【正文】 年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 1 X X 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 題 目： 年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 學(xué) 院： 系 別： 冶金化工系 專 業(yè)： 應(yīng)用化工 指導(dǎo)教師： 完成日期： 年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 1 目 錄 摘要 ? ?????????? ????????????????? 1 前言 ?????????????????????????????? 第一章 概述 ?????????? ????????????????? 1 甲醇的性質(zhì) ?????????? ??????????? 3 甲醇的用途 ??????????????????????? 甲醇的生產(chǎn)方法 ?????????????????????? . 設(shè)計(jì)的目的和意義 ?? ?????????? ????????????? 5 設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想 ???????????????????????? 5 第二章 低壓法合成甲醇工藝流程 及主要設(shè)備 ?????????5 反應(yīng)原理及特點(diǎn) ??????? 6 原料氣的生產(chǎn)方法 ???????????????????? ? 6 固體燃料氣化法 ???? ????????? ?????? 8 烴類(lèi)蒸氣轉(zhuǎn)化法 ????????? 11 重油部分氧化法 ???????????? 17 GSP 冷激氣化法 ??????????? 22 甲醇合成工藝條件 ??????????? 22 甲醇合成工藝 流程 ?? ?????????????????? 甲醇合成反應(yīng)器 ??????????? 32 冷激式絕熱反應(yīng)器 ????????????????? 列管式等溫反應(yīng)器 ???????????????? . 第三章 工藝計(jì)算 ? ????????????? 34 物料衡算 ?? ????????????????? 35 熱量衡算 ?????? 35 第四章 安全衛(wèi)生 ????????? ?????????????? 59 一氧化碳中毒的癥狀、急救及預(yù)防措施 ??????? ????????? 59 甲醇中毒癥狀和急救 ????????? ???? ?????????? 60. 甲醇生產(chǎn)中的防火和防爆 ????????? ??? ??????? 63 第五章 三廢處理 ??????? ? ?? ?????????????? 64 年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 2 10 參考文獻(xiàn) ? ????? ?? ?? ??????????????? 66 致謝 ??? ?????? ??????????????????? 65 年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 3 摘要 甲醇是一種極重要的有機(jī)化工原料，也是一種燃料，是碳一化學(xué)的基礎(chǔ)產(chǎn)品，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位 。近年來(lái)，隨著甲醇下屬產(chǎn)品的開(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。為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)甲醇的需求，開(kāi)展了此20 萬(wàn) t/a 的甲醇項(xiàng)目。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是進(jìn)行工藝論證，物料衡算和熱量衡算等。本設(shè)計(jì)本著 符合國(guó)情 、技術(shù)先進(jìn)和易得、 經(jīng)濟(jì) 、 環(huán)保的原則，采用煤炭為原料；利用 GSP氣化工藝造氣； NHD 凈化工藝凈化合成氣體；低壓下利用列管均溫合成塔合成甲醇；此外嚴(yán)格控制三廢的排放，充分利用廢熱，降低能耗，保證人員安全與衛(wèi)生。 關(guān)鍵詞： 甲醇、合成 。 年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 4 前言 甲醇是醇類(lèi)中最簡(jiǎn)單的一元醇。 1661 年英國(guó)化學(xué)家 木材 干餾后的液體產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)甲醇，故甲醇俗稱木精、木醇。