【正文】 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。蒸氣與空氣形成爆炸性混合物，％～﹪（體積比）。關(guān)鍵詞：甲醇、 合成。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)濟發(fā)展對甲醇的需求，開展了此20萬t/a的甲醇項目。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)備的工藝計算及選型 …………………………………………………19 ………………………………………………………19 ………………………………………………………22 ………………………………………………………25 7設(shè)計結(jié)果評價 ……………………………………………………………268參考文獻 ………………………………………………………………27致謝 …………………………………………………………………………27附工程圖紙甲醇合成塔簡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。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)。甲醇也是一種重要的有機溶劑，其溶解性能優(yōu)于乙醇，可用于調(diào)制油漆。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。20世紀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；進入60年代以來，以重油為原料的甲醇裝置有所發(fā)展。研究證實，以上五個過程中a、e（擴散）進行得最快，b（吸附）、d（解析）進行的速度較快，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，整個反應(yīng)過程取決于表面反應(yīng)的進行速率。（2）、甲醇合成的副反應(yīng) 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行。合成甲醇工業(yè)的進展，很大程度上取決于催化劑的研制成功以及質(zhì)量的改進。甲醇合成是是典型的氣—固相催化反應(yīng)過程。自一氧化碳加氫合成甲醇工業(yè)化以來，合成催化劑合成工藝不斷研究改進。制備工藝合理，使該催化劑的活性、選擇性、使用壽命和機械強度均達到國外同類催化劑的先進水平，并且價格較低。鋅鉻催化劑使用壽命長，使用范圍寬，耐熱性好，抗毒能力好，機械強度好。 銅基催化劑的主要化學(xué)成分是CuO/ ZnO/ Al2O3或CuO/ ZnO/ C r2O3，其活性組分是Cu和ZnO，同時還要添加一些助催化劑，促進催化劑活性。 氧化銅對甲醇合成無催化活性，投入使用之前需將氧化銅還原成單質(zhì)銅，工業(yè)上采用氫氣、一氧化碳作為還原劑，對銅基催化劑進行還原。其缺點是對合成原料氣雜質(zhì)要求嚴格，特別是原料氣中的S、As必須精脫除。這些催化劑雖然在某些方面彌補了銅鋅鋁、銅鋅鉻催化劑的不足，但因其活性不理想或?qū)状嫉倪x擇性差等自身缺點，還只停留在研究階段而沒有實現(xiàn)工業(yè)化的應(yīng)用。在大型煤制甲醇的裝置中，固定床的優(yōu)點是投資低，可是它有很多不足：（1）對原料煤的黏結(jié)性有一定有一定要求：（2）氣化強度低：（3）環(huán)境污染負荷大，治理較麻煩。對于化學(xué)反應(yīng)來說，溫度升高會使分子的運動加快，分子間的有效碰撞增多，并使分子克服化合時的阻力的能力增大，從而增加了分子有效結(jié)合的機會，使甲醇合成反應(yīng)的速度加快；但是，由一氧化碳加氫生成甲醇的反應(yīng)和由二氧化碳加氫生成甲醇的反應(yīng)均為可逆的放熱反應(yīng)，對于可逆的放熱反應(yīng)來講，溫度升高固然使反應(yīng)速率常數(shù)增大，但平衡常數(shù)的數(shù)值將會降低。一般工業(yè)生產(chǎn)中反應(yīng)溫度取決于催化劑的活性溫度，不同催化劑其反應(yīng)溫度不同。操作壓力的選用與催化劑的活性有關(guān)。設(shè)采用的是低壓法（）合成甲醇。 甲醇合成所選用的空速的大小，既涉及合成反應(yīng)的醇凈值、合成塔的生產(chǎn)強度、循環(huán)氣量的大小和系統(tǒng)壓力降的大小，又涉及到反應(yīng)熱的綜合利用。 當空速增大時，將使出口氣體中醇含量降低，即醇凈值降低，催化劑床層中既定部位的醇含量與平衡醇濃度增大，反應(yīng)速度也相應(yīng)增大。那么若空速增大，單位體積氣體產(chǎn)生的反應(yīng)熱隨醇凈值的下降而減少。惰性氣體的存在引起CO、COH2分壓的下降。 調(diào)節(jié)惰性氣體的含量，可以改變觸媒床層的溫度分布和系統(tǒng)總體壓力。而且在其他條件一定的情況下，可使甲醇合成的瞬間速度最大。但氫氣過量會降低生產(chǎn)能力，工業(yè)生產(chǎn)中用銅系催化劑進行生產(chǎn)時，一般認為在合成塔入口的V（H2）：V（CO）=4~5較為合適。所以CO2是活性中心的保護劑，不能缺少。高壓法：()是最初生產(chǎn)甲醇的方法，采用鋅鉻催化劑，反應(yīng)溫度360400℃。此外，由于壓力低，動力消耗降低很多，工藝設(shè)備制造容易。 ④甲醇合成。合成塔水冷器甲醇分離塔循環(huán)器甲醇的合成是可逆放熱反應(yīng)，為使反應(yīng)達到較高的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)迅速移走反應(yīng)熱，本設(shè)計采用Lurgi管殼式反應(yīng)器，管程走反應(yīng)氣，殼程走4MPa的沸騰水粗甲醇　　　　　　　馳放氣 圖11　合成合序配置原則甲醇合成的工藝流程（圖①）這個流程是德國Lurgi公司開發(fā)的甲醇合成工藝，流程采用管殼式反應(yīng)器，催化劑裝在管內(nèi)，反應(yīng)熱由管間沸騰水放走，并副產(chǎn)高壓蒸汽， MPa (以1：5的比例混合) 循環(huán)，混合氣體在進反應(yīng)器前先與反應(yīng)后氣體換熱，升溫到220 ℃左右，然后進入管殼式反應(yīng)器反應(yīng)，反應(yīng)熱傳給殼程中的水，產(chǎn)生的蒸汽進入汽包，出塔氣溫度約為 250 ℃，含甲醇7%左右，經(jīng)過換熱冷卻到40 ℃，冷凝的粗甲醇經(jīng)分離器分離。從操作結(jié)構(gòu)，材料及維修等方面考慮，甲醇合成反應(yīng)器應(yīng)具有以下要求：（1）催化劑床層溫度易于控制，調(diào)節(jié)靈活，能有效移走反應(yīng)熱，并能以較高位能回收反應(yīng)熱；（2）反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)合理，能保證氣體均勻通過催化劑床層，阻力小，氣體處理量大，合成轉(zhuǎn)化率高，催化劑生產(chǎn)強度大；（3）結(jié)構(gòu)緊湊，盡可能多填裝催化劑，提高高壓空間利用率；高壓容器及內(nèi)件間無滲漏；催化劑裝御方便；制造安裝及維修容易。按氣體在催化劑床的流向可分為：軸向式、徑向式和軸徑復(fù)合型。該塔結(jié)構(gòu)簡單，也適于大型化。由于逆流式與合成反應(yīng)的放熱不相適應(yīng)，即床層出口處溫差最大，但這時反應(yīng)放熱最小，而在床層上部反應(yīng)最快、放熱最多，但溫差卻又最小，為克服這種不足，冷管改為并流或U形冷管。（3）水管式合成塔 將床層內(nèi)的傳熱管由管內(nèi)走冷氣改為走沸騰水。進一步強化傳熱，即反應(yīng)熱通過列管傳給殼程沸騰水，而同時又通過列管中心的冷氣管傳給進塔的冷氣。這種塔型是造價最高的一種，也是裝卸催化劑較難的一種。這種合成塔由于列管需用特種不銹鋼，因