【正文】 ........................................................................ 25 合成塔設(shè)計(jì)匯總表 ......................................................................................................... 26 結(jié) 論 .................................................................................................................. 27 致 謝 ...................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................. 28 附錄 ..................................................................................................................... 29 I 年產(chǎn) 15 萬(wàn)噸甲醇合成工段工藝設(shè)計(jì) 摘要 ： 甲醇是一種重要的有機(jī)化工原料，廣泛用于塑料、纖維、染料、香料、醫(yī)藥和農(nóng)藥等，目前我國(guó)甲醇下游產(chǎn)品對(duì)甲醇的需求已超過(guò)甲醇生產(chǎn)的增長(zhǎng)速度。 隨著工業(yè)生產(chǎn)甲醇的開(kāi)發(fā)，特別是甲醇燃料的推廣應(yīng)用，甲醇的需求大幅度上升。 該設(shè)計(jì)主要采用 Lurgi 低壓法合成甲醇，以焦?fàn)t煤氣為原料，催化劑為銅基催化劑，其活性組分是 CuO、 ZnO 和 Al2O3，該催化劑的活性較高，在 230270℃ 的溫度、 510MPa的操作壓力下合成甲醇的。根據(jù)所掌握的知識(shí)對(duì)甲醇合成工段進(jìn)行物 料衡 算、熱 量衡算和設(shè)備的相關(guān)計(jì)算。同時(shí)對(duì)主要的設(shè)備合成塔進(jìn)行工藝計(jì)算和選型，合成甲醇所選的 反應(yīng)器是列管式的甲醇合成塔，并 做出了帶控制點(diǎn)的工藝流程圖和合成塔設(shè)備圖。 關(guān)健詞 ： 焦?fàn)t煤氣 甲醇合成 工藝設(shè)計(jì) II Process Design of 150kt/a Methanol Synthesis Section Abstract: Methanol is a kind of important anic chemical raw materials, widely used in plastics, fibers, dyes, spices, medicine and pesticide, etc. At present, the downstream products of methanol in methanol production of methanol demand has been more than growth. With the development of industrial production of methanol, especially the application of methanol fuel, methanol for the sharp rise in demand. This design mainly adopts pidec in lowpressure synthesis methanol, coke oven gas as raw material, the catalyst for the copper base catalyst, the active ponent is CuO and ZnO and Al2O3, the activity of the catalyst is higher, in 230270 ℃ temperature, 5 to 10 MPa under the operating pressure of methanol synthesis. According to the knowledge of methanol synthesis section of material balance, heat balance and equipment related calculation. Process for the main equipment synthesis tower calculation and selection, the selected synthetic methanol reactor is shell and tube type of methanol synthesis tower, also make the process flow chart with control points and synthetic tower equipment diagram. Key words: cokeoven gas。methanol synthesis。