焦炉气制甲醇联产甲烷工艺模拟.pdf

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1、第1期(总第170期)煤化工No．1(TotalNo．170)2014年2月CoalChemicalIndusFeb．2014焦炉气制甲醇联产甲烷工艺模拟张政，诸林，范峻铭，蒋鹏(西南石油大学，四川成都610500)摘要介绍了焦炉气制甲醇联产甲烷工艺，并利用AspenPlus对该联产工艺进行了模拟。模拟结果显示，在给定焦炉气进料条件下，联产工艺可实现日产摩尔分数93．01％的甲烷6．31×lOsm3，年产摩尔分数99．43％的甲醇2．04×10t。分析了补碳量、新鲜合成气温度、压力及第二级精馏塔塔板数对甲醇产品的影响。结果表明，当补碳量约为

2、625．O0kmol／h、新鲜合成气温度约为240℃、反应压力为6000．00kPa、第二级精馏塔理论塔板数为25块左右时，甲醇产品中甲醇摩尔分数达到最大值，为99．75％。关键词焦炉气，甲醇，甲烷，AspenPlus，联产工艺，模拟，分析文章编号：1005—9598(2014)一01—0019—03中图分类号：TQ546．4文献标识码：A焦炉气(COG)是炼焦过程中产生的副产物，其富甲醇通过精馏得到精甲醇。含H和cH，是非常宝贵的资源I1]。据有关资料报道[，2010年全国未被合理利用的焦炉气量超过4×10m2流程模拟m。。如何更加合理、

3、有效地利用焦炉气成为该领域研本文采用AspenPlus对联产工艺进行模拟。因联究热点之一。目前，焦炉气制甲烷属于国家政策鼓励类产业，多余的H。、c0通过补碳后合成甲醇，既可提产工艺中涉及的气体多表现为弱极性，故物性方程选用Peng—Robinson。高经济效益，又能使焦炉气得到充分利用。本文介绍2．1基础数据了焦炉气制甲醇联产甲烷工艺，利用AspenPlus对该工艺进行了模拟，并对主要的影响因素进行了讨论焦炉气处理量为l×10sm3／h，进料温度为30℃，进料压力为10kPa。净化后焦炉气组成见表l。和分析，以期根据模拟结果对工业生产提供方

4、向性指导。表1净化后焦炉气组成％lH202N2CH4C2+COCO2H20I1工艺流程56．5O0．3O3．3026．602．257．902．800．35l2．2模拟流程联产工艺流程简图如图l所示。采用变压吸附，联产工艺模拟流程如图2所示。将净化后的焦炉气中甲烷分离出来，作为产品直接销净化后焦炉煤气进入甲烷变压吸附器(SEP1)分售。剩余气体通过补碳，使其氢碳比满足甲醇合成的离出煤气中的甲烷，剩余气体送入加热器(H1)，升温要求(最佳氢碳比约为2．05～2．10)，补碳气来源于焦至40~C。升温后气体进人闪蒸器(F1)，闪蒸出重烃和炉烟道气

5、中分离提取的c0和CO[3]。补碳后气体经压水分后，进入多级压缩机(MC1)，压缩至5．9MPa。压缩缩送入甲醇合成装置，进行催化合成，合成所得的粗后气体经加热器(H2)，升温至230℃后，进行补碳，补▲口．．碳后气体即为甲醇合成气。合成气送入甲醇合成塔进行如式(1)、式(2)所示的合成反应。图1焦炉气制甲醇联产甲烷工艺流程简图CO+2H2=CH30H(1)收稿日期：2013-09-02作者简介：张政(1990一)，男，四川成都，在读硕士，2013年6月本科毕业于西南石油大学化学工程工艺专业．主要从事能源化工及环境保护领域研究，E-mail

6、：676032030@qq．com。一20煤化工2014年第1期SEPl一甲烷变压吸附器Hl、H2一加热器F1、F2一闪蒸罐MC1一多级压缩机Ml一混合器RE1一甲醇合成反应器H3一冷凝器RADF1、RADF2一甲醇精馏塔C1一循环泵图2联产工艺模拟流程图CO2+3H2=CH3OH+HzO(2)(RADF2)，进行进一步精馏，脱除其中的水分。精馏塔反应后温度为265．2℃的气体进入冷凝器(H3)，塔顶的出料即为甲醇产品。降温至85℃，绝大部分甲醇蒸汽在此冷凝下来，冷凝2．3模拟结果气进入气液分离器(F2)。气相随同未反应气体从气液在模拟过程

7、中，设定补碳量为600．O0kmol／h，甲分离器顶部引出，除少量送出作燃料气外，大部分循醇合成反应操作压力为5900．O0kPa。设定RADF2环返回合成反应器。液态甲醇在分离器中被分离出理论塔板数为25，第19块板进料，回流比为2，为来，送入第一级精馏塔(RADF1)进行预精馏。预精馏塔方便后续讨论，设定精馏塔塔顶出料为796．O0塔顶液送出作为燃料，塔釜液被送入第二级精馏塔kmol／h。该模拟流程中主要物流点模拟结果见表2。表2主要物流点模拟结果温度压力摩尔流量体积分数／％／℃／kPa／km。1·h一H2CH4CON2C2H4CzH6

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