经常压塔再沸器（E8007A，B）后，甲醇气被冷凝，精甲醇回到加压塔回流槽（V8004），一部分精甲醇经加压塔回流泵（P8005A，B），回到加压精馏塔（T8002）作为回流液，另一部分经加压塔甲醇冷却器（E8006）冷却后进入精甲醇计量槽（V8007A，B）中。加压精馏塔（T8002）塔底釜液（0.6MPa，125℃）进入常压精馏塔（T8003），进一步精馏。常压塔再沸器（E8007A，B）以加压精馏塔（T8002）塔顶出来的甲醇气作为热源。常压精馏塔（T8003）顶部排出精甲醇气（0.13MPa，67℃），经常压塔冷凝冷却器（E8008）冷凝冷却后一部分回流到常压精馏塔（T8003），另一部分打到精甲醇计量槽（V8007A，B）内贮存。
产品精甲醇由精甲醇泵（P8008A，B）从精甲醇计量槽（V8007A，B）送至甲醇罐区装置。
为防止粗甲醇中含有的甲酸、二氧化碳腐蚀设备，在预塔进料泵（P8002A，B）后的粗甲醇溶液中配入适量的烧碱溶液，用来调节粗甲醇溶液的PH值。
甲醇精馏系统各塔排出的不凝气去燃料气系统。
由常压精馏塔（T8003）底部排出的精馏残液经废水冷却器（E8009）冷却至40℃后，由废水泵（P8007A，B）送到生化处理装置。
由甲醇精馏来的精甲醇贮存到精甲醇贮槽（V9101A，B）中。精甲醇贮槽为两台10000m3的固定顶贮罐，贮存量按15天产量计。
当甲醇外运时，启动精甲醇泵（P9101A,B），将甲醇输送到甲醇装卸栈台，通过火车鹤管进入火车槽车，通过汽车鹤管进入汽车槽车。
甲醇装卸栈台共设有12台火车鹤管和6台汽车鹤管，根据精甲醇泵（P9101A,B）的能力，至少有三台槽车同时装料。
26
二甲醚图8 精馏工艺流程
3.5 氨吸收制冷流程
由净化装置（NHD脱硫脱碳工段）及醋酸装置来的气氨（-15℃，0.22MPaA），进入本装置，经过冷器（E2503）与出工段的液氨换热，升到23.8℃进入吸收器（R2501AB、R2502AB），被由溶液热交换器（E2502A，B）来的稀氨水（47℃）吸收为浓氨水（37℃）。其吸收反应热由冷却水带出。
浓氨水由氨水泵（P2501A、B）加压，经溶液热换热器，与来自精馏塔塔釜稀氨水（140℃）换热，升到114℃，进入精馏塔（T2501A、B）中部进行精馏。
蒸出的气氨经塔顶回流冷凝器，进入氨冷凝器（E2504A～D），冷凝为液氨，进入液氨贮槽，然后液氨经过冷器换热，过冷到16.9℃送到用户。
来自NHD脱硫工段的变换气（182℃），进入本工段再沸器（E2501A，B）后，再经冷凝液分离器（V2504A，B）后返回到变换甲烷工段，为精馏氨水提供热源。
由精馏塔出来的氨水，经（立式）膜式再沸器，蒸出气氨及稀氨水混合液，返回到精馏塔。
稀氨水由塔底出来进入溶液热交换器。
整个装置形成气氨吸收，浓氨水精馏，冷凝液氨的循环系统，为用户提供冷量。 来自合成、净化的循环水装置的循环冷却水，分别进入吸收器，冷凝器，塔顶回流冷却器，分别移出氨的反应热和冷凝热。
4 工艺计算
27
4.1 物料衡算
4.1.1 精馏工段
工厂设计为年产精甲醇20万吨，开工时间为每年330天，采用连续操作，则每小时精甲醇的产量为25.25吨，即25.25 t/h。
精馏工段
通过三塔高效精馏工艺，精甲醇的纯度可达到99.9%，三塔精馏工艺中甲醇的收率达97%。则入预精馏塔的粗甲醇中甲醇量25.25/0.97=26.03t/h。由粗甲醇的组成通过计算可得下表：
表2 粗甲醇组成
组分 甲醇 二甲醚
高级醇（以异丁醇计） 高级烷烃（以辛烷计） 水 粗甲醇
百分比
产量
93.40% 813.50kmol/h 即 18222.40m3/h 0.42% 0.26% 0.32% 5.6% 100%
2.53 kmol/h 即 57.00 m3/h 0.98kmol/h 即21.94 m3/h 0.78kmol/h 即17.52m3/h 86.72kmol/h 即 1942.36m3/h
28.87t/h
注；设计中的体积都为标准状态下
计算方法:
粗甲醇=26.03/0.9340=27.87t/h
二甲醚=27.87×0.42%=117.05kg/h即2.53kmol/h，57.00m3/h
高级醇（以异丁醇计）=27.87×0.26%=72.48kg/h即0.98kmol/h，21.94m3/h 高级烷烃（以辛烷计）=27.87×0.32%=89.22kg/h即0.78kmol/h，17.52m3/h 水=27.87×5.6%=1561.28kg/h即86.72kmol/h，1942.36m/h 4.1.2 合成工段
（1） 合成塔中发生的反应:
主反应CO+2H2=CH3OH （1）
CO2+3H2=CH3OH+H2O （2）
副反应2CO+4H2=（CH3O）2+H2O （3） CO+3H2=CH4+H2O （4）