process design 1 引言 當(dāng)今社會(huì)，甲醇已成為最重要、應(yīng)用十分廣泛的大宗基本有機(jī)化工原料之一，目前甲醇的深加工產(chǎn)品已達(dá) 120 種，我國(guó)以甲醇為原料的一次加工產(chǎn)品已有近 30 種，其中甲醛、醋酸、二甲醚、甲烷氯化物、聚乙烯醇、甲胺、甲酸甲酯、甲基叔丁基醚、對(duì)苯二甲酸二甲酯、二甲基甲酰胺、碳酸二甲酯、甲醇燃料等都是甲醇的主要深加工產(chǎn)品。 1661 年英國(guó)波義耳（ Boyle）首先在木材干餾的液體產(chǎn)品中發(fā)現(xiàn)了甲醇，木材干餾成為工業(yè)上制取甲醇最古老的方法。 1834 年，杜馬（ Dumas）和彼利哥（ Peligot）制得了甲醇純品。 1857 年法國(guó)伯特 格（ Berthelot）用一氯甲烷水解制得甲醇。 合成甲醇的工業(yè)生產(chǎn)始于 1923 年。德國(guó)巴登苯胺純堿（ BASF）公司首先建成以一氧化碳和氫為原料、年產(chǎn) 300t 甲醇的高壓合成法裝置，從 20 世紀(jì) 20 年代至 60 年代中期，所有甲醇生產(chǎn)裝置均采用高壓法，即操作壓力為 30～ 35MPa，采用鋅鉻催化劑。 1966 年，英國(guó)帝國(guó)化學(xué)工業(yè)（ ICI）公司研制成功銅基催化劑，并開(kāi)發(fā)了低壓合成甲醇工藝，即 ICl工藝。 20 世紀(jì) 70 年代中期以后，世界上新建和擴(kuò)建的甲醇裝置幾乎都采用低壓法。 近十年來(lái)，我國(guó)的甲醇工業(yè)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在原 料路線、生產(chǎn)規(guī)模、節(jié)能降耗、過(guò)程控制與優(yōu)化、產(chǎn)品市場(chǎng)與其他化工產(chǎn)品聯(lián)合生產(chǎn)等方面都有了新的突破與進(jìn)展。尤其我國(guó)是煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，除了用煤直接氣化生產(chǎn)甲醇外，由于煉焦工業(yè)采用潔凈工藝和綜合利用，焦?fàn)t煤氣將成為我國(guó)甲醇生產(chǎn)的新原料。 2 第 1 章 概述 甲醇的概述 理化性質(zhì) 甲醇是一種無(wú)色、透明、易燃、易揮發(fā)的有毒液體，常溫下對(duì)金屬無(wú)腐蝕性（鉛、鋁除外），略有酒精氣味 。分子量 ， 相對(duì)密度 (20/4℃ )，熔點(diǎn) ℃ ，沸點(diǎn) ℃ ，燃燒熱 ，閃點(diǎn) ℃ ，自燃點(diǎn) ℃ ，蒸氣密度 ，蒸氣壓(100mmHg ℃ )，蒸氣與空氣混合物 爆炸極限 6～ %（體積比），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，但是不與石油醚混溶，遇熱、明火或氧化劑易燃燒。燃燒反應(yīng)式 為： 2CH3OH + 3O2 → 2CO 2+ 4H2O 制法 甲醇的生產(chǎn)，主要是合成法，尚有少量從木材干餾作為副產(chǎn)回收。合成的化學(xué)反應(yīng)式為： 2H2+CO→CH 3OH 合成甲 醇可以固體（如煤、焦炭）液體（如原油、重油、輕油）或氣體（如天然氣及其他可燃性氣體）為原料，經(jīng)造氣凈化（脫硫）變換，除去二氧化碳，配制成一定的合成氣（一氧化碳和氫）。在不同的 催化劑 存在下，選用不同的工藝條件。單產(chǎn)甲醇（分高壓法低壓和中壓法），或與 合成 氨 聯(lián)產(chǎn)甲醇（聯(lián)醇法）。將合成后的粗甲醇，經(jīng)預(yù)精餾脫除甲醚 ，精餾而得成品甲醇。高壓法為 BASF 最先實(shí)現(xiàn)工業(yè)合成的方法，但因其能耗大，加工復(fù)雜，材質(zhì)要求苛刻，產(chǎn)品中副產(chǎn)物多，今后將由 ICI 低壓和中壓法及 Lurgi 低壓和中壓法取代。 用途 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(lái)制造 甲醛 、 醋酸 、氯甲烷、甲氨、 硫酸二 甲酯 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。甲醇和氨反應(yīng)可以制造 一甲胺 3 健康危害 甲醇被大眾所熟知，是因?yàn)槠涠拘浴?工業(yè)酒精 中大約含有 4%的甲醇，被不法分子當(dāng)作食用酒精制作假酒，而被人飲用后，就會(huì)產(chǎn)生 甲醇中毒 。甲醇的致命劑量大約是 70 毫升。 甲醇的中毒機(jī)理是，甲醇經(jīng)人體代謝產(chǎn)生甲醛和 甲酸 （俗稱 蟻酸 ），然后對(duì)人體產(chǎn)生傷害。常見(jiàn)的癥狀是，先是產(chǎn)生喝醉的感覺(jué)，數(shù)小時(shí)后頭痛，惡心，嘔吐，以及視線模糊。嚴(yán)重者會(huì)失明，乃至喪命。失明的原因是，甲醇的代謝產(chǎn)物甲酸會(huì)累積在眼睛部位，破壞視覺(jué)神經(jīng)細(xì)胞。腦神經(jīng)也會(huì)受到破壞，產(chǎn)生永久性損害。甲酸進(jìn)入血 液后，會(huì)使組織酸性越來(lái)越強(qiáng)，損害腎臟導(dǎo)致 腎衰竭 。 甲醇中毒，通?？梢杂靡掖冀舛痉āＦ湓硎?