在低温下配合使用,节能效果良好。采用低温甲醇洗工艺和深冷分离相结合的工艺流程,有效地脱除了硫化氢和二氧化碳等气体,回收了合成甲醇工段的惰性气体甲烷。本文用通用流程模拟软件对全流程进行了模拟和优化分析,设计出了更加节能的工艺流程。 【关键词】：鲁奇煤气 低温甲醇洗 甲烷回收 深冷分离
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TQ223.121
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-11
• 1 文献综述11-30
• 1.1 合成气生产现状11-17
• 1.1.1 合成气简介及应用举例11-12
• 1.1.2 合成气气化生产方法及设备12-14
• 1.1.3 合成气的净化方法14-17
• 1.2 低温甲醇洗工艺17-22
• 1.2.1 低温甲醇洗工艺原理17-18
• 1.2.2 低温甲醇洗工艺简介18-21
• 1.2.3 低温甲醇洗工艺模拟技术的开发21-22
• 1.3 深冷分离工艺22-25
• 1.3.1 深冷分离原理22
• 1.3.2 板翅式换热器的发展概况22-24
• 1.3.3 板翅式换热器的特点24-25
• 1.4 化工过程模拟与优化25-30
• 1.4.1 稳态过程系统模拟26-27
• 1.4.2 动态过程系统模拟27
• 1.4.3 化工模拟软件介绍27-30
• 2 低温甲醇洗装置设计工况模拟研究30-80
• 2.1 低温甲醇洗装置工艺流程介绍31-32
• 2.2 物性计算方法的选择32-61
• 2.2.1 物性方法的选定原则和初步筛选32-39
• 2.2.2 对已运行的实际生产装置设计工况的模拟与研究39-61
• 2.3 装置单元操作模型简介与选择61-64
• 2.4 低温甲醇洗装置设计工况单元设备操作模拟64-77
• 2.4.1 低温甲醇洗装置单塔设计工况的模拟64-75
• 2.4.2 低温甲醇洗装置换热器单元设计工况的模拟75-77
• 2.5 低温甲醇洗装置设计工况全流程模拟77-80
• 2.5.1 低温甲醇洗装置全流程模拟收敛方法的选择77-79
• 2.5.2 低温甲醇洗装置全流程模拟计算结果79-80
• 3 深冷分离装置设计工况的模拟与分析80-92
• 3.1 深冷分离装置工艺流程设计80-83
• 3.2 深冷分离装置单元操作设计工况的模拟83-91
• 3.2.1 深冷分离装置单塔设计工况的模拟83-87
• 3.2.2 深冷分离装置板翅式换热器的模拟87-88
• 3.2.3 透平膨胀机的模拟88-91
• 3.3 深冷分离装置全流程设计工况的模拟91-92
• 4 低温甲醇洗与深冷回收甲烷工艺流程的结合匹配92-95
• 结论95-97
• 参考文献97-101
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况101-102
• 致谢102-103

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