年产10万吨煤合成甲醇工厂设计要点样本.doc

年产10万吨煤合成甲醇工厂设计
摘要: 本设计采取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。原料气采取GSP煤气化工艺制得，经过三次脱硫工序和转化反应调整，从而达成甲醇合成最好碳氢比。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精甲醇。
设计内容包含厂址选择、物料衡算、能量衡算、关键设备计算和选型、车间平面部署图及立面图、工艺步骤图和全厂总平面图。
设计结果为图纸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 T
Methyl Alcohol Yearly
ABSTRACT：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 design
1 概述
甲醇是关键有机化工原料之一，是碳一化学母体，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，也是一个关键有机溶剂，由甲醇延伸化工产品达数百种，在发达国家其产量仅次于乙烯、丙烯和苯，居第四位。另外，甲醇是一个易挥发无色透明液体，它和现实中使用液体燃料含有极为相同燃烧性能，它既含有燃烧性能好、辛烷值高、抗爆性能好等特点，又含有生产原料很广泛优势。所以，早在20 世纪70 年代初，欧美部分发达国家就将甲醇列为替换燃料，并开始了不一样方法研究开发和推广应用工作。中国在这方面起步工作也较早，20 世纪70 年代早期就有少数大专院校、科研单位和部分汽车制造企业开始了甲醇燃料开发和应用工作，并取得了一定进展。总而言之，依据现在中国资源结构及能源供给现实状况，大力发展煤炭洁净技术，对于调整和改善中国能源结构，促进经济发展会起到愈加主动作用。
2 甲醇合成技术发展
1923 年德国首次用CO＋H2 合成气在锌铬催化剂、高温高压下实现了甲醇合成工业化以后，甲醇生产便快速发展，甲醇合成方法也不停出现新成就，最初采取锌铬催化剂，甲醇合成反应温度在360~400 ℃，反应压力为20~30 MPa。以后因为脱硫技术发展及铜系催化剂研究和应用成功，在较低反应温度（240~300 ℃），较低压力（5 MPa）下，即可取得较高甲醇产率。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，降低了副反应，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，工艺设备制造比高压法更轻易，投资少，能耗约降低了1/4，单位产品成本较低，低压甲醇合成含有显著优越性。现在，中国外新上单醇系统全采取低压工艺。甲醇生产另一个关键发展动向就是装置大型化。20 世纪90 年代以来，国外新建甲醇装置生产能力通常在50~80 万t/a，进入21 世纪后深入提升至100 万t/a 以上， 沙特国际石化企业（Sipchem）和伊朗国家石化企业（NPC） 年投产甲醇装置均为100 万t/a。在甲醇合成技术方面，处于大规模工业应用关键是固定床式甲醇合成反应器。所以，本文所介绍甲醇合成反应器为固定床式甲醇合成反应器。国际上，现在已投入使用固定床式甲醇合成反应器，ICI 冷激式合成塔技术所占比重最大，约占61%。
其次是鲁奇等温列管式合成塔技术，约占27%。中国，因为中国低压甲醇技术起步较晚，单套装置能力在5~20 万t/a，大部分采取冷激式、列管式、冷管式结构甲醇反应器，甲醇合成部分技术多为国外引进或部分工程设计单位在引进技术基础上进行放大，或是在中压联醇反应器技术础改善。现在中国基础上全是低压合成甲醇。
3 设计合成路线

图1-1 煤合成甲醇工艺步骤图
4 甲醇合成塔选择
甲醇合成化学反应方程式以下：
CO＋2H2＝CH3OH＋96.69 kJ/mol
CO2＋3H2＝CH3OH＋H2O＋49.53 kJ/mol；
从上式能够看出，甲醇合成反应是一个可逆强放热反应过程。所以甲醇合成反应器设计必需符合两个最基础条件：一是能立即将反应热移走，使合成反应平衡尽可能靠近反应平衡曲线，同时避免因反应热积累而烧坏催化剂；二是尽可能提升高压空间利用率，多装催化剂，以提升甲醇合成反应器生产能力。此次设计选择甲醇合成装置由杭州林达化工企业自主开发均温甲醇合成装置。　甲醇合成塔是甲醇合成工段关键设备，均温型甲醇塔以合理冷管部署快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择塔型。
产品特点：
1、采取中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4万吨国外引进合成装置动力和静止设备，成功达成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。现在正在进行多项年产10~20万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(Φ3000)
　　陕西渭化20万吨甲醇装置(Φ3000)
5 设计内容
此次设计内容以下：
（1） 设计题目
年产10万吨煤合成甲醇工艺设计
（2） 设计过程
大量搜集现有甲醇生产厂家生产数据，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
绘制完成工艺步骤图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，带控制点工艺步骤图1张。设计说明书1份。
参考文件化工类毕业设计题目
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参考文件

[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，．
[3] 陈均志．化工原理试验及课程设计[M]．西安：陕西人民出版社，．
[4] 周镇江．轻化工工厂设计概论[M]．北京：中国轻工业出版社，1994．
[5] 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，1996．
[6] 上海化工学院 成全部科技学院 大连工学院编．化学工程[M]．北京：化学工业出版社，1980．
[7] 余国琮．化学工程词典[M]．北京：化学工业出版社，．
[8] 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，1994．
[10] 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．