【正文】 經(jīng)濟效益分析僅為估算，其中的參數(shù) 選用 是 2021 年的標準， 可能不準確， 但借此可大致能略顯“生產(chǎn)甲醇產(chǎn)品”不僅具有一定的社會效益，經(jīng)濟效益也是較大的。 年銷售總收入 年產(chǎn)銷甲醇 30 萬噸，每噸售價 1950 元，年總銷售收入為 58500 萬元。 本次設計能夠順利完成離不開 化工系“設計指導小組”對我的幫助和 張德拉等老師 對我 的 悉 心 指導 ,借 此 表達我的 衷心感謝 ！同時我還要衷心的感謝 四年來艱辛培育我們、給我們知識和智慧的“材料與化工學院”特別是“材料工程系”的全體老師！衷心的感謝四年來不離不棄、相互幫助和關照的同窗好友。 通過該課題的設計訓練，讓我基本 掌握化工通用工程設計的基本程序和方法，為承擔全程的化工工程設計打下良好 的基礎；學會 了 全面思考問題， 達到了鞏固、擴展以及綜合運用所學知識解決實際問題的目的。 國際市場價格情況：目前美國甲醇價格已達 296 美元／噸（的合人民幣 2448 元／噸）；歐洲甲醇價格已達 250 美 元／噸（約合人民幣 2068 元／噸）；亞洲甲醇價格在 230— 240 美元／噸 (CFR 亞洲 )之間（約合人民幣 19021985 元 /噸）。由于廢水中 COD 濃度高時厭氧法反應效果好，所以進水基本不加稀釋，而在處理后根據(jù)分析加水稀釋排放。 （ 3）氣化工段氣液分離出來的含煤水。生產(chǎn)過程中主要工藝參數(shù)，工藝過程控制，工藝流程圖等集中在 各個工作站由 DCS 系統(tǒng)顯示和控制，次要的參數(shù)及設定值，不需經(jīng)常調整的參數(shù)，可采用就地顯示和調節(jié)。 高壓管路的設計 高壓管路在設計時要注意管道材料的選擇，管道與管道之間的連接形式，儀表的安裝，雙閥的設置，以及中、低壓管道系統(tǒng)的連接等。 采用流程式布置， 甲醇膨脹槽和壓縮機放在最底層，把甲醇分離器放在第二層，甲醇水冷器安裝在第三層，入塔換熱器安裝在最高層。 常壓塔 在常壓塔精餾過程中，一般對塔頂壓力的要求都不高，因此不比設置壓力控制系統(tǒng)，可在冷凝器或回流罐上設置一段連通大氣的管道來平 衡壓力，以保持塔內壓力接年產(chǎn) 30 萬噸甲醇生產(chǎn)車間工藝初步設計 27 近于環(huán)境壓力 。 該離心壓縮機 是在引進技術的基礎上，采用自行開發(fā)的多項科研成果研制完成的。 折流板的設計 折流板為弓形， h=3/4 1000=750mm，折流板間距取 1500mm；最小厚度為 10mm。 管板的確定 管板直徑 4600，厚度 100mm，管板通過焊接在筒體和封頭之間。 實際制造中取厚度和筒體相同 即 75mm，所以封頭為 DN4600 75。 水冷器入口氣體顯熱的確定 水冷器入口氣體的顯熱 =入塔氣換熱器出口加熱氣體的顯熱，即 108kJ/h 水冷器出口氣體顯熱的確定 表 21水冷器出口氣體各組分熱容和熱量 氣體 CH3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4 熱容 kJ/（ ） 氣量 kmol /h 熱量 kJ/（ ） 合計： 水冷器出口氣體顯熱 kJ/（ ）；出口溫度 40℃， 出口氣體顯熱 = ＝ 108 kJ/h 出水冷器的粗甲醇液體熱量的確定 表 22粗甲醇中液體組分氣化熱和液體熱容 組分 （ CH3O） 2 C4H9OH C18H18 H2O CH3OH 年產(chǎn) 30 萬噸甲醇生產(chǎn)車間工藝初步設計 21 氣化熱 KJ/kg 液體比熱容 KJ/(kg.