本科畢業(yè)設(shè)計(jì)--年產(chǎn)6萬噸甲醇工藝設(shè)計(jì)合成工段.doc

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1、引言本文的設(shè)計(jì)的課題是年產(chǎn)量為五萬噸甲醇工藝的合成工段，針對(duì)課題進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算，設(shè)備選型，CAD出圖等過程的研究。甲醇是極為重要的有機(jī)化工原料，在化工、醫(yī)藥、輕工、紡織及運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)都有廣泛的應(yīng)用，其衍生物產(chǎn)品發(fā)展前景廣闊?？傮w上說，世界甲醇工業(yè)從90年代開始經(jīng)歷了1991-1998的供需平衡，1998-1999的供大于求，從2000年初至今的供求基本平衡三個(gè)基本階段。我國(guó)的甲醇工業(yè)經(jīng)過十幾年的發(fā)展，生產(chǎn)能力也得到了很大提高。本文是采用AspenPlus軟件對(duì)甲醇工藝進(jìn)行模擬和探究，首先從甲醇的用途

2、和甲醇的市場(chǎng)入手闡明甲醇的重要性。本文介紹了甲醇工業(yè)的發(fā)展歷程。針對(duì)目前甲醇的生產(chǎn)已經(jīng)非常成熟的情況和國(guó)內(nèi)外甲醇生產(chǎn)工藝的分析，本設(shè)計(jì)采用低壓魯奇法進(jìn)行甲醇合成，采用國(guó)內(nèi)廣泛使用的C301型銅基催化劑，精餾部分采用三塔流程，一個(gè)預(yù)精餾塔和兩個(gè)主精餾塔。根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況和地理環(huán)境對(duì)廠址進(jìn)行選擇，最終定為大連石油化工廠附近。文中介紹了甲醇工藝模擬參數(shù)的選取方法，及其如何運(yùn)用靈敏度分析主要設(shè)備，確定最佳的操作條件。運(yùn)用AspenPlus對(duì)整個(gè)工藝進(jìn)行了完整的模擬并針對(duì)每個(gè)設(shè)備進(jìn)行了分別的設(shè)備計(jì)算。根據(jù)國(guó)標(biāo)1

3、50，國(guó)標(biāo)151和AspenPlus的設(shè)備計(jì)算結(jié)果對(duì)壓力容器，換熱器等設(shè)備進(jìn)行了選型。在計(jì)算換熱器的過程中，分別根據(jù)管殼式換熱器標(biāo)準(zhǔn)JB/4714，JB/4715，JB/4716對(duì)每個(gè)換熱器進(jìn)行了確定。根據(jù)國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)非工藝條件中的環(huán)境，安全，貯存，運(yùn)輸方面進(jìn)行了確定。本文還運(yùn)用CAD軟件，繪制帶控制點(diǎn)的甲醇工藝流程圖，根據(jù)設(shè)備計(jì)算和設(shè)備的選型結(jié)果，根據(jù)廠址的選擇環(huán)境，對(duì)工廠主要設(shè)備進(jìn)行了平立面布置圖的繪制。換熱器針對(duì)的是換熱器E301，它采用的是管殼式換熱器,嚴(yán)格意義上講是一個(gè)浮頭式換熱器,

4、原因是物料前后溫差較大,所以選取浮頭式換熱器。它的主要作用就是運(yùn)用物料與產(chǎn)品間的換熱來達(dá)到冷卻和加熱的作用。模擬時(shí)應(yīng)先用簡(jiǎn)捷法模型設(shè)定一個(gè)傳熱系數(shù)，確定熱物流的出口溫度，模擬得到換熱面積。然后查閱國(guó)標(biāo)，對(duì)換熱器進(jìn)行選型，應(yīng)用嚴(yán)格法進(jìn)行模擬，得到總傳熱系數(shù)和實(shí)際的換熱面積，再加以校核，確定最后的換熱器的型號(hào)。塔設(shè)備針對(duì)加壓精餾塔，它采用F1型重閥型浮閥塔，起初先通過簡(jiǎn)捷法進(jìn)行Aspen模擬，進(jìn)而確定分離要求，通過分離要求來確定大致的塔板數(shù)，進(jìn)行嚴(yán)格法的Aspen模擬，通過靈敏度分析選取合適的摩爾回流

5、比、塔板數(shù)以及進(jìn)料位置，最后進(jìn)行塔設(shè)備的計(jì)算。全文最后根據(jù)對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過程的制作，最終得出了設(shè)計(jì)結(jié)果，制作了設(shè)備一覽表，設(shè)計(jì)結(jié)論等一系列總結(jié)性的結(jié)論。文獻(xiàn)綜述1.1甲醇性質(zhì)簡(jiǎn)介1.1.1物理性質(zhì)甲醇是最簡(jiǎn)單的飽和一元醇，俗稱“木精”、“木醇”，其分子式為CH3OH，分子量為32.04。常溫常壓下，純甲醇是無色透明、易燃、極易揮發(fā)且略帶醇香味、刺激性氣味的有毒液體。甲醇能和水以任意比互溶，但不形成共沸物，能和多數(shù)常用的有機(jī)溶劑(乙醇、乙醚、丙酮、苯等)混溶，并形成恒沸點(diǎn)混合物。甲醇能和一些鹽如CaCl

6、2、MgCl2等形成結(jié)晶化合物，稱為結(jié)晶醇，如CaCl2?CH3OH、MgCl2?6CH3OH，和鹽的結(jié)晶水合物類似。甲醇能溶解多種樹脂，但不能與脂肪烴類化合物互溶。甲醇水溶液的密度隨甲醇濃度和溫度的增加而減??；甲醇水溶液的沸點(diǎn)隨液相中甲醇濃度的增加而降低。甲醇蒸汽和空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起爆炸。甲醇燃燒時(shí)無煙，其燃燒時(shí)顯藍(lán)色火焰。與氧化劑接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或引起燃燒。在火場(chǎng)中，受熱的容器有爆炸危險(xiǎn)，其蒸汽比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇明火會(huì)引起回燃，屬危險(xiǎn)性類別；

7、試劑甲醇常密封保存在棕色瓶中置于較冷處。甲醇有很強(qiáng)的毒性，口服5～10ml可以引起嚴(yán)重中毒，10ml以上造成失明，30ml以上可致人死亡。甲醇屬神經(jīng)和血液毒物，它可以通過消化道、呼吸道和皮膚等途徑進(jìn)入人體，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有麻醉作用；對(duì)視神經(jīng)和視網(wǎng)膜有特殊選擇作用，引起病變；可導(dǎo)致代謝性酸中毒，故空氣中甲醇蒸汽的最高允許濃度為操作區(qū)5mg/m3，居民區(qū)0.5mg/m3。甲醇在常溫下無腐蝕性，但對(duì)于鉛、鋁例外。表1甲醇物性參數(shù)表項(xiàng)目單位數(shù)值項(xiàng)目單位數(shù)值沸點(diǎn)（1.013×105Pa）℃64.5～64.7

8、凝固點(diǎn)℃-97～-97.8臨界壓力MPa7.95臨界溫度℃240爆炸上限%36.5爆炸下限%6最小點(diǎn)火能量MJ0.216相對(duì)分子量132.04表2甲醇飽和蒸汽溫度與壓力平衡表(1mmHg=133.322Pa)溫度℃蒸汽壓mmHg溫度℃蒸汽壓mmHg溫度℃蒸汽壓mmHg-67.40.10220961306242-60.40.212301601408071-54.50.37840260.515010336-48.10.7025040616013027-44.40.98260625170