【正文】 游離酸含量（以 HCOOH計(jì)）， ppm≤ 15 15 30 游離堿含量（以 NH3計(jì)）， ppm≤ 2 8 15 羥基化物（以 HCOH計(jì)）， ppm≤ 20 50 100 蒸發(fā)殘?jiān)?ppm≤ 10 30 50 氣味 無特殊異臭 無特殊異臭 表 11精甲醇國家標(biāo)準(zhǔn) 我國甲醇發(fā)展及市場需求 近年來，中國甲醇市場非?；鸨杭状純r(jià)格持續(xù)高位，甲醇生產(chǎn)裝置開工率不斷提高，各地甲醇新建項(xiàng)目陸續(xù)開工。精餾時(shí)粗甲醇先經(jīng)過預(yù)熱器加熱，并通入冷凝水和氫氧化鈉溶液，進(jìn)預(yù)精餾塔并在塔底通入蒸汽。 高壓法合成經(jīng)典的高壓工藝流程是采用往復(fù)式壓縮機(jī)壓縮氣體，壓縮機(jī)多極壓縮后，其體中夾帶的油水經(jīng)有水分離器分離，大部分油水被分離出，剩余的油水經(jīng)濾油器 過濾。為控制循環(huán)氣中惰性氣中液體含量，分離出水和甲醇后的氣體需小部分放空，大部分進(jìn)入循環(huán)機(jī)增壓后返回循環(huán)系統(tǒng)，重新利用為反應(yīng)的氣體。176。合成甲醇的化學(xué)反應(yīng)方程式： 主反應(yīng)： m olkJOHCHHCO / 32 ??? (2)副反應(yīng)： QOnHCHnHn C Om o lkJOHCOHCOm o lkJOHOHHCHCOm o lkJOHCHHCOm o lkJOHO C HCHHCOn ????????????????????2222229422422332)(2//// 高壓法合成流程圖如圖 11 圖 11高壓法合成甲醇生產(chǎn)流程圖 高壓法合成甲醇流程示意圖入圖 12 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 低壓法合成甲醇流程如圖 13 放空粗甲醇脫碳工段 脫硫工段176。在通常情況下，容易發(fā)生甲醇深度氧化生成二氧化碳和水。隨著石油工業(yè)的不斷發(fā)展和蒸汽透平技術(shù)的應(yīng)用，在生產(chǎn)甲醇上也有廣闊的應(yīng)用空間。 （ 2）中壓法 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，目前已建成的投產(chǎn)的裝置有日產(chǎn)超過 5000 噸的。 一氧化碳和氫氣為原料合成甲醇的方法有高壓、中壓和低壓法。這中“深林化學(xué)”的甲醇含有丙酮或其他雜質(zhì)，要除去這些雜質(zhì)比較困難。歐美國家主要采用天然氣為原料生產(chǎn)甲醇，該工藝具備投資低、無污染的優(yōu)點(diǎn)，且無需過多考慮副 產(chǎn)物銷路。 甲醇化工已成為化工行業(yè)中的一個(gè)重要領(lǐng)域。甲醇是容易輸送的清潔燃料，可以單獨(dú)或者與汽油混合作為汽車燃料，用它作為汽油添加劑可以起到節(jié)約芳烴，提高辛烷值的作用，汽車制造業(yè)將成為好用甲醇的巨大部門；由甲醇轉(zhuǎn)化為汽油的研究成果，間接開辟了由媒轉(zhuǎn)化為汽車燃料的途徑。其中生產(chǎn)甲醛用的甲醇量約占甲醇總量的一半以上。同樣也難以從甲醇中清除雜質(zhì)，產(chǎn)品甲醇中總含有有機(jī)雜質(zhì)在 %以下。能與水、乙醇、乙醚、苯、丙酮和大多數(shù)有機(jī)溶劑相混溶，在汽油中溶解度更大。塔頂出來的蒸汽含有甲醇、水及多種以輕主分為主的少量有機(jī)雜質(zhì)，經(jīng)過冷凝器被冷卻水冷卻，絕大部分冷凝下來，送至塔內(nèi)回流，以輕組分為主的大部分有機(jī)雜質(zhì)經(jīng)塔頂液封槽后放空或回收作為燃料。甲醇的合成不論采用鋅鉻催化劑或童基催化劑，均受選擇性限制，且受合成條件壓力、溫度、合成氣等影響，在生產(chǎn)甲醇反應(yīng)的同時(shí)，還伴隨著一系列副反應(yīng)，其產(chǎn)品主要有甲醇及水、有機(jī)雜質(zhì)組成的混合液，故稱粗甲醇。由于低壓法生產(chǎn)壓力低 3，導(dǎo)致設(shè)備體積相當(dāng)龐大，不利于甲醇生產(chǎn)大型化，因此此法生產(chǎn)受阻 . 中壓法是在低壓法基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展而 來的 高壓法合成甲醇，一般使用鋅鉻催化劑，在 300℃到 400℃、 30MPａ高溫高壓下合成甲醇的工藝流程。目前工業(yè)上幾乎都是用一氧化碳、二氧化碳加壓催化劑合成甲醇。綜合這兩部分?jǐn)?shù)據(jù)可知： 2020 年我國共有甲醇生產(chǎn)企業(yè) 167家，產(chǎn)能合計(jì) 萬 t，產(chǎn)量 萬 t。 中國石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會提供的調(diào)研報(bào)告顯示， 2020 年，我國甲醇生產(chǎn)、消費(fèi)繼續(xù)同步增長。甲醇可開發(fā)出 100 多種高附加值化工產(chǎn)品，尤其深加工后作為一種新型清潔燃料和加入汽油摻燒，其發(fā)展前景越來越廣闊。 甲醇具有毒性，內(nèi)服 10ml 有失明危險(xiǎn)， 30ml 能致人死亡，空氣中允許含甲醇最高濃度為 。其蒸汽遇空氣混合物易爆炸，爆炸極限下限 6%— %。估算成本并采取安全環(huán)保措施。