，甲醇本身無(wú)毒，而代謝產(chǎn)物有毒，因此可以通過(guò)抑制代謝的方法來(lái)解毒。甲醇和乙醇在人體的代謝都是同一種酶，而這種酶和乙醇更具親和力。因此，甲醇中毒者，可以通過(guò)飲用烈性酒（酒精度通常在 60 度以上）的方式來(lái)緩解甲醇代謝，進(jìn)而使之排出體外。而甲醇已經(jīng)代謝產(chǎn)生的甲酸，可以通過(guò)服用小蘇打（碳酸氫鈉）的 方式來(lái)中和。 市場(chǎng)分析 國(guó)際市場(chǎng)情況：國(guó)外市場(chǎng)的產(chǎn)量大于消費(fèi)量，因受天然氣來(lái)源，價(jià)格影響， 2020 年世界甲醇生產(chǎn)能力約為 萬(wàn)噸 /年，市場(chǎng)需求量將達(dá) 萬(wàn)噸，也基本保持供需平衡。據(jù)最新統(tǒng)計(jì) 2020～ 2020 年世界以伊朗、卡塔爾、阿曼、澳大利亞、埃及、尼日利亞、沙特等天然氣豐富地區(qū)國(guó)家在建的 17 個(gè)項(xiàng)目，甲醇總規(guī)模將達(dá)到 2978 萬(wàn)噸 /年（大多在 2020年前投產(chǎn)）。 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)：據(jù)石化協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)， 2020 年我國(guó)共有甲醇生產(chǎn)企業(yè) 177 家，產(chǎn)能合計(jì) 萬(wàn)噸 /年 ,而同期我國(guó)甲醇表觀消費(fèi)量為 萬(wàn)噸 ,2020 年全國(guó)甲醇實(shí)際產(chǎn)量為 萬(wàn)噸 ,平均開(kāi)工率為 %.目前我國(guó)新建、擬建甲醇項(xiàng)目 34 個(gè)（不包括二甲醚、甲醇制烯烴企業(yè)自身配套的甲醇裝置），預(yù)計(jì)到 “十一五 ”末期，我國(guó)甲醇產(chǎn)能將達(dá)到 2600～ 3060 萬(wàn)噸/年，而同期甲醇需求量的增長(zhǎng)則存在不確定性。從發(fā)展來(lái)看醋酸和 MTBE 是未來(lái)甲醇消費(fèi)增長(zhǎng)最快的兩大領(lǐng)域。 焦?fàn)t煤氣 概述 4 焦?fàn)t煤氣是指用幾種煙煤配成煉焦用煤，在煉焦?fàn)t中經(jīng)高溫干餾后，在產(chǎn)出焦炭和焦油產(chǎn)品的同時(shí)所得到的可燃?xì)怏w，是煉焦產(chǎn)品的副產(chǎn)品。主要作燃料和化 工原料。 構(gòu)成 焦?fàn)t煤氣主要由氫氣和甲烷構(gòu)成，分別占 56%和 27%，并有少量一氧化碳、二氧化碳、氮?dú)?、氧氣和其他烴類；其低發(fā)熱值為 18250kJ/Nm3，密度為 ～ ，運(yùn)動(dòng)粘度為 25106m2/s 。 特點(diǎn) （ 1） 焦?fàn)t煤氣發(fā)熱值高 16720～ 18810kJ/m3，可燃成分較高（約 90%左右）； （ 2） 焦?fàn)t煤氣是無(wú)色有臭味的氣體； （ 3） 焦?fàn)t煤氣因含有 CO 和少量的 H2S 而有毒； （ 4） 焦?fàn)t煤氣含氫多，燃燒速度快，火焰較短； （ 5）焦?fàn)t煤氣如果凈化不好，將含有較多的焦油和萘，就會(huì)堵塞管道和管件，給調(diào)火工作帶來(lái)困難； （ 6）著火溫度為 600～ 650 ℃ 。 （ 7）焦?fàn)t煤氣含有 H2（ 55～ 60%）， CH4（ 23～ 27%）， CO（ 5～ 8%）， CO2（ ～%）， N2（ 3～ 7%）， O2（ %），密度為 ～ kg/Nm3。 甲醇的生產(chǎn)方法 以一氧化碳與氫氣為原科合成甲醇的方法有高壓、中壓和低壓三種方法。 (1)高壓法 即用一氧化碳與氫在高溫 (340～ 420℃ )高壓 (～ )下用鋅 —鉻氧化物作催化刑合成甲醇。用此法生產(chǎn)甲醇已有七十多年的歷史，這是八十年代以前世界各國(guó)生產(chǎn)甲醇的主要方法。 (2)低壓法 即用一氧化碳與氫氣為原科在低壓 ()和 275℃ 左右的溫度下，采銅基催化劑(CuZnCr)合成甲醇。這種方法是 70 年代實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的合成甲醇方法。低壓法成功的關(guān)鍵是采用了銅基催化劑，銅基催化劑比鋅 —鉻催化劑活性好得多，使甲醇合成反應(yīng)能在較低的壓力和溫度下進(jìn)行。銅基催化劑的選擇性 比鋅 —鉻催化性好，因此，消耗在副反應(yīng)中的原料氣和粗甲醇中的雜質(zhì)都比較少。隨著石油工業(yè)不斷的發(fā)展和蒸汽透平技術(shù)的應(yīng)用，在生產(chǎn)甲醇的方法中低壓法有更加寬廣的發(fā)展空間。 (3)中壓法 5 隨著甲醇合成工業(yè)的迅速發(fā)展，新建廠的規(guī)模也日趨大型化，目前已建成投產(chǎn)的裝置有日產(chǎn)超 5000t 的。如果采用低壓法搞這樣的大型工廠，由于處理氣量大，會(huì)出現(xiàn)設(shè)備龐大而一次性投資高的弊病，以及帶來(lái)設(shè)備制作和運(yùn)輸?shù)睦щy。因此在 70 年代出現(xiàn)了中壓法合成甲醇的工藝流程，操