煤制甲醇合成工藝畢業(yè)設(shè)計(jì)(已修改)
2025-06-29 19:18 本頁(yè)面
【正文】 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 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： 年 級(jí)： 09煤化工 學(xué) 院： 系 別： 煤化工系 專 業(yè)： 煤化工 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2012年5月14日 30 / 31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，隨著甲醇下屬產(chǎn)品的開發(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；三塔精餾工藝精制甲醇；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。目 錄1總論 ……………………………………………………………………………4 ……………………………………………………………………4 ……………………………………………………………………4 …………………………………………………………………42甲醇的合成 …………………………………………………………………5 ……………………………………………………5 ……………………………………………………5 …………………………………………………5 …………………………………………………63甲醇合成的催化劑 ………………………………………………………6 ……………………………………………………74甲醇合成的工藝條件 ………………………………………………………9 ………………………………………………………………9 …………………………………………………………………………10 空速 …………………………………………………………………………10 …………… ………………………………………………………115甲醇合成的工藝流程 ……………………………………………………12 ………………………………………………………12 …………………………………………………………15 …………………………………………………………186主要設(shè)備的工藝計(jì)算及選型 …………………………………………………19 ………………………………………………………19 ………………………………………………………22 ………………………………………………………25 7設(shè)計(jì)結(jié)果評(píng)價(jià) ……………………………………………………………268參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………27致謝 …………………………………………………………………………27附工程圖紙甲醇合成塔簡(jiǎn)圖甲醇合成工藝流程圖1總論甲醇俗稱木醇、木精，英文名為methanol，分子式CH3OH。是一種無色、透明、易燃、有毒、易揮發(fā)的液體，略帶酒精味；，(d420)，(空氣=1)，℃，℃，閃點(diǎn)（開杯）16℃，自燃點(diǎn)473℃，折射率(20℃)，表面張力（25℃），蒸氣壓（20℃），粘度（20℃）?s。能與水、乙醇、乙醚、苯、酮類和大多數(shù)其他有機(jī)溶劑混溶。蒸氣與空氣形成爆炸性混合物，％～﹪（體積比）?；瘜W(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。合成甲醇的工業(yè)生產(chǎn)是以固體（如煤、焦炭）、液體（如原油、重油、輕油）或氣體（如天然氣及其它可燃性氣體）為原料，經(jīng)造氣、凈化（脫硫）變換，除二氧化碳，配制成一定配比的合成氣。在不同的催化劑存在下，選用不同的工藝條件可單產(chǎn)甲醇（分高、中、低壓法），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)精鎦脫除甲醚，再精鎦而得成品甲醇。自1923年開始工業(yè)化生產(chǎn)以來，甲醇合成的原料路線經(jīng)歷了很大變化。20世紀(jì)50年代以前多以煤和焦碳為原料；50年代以后，以天然氣為原料的甲醇生產(chǎn)流程被廣泛應(yīng)用；進(jìn)入60年代以來，以重油為原料的甲醇裝置有所發(fā)展。對(duì)于我國(guó)，從資源背景看，煤炭?jī)?chǔ)量遠(yuǎn)大于石油、天然氣儲(chǔ)量，隨著石油資源緊缺、油價(jià)上漲，因此在大力發(fā)展煤炭潔凈利用技術(shù)的背景下，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)煤是我國(guó)甲醇生產(chǎn)最重要的原料［4］。2甲醇的合成對(duì)甲醇合成而言，無論是鋅鉻催化劑還是銅基催化劑，其多相（非勻相）催化過程按下列過程進(jìn)行：a）擴(kuò)散——?dú)怏w自氣相擴(kuò)散到催化劑的界面；b）吸附——各種氣體在催化劑的活性表面進(jìn)行化學(xué)吸附，其中CO在Cu2+上吸附，H2在Zn2+上吸附并異裂；c）表面反應(yīng)——化學(xué)吸附的反應(yīng)物在活性表面上進(jìn)行反應(yīng)，生成產(chǎn)物；d）解析——反應(yīng)產(chǎn)物脫附；e）擴(kuò)散——反應(yīng)產(chǎn)物氣體自催化劑界面擴(kuò)散到氣相中去；甲醇合成反應(yīng)的速率。是上述五個(gè)過程中每一個(gè)過程進(jìn)行速率的總和，但全過程的速率取決于最慢步驟的完成速率。研究證實(shí)，以上五個(gè)過程中a、e（擴(kuò)散）進(jìn)行得最快，b（吸附）、d（解析）進(jìn)行的速度較快，而過程c（表面反應(yīng)）分子在催化劑活性界面的反應(yīng)速度最慢，因此，整個(gè)反應(yīng)過程取決于表面反應(yīng)的進(jìn)行速率。 提高壓力、升高溫度均可使甲醇合成反應(yīng)速率加快，但從熱力學(xué)角度分析，由于CO、CO2 和H2合成甲醇的反應(yīng)是強(qiáng)放熱的體積縮小反應(yīng)，提高壓力、降低溫度有利于化學(xué)平衡向生成甲醇的方向移動(dòng)，同時(shí)也有利于抑制副反應(yīng)的進(jìn)行。甲醇是甲醇合成反應(yīng)是多項(xiàng)銅基催化劑上進(jìn)行的復(fù)雜的、可逆的化學(xué)反應(yīng)。（1）、主要的化學(xué)反應(yīng)（2）、甲醇合成的副反應(yīng) 一氧化碳和氫氣合成甲醇是一個(gè)氣相可逆反應(yīng)，壓力對(duì)反應(yīng)起著重要作用，用氣體分壓來表示的平衡常數(shù)可用下面公式表示：Kp=式中 Kp甲醇的平衡常數(shù)；P CH3OH，PH2，P CO分別表示甲醇、氫氣、一氧化碳的平衡分壓。 反應(yīng)溫度也是影響平衡常數(shù)的一個(gè)重要因素，不同溫度下的反應(yīng)平衡常數(shù)見表11。其平衡常數(shù)隨著溫度的上升而很快減小，因此，甲醇合成不能在高溫下進(jìn)行。但是低溫反應(yīng)速率太慢，所以甲醇生產(chǎn)選用高活性的銅基催化劑，使反應(yīng)溫度控制在220～280℃. 表11 不同溫度下甲醇反應(yīng)的平衡常數(shù) 反應(yīng)溫度/℃平衡常數(shù)/ Kp 0 100 200102 300104 400105
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1