塔頂出來的蒸汽，經(jīng)過冷凝器被冷卻水冷卻，絕大部分冷凝下來送至塔內(nèi)回流，另一部分經(jīng)塔頂液封后放空或回收作為燃料。高壓法合成甲醇一般使用鋅鉻催化劑，在高溫高壓下合成甲醇。 年產(chǎn)量 1000 噸高壓法甲醇分離工段工藝設(shè)計(jì) 作 者 姓 名 xxx 專 業(yè) 化學(xué)工程與工藝 指導(dǎo)教師姓名 xxx 專業(yè)技術(shù)職務(wù) 講師 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 目 錄 目 錄 …………………………………………………………… Ⅰ 摘 要……………………………………………………………… 4 ABSTRACT……………………………………………………… 5 第一章 總論 …………………………………………………… 6 概述 ………………………………………………………………… 6 文獻(xiàn)綜述 …………………………………………………………… 7 甲醇簡介 ……………………………………………………… 7 甲醇工藝發(fā)展…………………………………………………… 9 甲醇工藝簡介………………………………………………… … 9 ……………………………………… 13 ……………………………………… 15 ……………………………… ……………… 16 ……………………………………………… 16 …………………………………………………… 16 、電、汽供應(yīng)情況……………………………………………… 17 給水、排水系統(tǒng)………………………………………………… 17 ………………………………………………………… 17 ………………………………………………………… 17 ………………………………………………………… 17 …………………… …………………………………………… 17 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 第二章 生產(chǎn)流程方案的確定 ……………………………… 19 …………………………………………………… 19 ……………………………………………………… 19 ……………………………………………… 19 ………………………………………………………… 19 第三章 工藝計(jì)算 …………………………………………… 19 ……………………………………………………… 19 ……… ……………………………………… 19 ………………………………………………………… 19 ………………………………………………………… 19 …………………………………………………… 22 第四章 主要設(shè)備工藝計(jì)算和設(shè)備選型 …………………… 25 ………………………………………………… 25 ………………………………………………………… 25 ………………………………………………………… 25 度控制………………………………………………………… 25 主要設(shè)備 (主精餾塔 )塔徑的工藝計(jì)算…………………… …… 25 理論塔板數(shù)計(jì)算………………………………………… …… 25 塔徑工藝計(jì)算………………………………………… ……… 28 水力學(xué)性能計(jì)算………………………………………… … … 30 塔體與裙座機(jī)械設(shè)計(jì)…………………………………………… 32 ………………………………………………………… 32 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 …………………………… … 33 設(shè)備載荷計(jì)算 ……………………………………………… 33 …………………………………………… 36 地震彎矩計(jì)算…………………………………………… …… 37 ……………………………………………… 39 塔體水壓試驗(yàn)和應(yīng)力校核…………………………………… 39 基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì) …………………………………………………… 40 地腳螺栓計(jì)算 ………………………………………………… 40 第五章 原材料、動力消耗定額及消耗量 … ……………… 33 原料消耗 ………………………………………………………… 42 動力消耗 ………………………………………………………… 42 第六章 經(jīng)濟(jì)分析與投資概算 ……………………………… 42 …………………………………………………………… 42 …………………………………………………………… 43 第七章 環(huán)境保護(hù) …………………………………………… 44 …………………………………………………………… 44 、安全、環(huán)保等說明………………………… ………… 44 第八章 設(shè)計(jì)心得與體會 ……………………………………… 44 參考文獻(xiàn) …………………………………………………………… 46 附 錄 ……………………………………………………………… 47 致 謝 ?????????????????????????????????? 48 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 摘 要 甲醇是重要的化工原料，廣泛用于有機(jī)合成、燃料、醫(yī)藥、涂料和國防等工業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)中有重要作用。