4CO+8H2=C4H9OH+3H2O （5）
28
3
8CO+17H2=C18H18+8H2O （6）
CO2+H2=CO+H2O （7）
（2） 粗甲醇的合成
工业生产中测得低压时，每生产一吨粗甲醇就会产生1.52m3（标态）的甲烷，即设计中每小时甲烷产量为1.90kmol/h，42.38m3/h。
由于甲醇入塔气中水含量很少，忽略入塔气带入的水。由反应（3）、（4）、（5）、（6）得出反应（2）、（7）生成的水分为；
86.72－1.90－2.54－0.98×3－0.78×8=73.06kmol/h
由于合成反应中甲醇主要由一氧化碳合成，二氧化碳主要发生逆变反应生成一氧化碳，且入塔气中二氧化碳的含量一般不超过5%，所以计算中忽略反应（2）。则反应（7）中二氧化碳生成了73.06kmol/h，即1636.54m3/h的水和一氧化碳。 （3） 粗甲醇中的溶解气体量
粗甲醇中气体溶解量查表5Mpa、40℃时，每一吨粗甲醇中溶解其他组成如下表：
表3 吨粗甲醇中合成气溶解情况
气体
3
H2 CO 0.815
CO2 7.780
N2 0.365
Ar 0.243
CH4 1.680
溶解量（m/t粗甲醇） 4.364
则粗甲醇中的溶解气体量为：
H2=28.87×4.364=121.64 m3/h 即5.44kmol/h CO=28.87×4.364=22.72m3/h 即1.02kmol/h CO2=28.87×4.364=216.84m3/h 即9.68kmol/h N2=28.87×4.364=10.18m3/h 即0.46kmol/h Ar=28.87×4.364=6.78m3/h 即0.30kmol/h CH4=28.87×4.364=46.82m3/h 即2.10kmol/h （4） 粗甲醇中甲醇扩散损失
40℃时,液体甲醇中释放的溶解气中,每立方米含有37014g的甲醇,假设减压后液相中除二甲醚外,其他气体全部释放出，则甲醇扩散损失
G=（121.64+22.72+216.84+10.18+6.78+46.82）×0.03714=15.80kg/h 即0.50kmol/h，11.04m3/h （5） 循环气气量的确定
G1=G3+G4+G5+G6－G7－G8
29
式中：G1为出塔气气量；G3新鲜气气量；G4循环气气量；
G5主反应生成气量；G6副反应生成气量； G7主反应消耗气量；G8副反应消耗气量； G5=16585.86+11.04+0.61%×5711.20=16631.74m3/h
G6=57.00+57.00+42.38+42.38+21.94+65.80+17.52+140.20+1636.54+1636.54 =3717.30m3/h
G7=16585.86+3317.72+11.04+22.08+0.61%×5711.20×3=49895.22m3/h G8=114.00+228.00+42.38+127.14+87.74+175.48+140.20+297.94+1636.54+1636.54 =4485.96m3/h
已知出塔气中甲醇含量为5.84%，则
（G4×0.61%+5711.20×0.61%+16585.86+11.04）/G1=0.0584 解得G4=289947.38m3/h
表11 循环气组成
气体 CH3OH H2 CO CO2 N2 Ar CH4 组成 0.61% 81.82% 9.16% 3.11% 3.21% 0.82% 1.89% 气量m/h 1768.68 235437.28 26559.18 9017.36 9037.32 2377.58 5480.00
3
（6） 循环比，CO及CO2单程转化率的确定
循环比R=G4/G3=289947.38/58838.44=4.93
CO单程转化率：(15344.68+69.68)/(15925.38+26559.18)=0.3620 即36.2%
CO2单程转化率：1636.54/(2031.02+9017.36)=0.1481 即14.81% （7） 入塔气和出塔气组成
G1=G3+G4+G5+G6－G7－G8=314845.88m3/h=14055.62kmol/h G2=G3+G4=348785.80m3/h=15570.80kmol/hG2为入塔气气量
表12 入塔气组成
气体 CH3OH H2 CO CO2 N2 Ar CH4 组成 0.06% 79.11% 12.18% 3.17% 2.72% 0.70% 1.60% 气m/h 1768.68 275924.56 42484.56 11048.38 9500.82 2431.20 5592.36
3
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