在自然界只有某些樹(shù)葉或果實(shí)中含有少量的 游離態(tài)甲醇，絕大多數(shù)以酯或醚的形式存在。 1857 年法國(guó)的 M 貝特洛在 實(shí)驗(yàn)室 用一氯甲烷在堿 性 溶液中水解也制 得了 甲醇。 1923 年德國(guó) BASF 公司首先用合成氣在高壓下實(shí)現(xiàn)了甲醇的工業(yè)化生產(chǎn)，直到1965 年，這種高壓法工藝是合成甲醇的唯一方法。 1966 年英國(guó) ICI 公司開(kāi)發(fā)了低壓法工藝，接著又開(kāi)發(fā)了中壓法工藝。 1971 年德國(guó)的 Lurgi 公司相繼開(kāi)發(fā)了適用于天然氣－渣油為原料的低壓法工藝。由于低壓法比高壓法在能耗、裝置建設(shè)和單系列反應(yīng)器生產(chǎn)能力方面具有明顯的優(yōu)越性，所以從 70年代中期起，國(guó)外新建裝置大多采用低壓法工藝。世界上典型的甲醇合成工藝主要有 ICI 工藝、 Lurgi 工藝和三菱瓦斯化學(xué)公司(MCC)工藝 ［ 1］ 。目前，國(guó)外的液相甲醇合成新工藝 ［ 2］ 具有 投資 省、熱效率高、生產(chǎn)成本低的顯著優(yōu)點(diǎn)，尤其是 LPMEOHTM 工藝，采用漿態(tài)反應(yīng)器，特別適用于用現(xiàn)代氣流床煤氣化爐生產(chǎn)的低 H2／ (CO＋ CO2)比的原料氣，在價(jià)格上能夠與天然氣原料競(jìng)爭(zhēng)。 我國(guó)的甲醇生產(chǎn)始于 1 957 年， 50年代在吉林、蘭州和太原等地建成了以煤或焦炭為原料來(lái)生產(chǎn)甲醇的裝置。 60 年代建成了一批中小型裝置，并在合成氨工業(yè)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了聯(lián)產(chǎn)法生產(chǎn)甲醇的工藝。 70 年 代四川維尼綸廠引進(jìn)了一套以乙炔尾氣為原料的 95 kt/a 低壓法裝置，采用英國(guó) ICI 技術(shù)。 1995 年 12 月，由化工部第八設(shè)計(jì)院和上?；ぴO(shè)計(jì)院聯(lián)合設(shè)計(jì)的 200 kt/a 甲醇生產(chǎn)裝置在上海太平洋化工公司順利投產(chǎn)，標(biāo)志著我國(guó)甲醇生產(chǎn)技術(shù)向大型化和國(guó)產(chǎn)化邁出了新的一步。 2020 年，杭州林達(dá)公司開(kāi)發(fā)了擁有完全自主 知識(shí)產(chǎn)權(quán) 的 JW 低壓均溫甲醇合 成塔技術(shù) ［ 3］ ，打破長(zhǎng)期來(lái)被 ICI、 Lurgi等國(guó)外少數(shù)公司所 壟斷 擁的局面，并在 2020 年獲得國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。 2020 年，該技術(shù)成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)首家焦?fàn)t氣制甲醇裝置上 年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 5 一、 概述 甲醇性質(zhì) 甲醇俗稱木醇、木精， 是最飽和醇中最簡(jiǎn)單的一元醇， 分子式 CH3OH。 在 通常條件下 是一種無(wú)色、透明、易燃、有毒、易揮發(fā)的液體，略帶酒精味 ； 分子量 ，熔點(diǎn)℃，沸點(diǎn) ℃ ，閃點(diǎn) 16℃，自燃點(diǎn) 473℃， 能與水、乙醇、乙醚、苯、酮類(lèi)和大多數(shù)其他有機(jī)溶劑混溶。蒸氣與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限 ％ ～ ﹪（體積比）。 化學(xué)性質(zhì)較活潑，能發(fā)生氧化、酯化、羰基化等化學(xué)反應(yīng) 。 甲醇 是重要有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料 ， 廣泛應(yīng)用于精細(xì)化工，塑料，醫(yī)藥，林產(chǎn)品加工等領(lǐng)域 。甲醇 主要用于生產(chǎn)甲醛，消耗量要占到 甲醇 總產(chǎn)量的一半，甲醛則是生產(chǎn)各種合成樹(shù)脂不可少的原料。用甲醇作甲基化 試劑 可生產(chǎn) 丙烯酸 甲酯、對(duì)苯二甲酸二甲酯、甲胺、甲基苯胺、甲烷氯化物等； 甲醇 羰基化可生產(chǎn)醋酸、醋酐、甲酸甲酯等重要有機(jī)合成中間體，它們是制造各種染料、藥品、 農(nóng)藥 、炸藥、 香料 、噴漆的原料，目前用甲醇合成乙二醇、乙醛、乙醇也日益受到重視 。 甲醇 也 是一種重要的有機(jī)溶劑，其溶解性能優(yōu)于乙醇，可用于調(diào)制油漆。作為一種良好的萃取劑，甲醇在分析化學(xué)中可用于一些物質(zhì)的分離 。 