中壓法是在低壓法基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展而來的 。精餾時(shí)粗甲醇先經(jīng)過預(yù)熱器加熱，進(jìn)入預(yù)塔精餾并通蒸汽。 根據(jù)物料及能量衡算計(jì)算所需的主設(shè)備 (主精餾 塔 )尺寸，并對輔助設(shè)備進(jìn)行設(shè)備選型。熔點(diǎn)－ ℃，沸點(diǎn) ℃，閃點(diǎn) ℃，自燃點(diǎn) 47℃，相對密度(20℃ /4℃ )。同樣也難以從甲醇中清除雜質(zhì)，產(chǎn)品甲醇中總含有有機(jī)雜質(zhì)在 %以下。其中生產(chǎn)甲醛用的甲醇量約占甲醇總量 的一半以上。今后甲醇的發(fā)展速度更為迅速。在這 25 個(gè)項(xiàng)目中，有的是 2020 年建成投產(chǎn)或者完成技術(shù)改造的，由于投產(chǎn)時(shí)間較晚，實(shí)際產(chǎn)量不大；有的是因?yàn)榧夹g(shù)等方面的原因?qū)е麻_工率不足，產(chǎn)量較低。 生產(chǎn)甲醇的方法有許多中，早期用的木材或木素質(zhì)制甲醇的方法，今天在化山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 學(xué)工業(yè)上已被淘汰。低壓法，采用銅基系高活性催化劑，可在低壓 5MPａ下將 CO2+H2 合成氣或含有 CO2 的 CO+H2 合成氣進(jìn)行合成。一般是用精餾法分離合成的粗甲醇。精餾時(shí)粗甲醇先經(jīng)過預(yù)熱器加熱，并通入冷凝水和氫氧化鈉溶液，進(jìn)預(yù)精餾塔并在塔底通入蒸汽。其蒸汽遇空氣混合物易爆炸，爆炸極限下限 6%— %。 甲醇易于吸收水蒸氣、二氧化碳和某些其他雜質(zhì)，因此只有用特殊的方法才能制得完全無水的甲醇。 2. 甲醇酸用途 甲醇是多種有機(jī)產(chǎn)品的基本原料、優(yōu)質(zhì)燃料和重要溶劑，主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多種有機(jī)產(chǎn)品并廣泛用于燃料、醫(yī)藥、涂料和國防行業(yè)等。甲醇是較好的人工合成蛋白原料，蛋白轉(zhuǎn)化率較高，發(fā)展速度快，無毒性，價(jià)格便宜；目前，世界上已有年產(chǎn) 10萬噸甲醇制蛋白的工業(yè)裝置在運(yùn)行，年產(chǎn) 30 萬噸的裝置已經(jīng)設(shè)計(jì)。特別是，近年來的 C1 化學(xué)工業(yè)發(fā)展，甲醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、乙酸乙烯、乙酐、甲酸甲酯和氧分解性能好的甲醇樹脂等產(chǎn)品，正在研究開發(fā)和工業(yè)化中。 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 甲醇工藝發(fā)展 甲醇生產(chǎn)工藝有兩種，即煤氣化工藝和天然氣制甲醇工藝。用 60100g 的木材干餾只能獲得大約 1Kg 甲醇， 1立方米的白樺木只能制得 56g 甲醇， 1 立方米的針葉樹木只能得到 23kg 甲醇。生產(chǎn)甲醇的原料有合成 氣法（ CO+H2）方法和其它原料法。此法能大規(guī)模生產(chǎn)甲醇，因此在我國得以大力發(fā)展和應(yīng)用，其分離工藝也相當(dāng)簡便精巧，前景較為廣闊。低壓法成功的關(guān)鍵在于使用銅基催化劑，使甲醇反應(yīng)能在較低溫度下進(jìn)行。 用其他原料也可合成甲醇，其主要生產(chǎn)方法有： 甲烷氧化生成甲醇，反應(yīng) 進(jìn)行如下： 2 OHCHOCH 324 2?? 山東輕工業(yè)學(xué)院 2020 屆本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 這是將便宜原料轉(zhuǎn)化為貴重甲醇的最簡單方法。 合成甲醇的化學(xué)反應(yīng)有以下化學(xué)式： 用氫氣和一氧化碳在催化劑作用下合成甲醇工業(yè)生產(chǎn)甲醇的 主要方法。176。經(jīng)反應(yīng)后的高溫氣體進(jìn)入熱交換器與冷原料氣混熱后，進(jìn)一步在冷卻器中冷卻，然后在分離器中分離出液態(tài)粗甲醇。精餾時(shí)采用的是雙精餾塔，分為預(yù)精餾塔和主精餾塔。生產(chǎn)冷凝的粗甲醇進(jìn)入精餾裝置。 精甲醇的質(zhì)量要求，各國都對其制定了標(biāo)準(zhǔn)。 90 年代以來甲醇工業(yè)發(fā)展很快。 2020 年，我國甲醇產(chǎn)能只有 348萬 t，表觀消費(fèi)量為 萬 t。國家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)顯示， 2020 年國內(nèi)共有甲醇生產(chǎn)企業(yè) 142家，產(chǎn)能合計(jì)為 1036 萬 t，產(chǎn)量為 萬 t。 2020 年，我國進(jìn)口甲醇 萬 t，出口 19 萬 t，凈進(jìn)口量 94 萬 t，表觀消費(fèi)量 萬 t，甲醇消費(fèi)同比增長 45%。產(chǎn)能在 10萬噸左右的只有中石化集團(tuán)的四川維綸廠、大慶油田甲醇廠、上海焦化公司、榆林天然氣化工公司、長慶油田中國天然