年產(chǎn)10萬噸j甲醇精餾工藝設(shè)計(jì)

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1、摘要甲醇作為及其重要的有機(jī)化工原料，是碳一化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)品，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。長期以來，甲醇都是被作為農(nóng)藥，醫(yī)藥，染料等行業(yè)的工業(yè)原料，但隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，甲醇將被應(yīng)用于越來越多的領(lǐng)域。甲醇是一種無色、透明、易燃、易揮發(fā)的有毒液體，略有酒精氣味。分子量32.04，相對密度0.792(20/4℃)，熔點(diǎn)-97.8℃，沸點(diǎn)64.5℃，閃點(diǎn)12.22℃，自燃點(diǎn)463.89℃，蒸氣密度1.11，蒸氣壓13.33KPa(100mmHg21.2℃)，蒸氣與空氣混合物爆炸下限6～36.5%，能與水、乙醇、乙醚、苯、酮、鹵代烴和許多其他有機(jī)溶劑相混溶

2、，遇熱、明火或氧化劑易燃燒。甲醇用途廣泛，是基礎(chǔ)的有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料。主要應(yīng)用于精細(xì)化工，塑料等領(lǐng)域，用來制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多種有機(jī)產(chǎn)品，也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料之一。甲醇在深加工后可作為一種新型清潔燃料，也加入汽油摻燒。我國的甲醇工業(yè)經(jīng)過十幾年的發(fā)展，生產(chǎn)能力得到了很大提高。1991年，我國的生產(chǎn)能力僅為70萬噸，截止2004年底，我國甲醇產(chǎn)能已達(dá)740萬噸，117家生產(chǎn)企業(yè)共生產(chǎn)甲醇440.65萬噸，2005年甲醇產(chǎn)量達(dá)到500萬噸，比2004年增長22.2%，進(jìn)口量99.1萬噸，因此下降3.1%。于上世紀(jì)末相比，現(xiàn)

3、在新建甲醇規(guī)模超過百萬噸的已不再少數(shù)。在2004——2008年新建的14套甲醇裝置中平均規(guī)模為134萬t/a，其中卡塔爾二期工程項(xiàng)目高達(dá)230萬t/a。最小規(guī)模的是智利甲醇項(xiàng)目，產(chǎn)能也達(dá)84萬t/a，一些上世紀(jì)末還稱得上經(jīng)濟(jì)規(guī)模的60萬t/a裝置因失去競爭力而紛紛關(guān)閉。大型甲醇生產(chǎn)裝置必須具備與其規(guī)模相適應(yīng)的甲醇反應(yīng)器和反應(yīng)技術(shù)。傳統(tǒng)甲醇合成反應(yīng)器有ICI的冷激型反應(yīng)器，Lungi的管殼式反應(yīng)器，Topsdpe的徑向流動反應(yīng)器等，近期出現(xiàn)的新合成甲醇反應(yīng)器有日本東洋工程的MRF--Z反應(yīng)器等，而反應(yīng)技術(shù)方面則出現(xiàn)了Lurgi推出的水冷一氣冷相結(jié)合的

4、新流程。通常的甲醇合成工藝中，未反應(yīng)氣體需循環(huán)返回反應(yīng)器，而KPT則提出將未反應(yīng)氣體送往膜分離器，并將氣體分為富含氫氣的氣體，前者作燃料用，后者返回反應(yīng)器。傳統(tǒng)甲醇合成采用氣相工藝，不足之處是原料單程轉(zhuǎn)化率低，合成氣凈化成本高，能耗高。相比之下，液相合成由于使用了比熱容高，導(dǎo)熱系數(shù)大的長鏈烷烴化合物作反應(yīng)介質(zhì)，可使甲醇合成在等溫條件下進(jìn)行。關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)工藝合成第1章甲醇合成的基本概念3第1.1節(jié)常用的合成方法?3第1.2節(jié)甲醇的合成路線?3第1.3節(jié)合成甲醇的目的和意義6第1.4節(jié)本設(shè)計(jì)的主要方法及原理7第2章生產(chǎn)工藝及主要設(shè)備計(jì)算9第2.1節(jié)甲醇

5、生產(chǎn)的物料平衡計(jì)算?9第2.1.1節(jié)合成塔物料平衡計(jì)算9第2.1.2節(jié)粗甲醇精餾的物料平衡計(jì)算16第2.2節(jié)甲醇生產(chǎn)的能量平衡計(jì)算?19第2.2.1節(jié)合成塔能量計(jì)算19第2.2.2節(jié)常壓精餾塔能量衡算20第2.3節(jié)主要設(shè)備計(jì)算及選型23第2.3.1節(jié)常壓精餾塔計(jì)算23第2.3.2節(jié)初估塔徑25第2.3.3節(jié)理論板數(shù)的計(jì)算27第2.3.4節(jié)塔內(nèi)件設(shè)計(jì)30第2.3.5節(jié)塔板流體力學(xué)驗(yàn)算32第2.3.6節(jié)塔板負(fù)荷性能34第2.3.7節(jié)常壓塔主要尺寸確定36第2.3.8節(jié)輔助設(shè)備39第3章主設(shè)備圖及工藝流程圖39參考文獻(xiàn)40致謝41第1章甲醇合成的基本概念

6、1.1甲醇的合成方法1.常用的合成方法當(dāng)今甲醇生產(chǎn)技術(shù)主要采用中壓法和低壓法兩種工藝，并且以低壓法為主，這兩種方法生產(chǎn)的甲醇約占世界甲醇產(chǎn)量的80%以上。高壓法：(19.6-29.4Mpa)是最初生產(chǎn)甲醇的方法，采用鋅鉻催化劑，反應(yīng)溫度360-400℃，壓力19.6-29.4Mpa。高壓法由于原料和動力消耗大，反應(yīng)溫度高，生成粗甲醇中有機(jī)雜質(zhì)含量高，而且投資大，其發(fā)展長期以來處于停頓狀態(tài)。低壓法：(5.0-8.0Mpa)是20世紀(jì)60年代后期發(fā)展起來的甲醇合成技術(shù)，低壓法基于高活性的銅基催化劑，其活性明顯高于鋅鉻催化劑，反應(yīng)溫度低(240-270℃

7、)。在較低壓力下可獲得較高的甲醇收率，且選擇性好，減少了副反應(yīng)，改善了甲醇質(zhì)量，降低了原料消耗。此外，由于壓力低，動力消耗降低很多，工藝設(shè)備制造容易。中壓法：(9.8-12.0Mpa)隨著甲醇工業(yè)的大型化，如采用低壓法勢必導(dǎo)致工藝管道和設(shè)備較大，因此在低壓法的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高合成壓力，即發(fā)展成為中壓法。中壓法仍采用高活性的銅基催化劑，反應(yīng)溫度與低壓法相同，但由于提高了壓力，相應(yīng)的動力消耗略有增加。目前，甲醇的生產(chǎn)方法還主要有①甲烷直接氧化法：2CH4+O2→2CH3OH.②由一氧化碳和氫氣合成甲醇，③液化石油氣氧化法2.本設(shè)計(jì)所采用的合成方法比較以上

8、三者的優(yōu)缺點(diǎn)，以投資成本，生產(chǎn)成本，產(chǎn)品收率為依據(jù)，選擇中壓法為生產(chǎn)甲醇的工藝，用CO和H2在加熱壓力下，在催化劑作用下合