年产10万吨煤合成甲醇工厂设计要点.docx

年产10万吨煤合成甲醇工厂设计摘要: 本设计采用CO和H 2为成原料气，中温低压条件下在均温管式反应器中完成甲醇合成。原料气采用GSP煤气化工艺制得，通过三次脱硫工序和转化反应调节，从而达到甲醇合成最佳碳氢比。产品粗甲醇经过预塔和主塔三次精馏,最终生产出符合国家一级要求的精甲醇。设计内容包括厂址选择、物料衡算、能量衡算、主要设备计算与选型、车间平面布置图及立面图、工艺流程图和全厂总平面图。设计成果为图纸5张，说明书1份，缩写稿1份。关键词：甲醇，合成，工艺设计 The Synthesis Technological Designs of Produces 10,000 TMethyl Alcohol YearlyABSTRACT：The design uses CO and H2 synthesizes the feed gas, Under the middle temperature and low pressure condition, completes the synthesis in the average temperature tubular reactor. The feed gas uses the GSP gasification craft system，Through three desulphurization working procedures and transformed response adjustment, Thus achieves the best carbon hydrogen ratio for the synthesis of methyl alcohol. Through three selective evaporations with the pre-tower and the host tower, The product preliminary methyl alcohol comes to the national level request fine methyl alcohol. The design including factory site choice, mass balance computation, energy balance computation, computation and shaping of main equipment, floor-plan and elevation of workshop, flow chart and entire factory general layout.The results of design are: Blueprint 5, Instruction book 1, abridged edition 1.KEY WORDS: Methyl alcohol, Synthesis, Technological design1 概述 甲醇是重要的有机化工原料之一，是碳一化学的母体，广泛应用于生产塑料、纤维、橡胶、染料、香料、医药和农药等方面，也是一种重要的有机溶剂，由甲醇延伸的化工产品达数百种，在发达国家其产量仅次于乙烯、丙烯和苯，居第四位。另外，甲醇是一种易挥发的无色透明液体，它与现实中使用的液体燃料具有极为相似的燃烧性能，它既具有燃烧性能好、辛烷值高、抗爆性能好等特点，又具有生产原料非常广泛的优势。因此，早在20 世纪70 年代初，欧美的一些发达国家就将甲醇列为替代燃料，并开始了不同方式的研究开发与推广应用工作。我国在这方面的起步工作也较早，20 世纪70 年代初期就有少数大专院校、科研单位和个别汽车制造企业开始了甲醇燃料的开发与应用工作，并取得了一定的进展。综上所述，根据目前我国资源结构及能源供应的现状，大力发展煤炭洁净技术，对于调整和改善我国的能源结构，促进经济发展会起到更加积极的作用。2 甲醇合成技术的发展 1923 年德国首次用COH2 合成气在锌铬催化剂、高温高压下实现了甲醇合成工业化之后，甲醇生产便迅速发展，甲醇合成的方法也不断出现新的成就，最初采用的锌铬催化剂，甲醇合成反应温度在360400 ，反应压力为2030 MPa。后来由于脱硫技术的发展及铜系催化剂研究与应用的成功，在较低的反应温度（240300 ），较低的压力（5 MPa）下，即可获得较高的甲醇产率。