甲醇 還 是一種 很有前景的清潔 能源 ， 甲醇燃料以其安全、廉價(jià)、燃燒充分，利用率高、環(huán)保的眾多優(yōu)點(diǎn)，替代汽油已經(jīng)成為車(chē)用燃料的發(fā)展方向之一 ；另外燃料級(jí)甲醇用于供熱和發(fā)電，也可達(dá)到環(huán)保要求。 甲醇還可經(jīng)生物發(fā)酵生成甲醇蛋白， 富含 維生素 和蛋白質(zhì)，具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高而成本低的優(yōu)點(diǎn)， 用作飼料添加劑，有著廣闊的應(yīng)用前景 甲醇的生產(chǎn)方法 工業(yè)上生產(chǎn)甲醇曾有過(guò)許多方法，早期用木材或木質(zhì)素干餾法制甲醇，此法需耗用大量木材，而且產(chǎn)量很低，現(xiàn)早已被淘汰。氯甲烷水解 法也可以生產(chǎn)甲醇，但因水解法價(jià)格昂貴，沒(méi)有得到工業(yè)上的應(yīng)用。甲烷部分氧化法可以生產(chǎn)甲醇，而且原料便宜，工藝流程簡(jiǎn)單，但因生產(chǎn)技術(shù)比較復(fù)雜，副反應(yīng)多，產(chǎn)品分離困難，原料利用率年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 6 低，工業(yè)上尚未廣泛采用。 目前，工業(yè)生產(chǎn)上主要是采用合成氣 (CO+H2)為原料的化學(xué)合成法。 23CO + 2H CH O H? 此法已有五十多年的歷史。由于所使用的催化劑不同，反應(yīng)溫度和反應(yīng)壓力的不同，又分為高壓法、低壓法和中壓法。 設(shè)計(jì)的目的和意義 由于我國(guó)石油資源短缺 ，能源安全已經(jīng)成為不可回避的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題 ，尋求替代能源已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵。甲醇作為石油的補(bǔ)充已成為現(xiàn)實(shí)，發(fā)展甲醇工業(yè)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。煤在世界化石能源儲(chǔ)量中占有很大比重（我國(guó)情況更是如此），而且煤制甲醇的合成技術(shù)很成熟。隨著石油和天然氣價(jià)格的迅速上漲，煤制甲醇更加具有優(yōu)勢(shì)。本設(shè)計(jì)遵循“工藝先進(jìn)、技術(shù)可靠、配置科學(xué)、安全環(huán)?！钡脑瓌t；結(jié)合甲醇的性質(zhì)特征設(shè)計(jì)一座年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸煤制甲醇的生產(chǎn)車(chē)間。 通過(guò)設(shè)計(jì) 可以 鞏固、深化和擴(kuò)大所學(xué)基本知識(shí)， 培養(yǎng) 分析解決問(wèn)題的能力 ；還可以培養(yǎng)創(chuàng)新 精神 ， 樹(shù)立良好的學(xué)術(shù)思想和工作作風(fēng)。通過(guò)完成設(shè)計(jì)，可以知 道甲醇的用途；基本掌握煤制甲醇的生產(chǎn)工藝；了解國(guó)內(nèi)外甲醇工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀；以及甲醇工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。 設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想 以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)為基礎(chǔ)，適應(yīng)我國(guó) 甲醇 工業(yè)發(fā)展的需要。加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際，擴(kuò)大知識(shí)面；培養(yǎng)獨(dú)立思考、獨(dú)立工作的能力。整個(gè)設(shè)計(jì)應(yīng)貫徹節(jié)省基建投資，充分重視技術(shù)進(jìn)步，降低工程造價(jià)， 節(jié)能環(huán)保 等 思想 ， 設(shè)計(jì) 生產(chǎn)高質(zhì)量甲醇產(chǎn)品。 年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 7 二、低壓法合成甲醇工藝流程 反應(yīng)原理及特點(diǎn) 1．主反應(yīng) 23C O + 2H C H OH 當(dāng)反應(yīng)物中有二氧化碳存在時(shí)，二氧化碳按下列 反應(yīng)生成甲醇： 23C O H C