【正文】 大，其發(fā)展長期以來處于停頓狀態(tài)。 3 合成甲醇的目的和意義 6 本設(shè)計的主要方法及原理7第2章 生產(chǎn)工藝及主要設(shè)備計算 9 甲醇生產(chǎn)的物料平衡計算 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。最小規(guī)模的是智利甲醇項目，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。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。(20/4℃)，℃，℃，℃，℃，蒸氣密度 ，蒸氣壓 (100mmHg ℃)，蒸氣與空氣混合物爆炸下限 6～ % ，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，遇熱、明火或氧化劑易燃燒。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。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。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，2005年甲醇產(chǎn)量達(dá)到500萬噸，%，%。 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)。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。9 合成塔物料平衡計算9 粗甲醇精餾的物料平衡計算16 節(jié) 甲醇生產(chǎn)的能量平衡計算低壓法：( Mpa)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(240270℃)。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。(1) 氣液固三項合成甲醇工藝 首先由美國化學(xué)系統(tǒng)公司提出，采用三相流化床，液相是惰性介質(zhì)，催化劑是ICI的CuZn改進(jìn)型催化劑。后來Berty等人提出了相反的觀點，采用的液相介質(zhì)除了熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性外，要求甲醇在其溶液中的溶解度越大越好，產(chǎn)物甲醇不是以氣相形式離開反應(yīng)器，而是以液相形式離開反應(yīng)器，在反應(yīng)器外進(jìn)行分離。缺點是三相反應(yīng)器壓降較大，液相內(nèi)的擴(kuò)散系數(shù)比氣相小的多。 Mahajan等人研制了由過渡金屬絡(luò)合物與醇鹽組成的符合催化劑，如四羰基鎳和甲醇鉀，以四氫呋喃為液相介質(zhì)，反應(yīng)溫度為125℃，CO轉(zhuǎn)化率大于90%，選擇性達(dá)99%。GSSTFR是指氣液固滴流流動反應(yīng)系統(tǒng)，CO和H2在催化劑的作用下，在此系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)合成甲醇，該甲醇馬上被固態(tài)粉狀吸附劑所吸附，并滴流帶出反應(yīng)系統(tǒng)。2．本設(shè)計的合成工藝經(jīng)過凈化的原料氣，經(jīng)預(yù)熱加壓，于5 Mpa、220 ℃下，從上到下進(jìn)入Lurgi反應(yīng)器，在銅基催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)，出口溫度為250 ℃左右，甲醇7%左右，因此，原料氣必須循環(huán)，則合成工序配置原則為圖22。 甲醇是極為重要的有機(jī)化工原料，在化工、醫(yī)藥、輕工、紡織及運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)都有廣泛的應(yīng)用，其衍生物產(chǎn)品發(fā)展前景廣闊。比如神華集團(tuán)發(fā)展以甲醇為中間體的煤基化學(xué)品深加工，利用先進(jìn)成熟技術(shù)，發(fā)展“甲醇－醋酸及其衍生物”；利用國外開發(fā)成功的MTO或MTP先進(jìn)技術(shù)，發(fā)展“甲醇－烯烴及衍生物”的2大系列。隨著C1化工的發(fā)展，由甲醇為原料合成乙二醇、乙醛和乙醇等工藝正日益受到重視。反應(yīng)熱力學(xué)一氧化碳加氫合成甲醇的反應(yīng)式為 CO+2H2CH3OH(g)這是一個可逆放熱反應(yīng)，熱效應(yīng)。第2章生產(chǎn)工藝及主要設(shè)備計算工藝計算作為化工工藝設(shè)計，工藝管道，設(shè)備的選擇及生產(chǎn)管理，工藝條件選擇的主要依據(jù)，對平衡原料，產(chǎn)品質(zhì)量，選擇最佳工藝條件，確定操作控制指標(biāo)，合理利用生產(chǎn)的廢料，廢氣，廢熱都有重要作用。 MPa，40℃時各組分在甲醇中的溶解度列表于表21表21 ，40℃時氣體在甲醇中的溶解度組分H2COCO2N2ArCH4溶解度Nm3/t甲醇0Nm3/h0 《甲醇生產(chǎn)技術(shù)及進(jìn)展》據(jù)測定：35 ℃時液態(tài)甲醇中釋放CO、CO g甲醇，假定溶解氣全部釋放，則甲醇擴(kuò)散損失為：(++++)= kg/h， Nm3/h。根椐表2表24，設(shè)出塔氣量為G出塔。表27 組分COCO2H2N2CH4ArCH3OHH2OC4H9OH(CH3)2O合計入塔消耗生成出塔組成(V)100甲醇分離器出口氣體和液體產(chǎn)品的流量、組成見表28。 表211　甲醇生產(chǎn)物料平衡匯總表組分新鮮氣循環(huán)氣入塔氣出塔氣醇后氣流量組成流量組成流量組成流量組成流量組成Nm3(v)%Nm3(v)%Nm3(v)%Nm3(v)%Nm3(v)%COCO2H2N2ArCH4CH3OHC4H9OH(CH3)2OH2O微量/合計100100100100100甲醇合成塔分離器貯 罐冷 凝根椐計算結(jié)果，可畫出甲醇生產(chǎn)物流圖，如：圖21　甲醇生產(chǎn)物流圖 　　　　　　 　　　　　　 粗甲醇精餾的物料平衡計算 1. 預(yù)塔的物料平衡(1).進(jìn)料：。表213 預(yù)塔進(jìn)料及組成物料量：kg/hCH3OHH2ONaOH(CH3)2OC4H9OH合計粗甲醇堿液軟水合計(2).出料　。預(yù)后粗甲醇： kg/h常壓塔。塔頂： 塔釜：甲醇　　 水　　 NaOH 高沸物 kg/h： 總出料：由以上計算。入塔氣熱容見416。所以：Q出=+=+ = kJ由反應(yīng)式得:Q反應(yīng)=[++++()] 1000 =(+++)1000 =87556320 kJ Q熱損失=(Q入＋Q反應(yīng)) 5%=(+87556320) 5%= kJ所以：殼程熱水帶走熱量 Q傳 = Q入 + Q反應(yīng) Q出 Q熱 =+ = kJ又：Q傳=G熱水r熱水所以:G熱水== kg/h即時產(chǎn)蒸氣：=　 常壓精餾塔能量衡算 Xf==查《化工工藝設(shè)計手冊》,甲醇露點溫度t=℃75℃操作條件：塔頂75℃，塔釜105℃，進(jìn)料溫度124℃，回流液溫度40℃，取回流液與進(jìn)料的比例為4:1。 表220 精餾段熱量平衡表帶入熱量：kJ/h帶出熱量：kJ/h加壓塔來的甲醇：采出熱量精甲醇：塔底供熱：內(nèi)回流：g內(nèi)(+)內(nèi)回流：g內(nèi)()總?cè)霟幔?總出熱：+所以：總?cè)霟?總出熱所以：+=+所以：g內(nèi)= kg/h5.常壓塔提餾段熱量平衡見表221。所以：液體平均密度== kg/m3則液體負(fù)荷Lm== 初估塔徑本設(shè)計采用F1重閥浮閥塔，設(shè)全塔選用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，板間距HT= m，溢流堰高h(yuǎn)c= m。Xf==精甲醇中甲醇的摩爾分率Xd。堰長取Lw===2400 mm堰高：hw=hlhow采用平直堰，堰上液層高度how how=E() (a)提餾段及精餾段計算結(jié)果如下：精餾段提餾段溢流強(qiáng)