相对于锌铬系催化剂，铜系催化剂不仅活性好，而且选择性高，减少了副反应，不仅改善了甲醇质量，降低了原料气消耗，而且因反应压力低，工艺设备的制造比高压法更容易，投资少，能耗约降低了1/4，单位产品的成本较低，低压甲醇合成具有显著的优越性。目前，国内外新上的单醇系统全采用低压工艺。甲醇生产的另一个重要发展动向就是装置的大型化。20 世纪90 年代以来，国外新建甲醇装置生产能力一般在5080 万t/a，进入21 世纪后进一步提升至100 万t/a 以上， 沙特国际石化公司（Sipchem）和伊朗国家石化公司（NPC）2004 年投产的甲醇装置均为100 万t/a。在甲醇合成技术方面，处于大规模工业应用的主要是固定床式甲醇合成反应器。因此，本文所介绍的甲醇合成反应器为固定床式甲醇合成反应器。国际上，目前已投入使用的固定床式甲醇合成反应器，ICI 冷激式合成塔技术所占的比重最大，约占61%。其次是鲁奇等温列管式合成塔技术，约占27%。国内，由于国内低压甲醇技术起步较晚，单套装置能力在520 万t/a，大部分采用冷激式、列管式、冷管式结构的甲醇反应器，甲醇合成部分的技术多为国外引进或者部分工程设计单位在引进技术基础上进行放大，或者是在中压联醇反应器技术的础改进。目前国内基本上全是低压合成甲醇。 3 设计合成路线 图1-1 煤合成甲醇工艺流程图4 甲醇合成塔的选择 甲醇合成的化学反应方程式如下：CO2H2CH3OH96.69 kJ/molCO23H2CH3OHH2O49.53 kJ/mol；从上式可以看出，甲醇合成反应是一个可逆的强放热反应过程。因此甲醇合成反应器的设计必须符合两个最基本的条件：一是能及时将反应热移走，使合成反应平衡尽可能接近反应平衡曲线，同时避免因反应热的积累而烧坏催化剂；二是尽可能的提高高压空间的利用率，多装催化剂，以提高甲醇合成反应器的生产能力。本次设计选用的甲醇合成装置由杭州林达化工公司自主开发的均温甲醇合成装置。甲醇合成塔是甲醇合成工段的关键设备，均温型甲醇塔以合理的冷管布置迅速有效地移走反应热，触媒层轴向温度分布均匀，内件结构安全可靠合理，内件拆装和装卸触媒方便，使用寿命长，成为中小型甲醇厂广泛选用的塔型。产品特点：1、采用我国低压甲醇塔技术成功改造国外进口甲醇塔；2、触媒层同平面温差低达5，轴向温差低达10，大大优于国外等温甲醇塔（30）；3、用原年产4万吨国外引进的合成装置动力和静止设备，成功达到在不增加原料气量和入塔气量条件下增加产量50%；4、触媒装填系数达70%，2M内径塔甲醇年产高达8万吨；5、结构简单可靠，操作稳定，性能优良，设备尺寸大大小于管壳式，投资低，深受用户欢迎。目前正在进行多项年产1020万吨甲醇合成塔改造和新建项目。工程典范： 哈尔滨气化厂年产6万吨改造装置及8万吨新建装置 江苏新亚年产2万吨甲醇装置 河南中原气化年产5万吨低压甲醇项目山东垦利年产3万吨甲醇项目云南曲靖焦化8万吨甲醇装置内蒙天野20万吨甲醇装置(3000)陕西渭化20万吨甲醇装置(3000)5 设计内容 本次设计内容如下：（1） 设计题目年产10万吨煤合成甲醇工艺设计（2） 设计过程 大量收集现有甲醇生产厂家的生产数据，初步进行建厂可行性分析，工艺计算，设备选型，完成设计结果指标。（3） 设计结果绘制完成工艺流程图1张,全厂总平面图1张,车间设备平面图1张,车间立面图1张，带控制点工艺流程图1张。设计说明书1份。 参考文献化工类毕业设计题目作者QQ 1371345877参考文献1 姚玉英化工原理天津大学化工原理教研室编M天津：天津科技出版社，1999 2 谭蔚化工设备设计基础M天津：天津大学出版社，20003 陈均志化工原理实验及课程设计M西安：陕西人民出版社，20024 周镇江轻化工工厂设计概论M北京：中国轻工业出版社，19945 左识之精细化工反应器及车间工艺设计M上海：华东理工大学出版社，19966 上海化工学院 成都科技学院 大连工学院编化学工程M北京：化学工业出版社，19807 余国琮化学工程词典M北京：化学工业出版社，20038 精细有机化工及中间体设计手册M 北京： 化学工业出版社9 冯元崎联醇生产M北京：化学工业出版社，199410 化工设计手册M 北京：化学工业出版社，1989 11 魏文德有机化工原料大全M北京：化学工业出版社，1999