℃ ) 表 23出塔氣在水冷器中冷凝放熱量 組分 （ CH3O） 2 C4H9OH C18H18 H2O CH3OH 冷凝量 kg /h 39060 放熱量 KJ/h 合計：水 冷器中冷凝放熱量為 107KJ/h 表 24粗甲醇中各組分液體顯熱 組分 （ CH3O） 2 C4H9OH C18H18 H2O CH3OH 液體比熱容 KJ/(kg.℃ ) 熱量 KJ/（ h .℃） 合計：粗甲醇 中各組分液體顯熱 = KJ/（ h .℃），粗甲醇溫度 40℃ 即 ， ＝ 107KJ/h 水冷器冷卻水吸熱的確定 由水冷器熱平衡方程可得 Q5 = Q1+Q2－ Q3－ Q4 即 Q5 = 108+ 107－ 107－ 108= 107 KJ/h 冷卻水用量的確定 入口冷卻水溫度 20℃，出口冷卻水溫度 35℃，平均比熱容 KJ/(kg.℃ ) )2035( 7?? ?= 105 kg/h 即 907t/h 流程中并用了兩個相同的水冷器，所以每個水冷器用水量為 ，吸收熱量為 107 KJ/h，既 107 w 。 534 粗甲醇中氣體溶解量查表 5Mpa、 40℃時，每一噸粗甲醇中溶解其他組成如下表： 表 3 每 噸粗甲醇中合成氣溶解情況 氣體 H2 CO CO2 N2 Ar CH4 溶解量（ m3/t 粗甲醇） CO= = m3/h 即 CO2 = = N2 = =Ar = = CH4 = = m3/h 即 粗甲醇中甲醇擴散損失 則粗甲醇中的溶解氣體量為： H2 = = m3/h 即 年產(chǎn) 30 萬噸甲醇生產(chǎn)車間工藝初步設計 12 40℃時 ,液體甲醇中釋放的溶解氣中 ,每立方米含有 37014g的甲醇 ,假設減壓后液相中除二甲醚外 ,其他氣體全部釋放出，則甲醇擴散損失 G =（ +++++） =即 kmol/h， m3/h 合成反應中各氣體的消耗和生成情況 表 4 弛放氣組成 氣體 CH3OH H2 CO CO2 N2 Ar CH4 組成 % % % % % % % 表 5 合成反應中消耗原料情況 消耗項 單位 消耗原料氣組分 CO CO2 H2 N2 Ar 反應（ 1） m3/h 反應（ 3） m3/h 反應（ 4） m3/h 反應（ 5） m3/h 反應（ 6） m3/h 反應 （ 7） m3/h （ ） 注：括號內的為生成量；反應（ 1）項不包括擴散甲醇和弛放氣中甲醇消耗的原料氣量 表 6 合成反應中生成物情況 生成項 單位 生成物組分 CH4 CH3OH （ CH3O） 2 C4H9OH C18H18 H2O 反應（ 1） m3/h 反應（ 3） m3/h 反應（ 4） m3/h 反應（ 5） m3/h 反應 （ 6） m3/h 反應（ 7） m3/h 年產(chǎn) 30 萬噸甲醇生產(chǎn)車間工藝初步設計 13 表 7 其他情況原料氣消耗 消耗項 單位 消耗原料氣組分 CO CO2 H2 N2 Ar CH4 粗甲醇中溶解 m3/h 擴散的甲醇 m3/h 弛放氣 m3/h % G % G % G % G % G % G 馳放氣中甲醇 m3/h % G % G 注 ： G 為馳放氣的量， m3/h。 52 精餾工段 工廠設計為年產(chǎn)精甲醇 30 萬噸，開工時間為每年 330 天，采用連續(xù)操作，則每小時精甲醇的產(chǎn)量為 噸，即 t/h。 （ 3） 由常壓精餾塔 底部排出的精餾殘液經(jīng)廢水冷卻器冷卻至 40℃后，由廢水泵送到生化處理裝置。 323 甲醇精餾工藝流程 工藝流程簡圖： （？） 工藝流程 簡述： 天然氣脫硫 天然氣變 為 合 成氣 甲醇合成 甲醇精餾 年產(chǎn) 30 萬噸甲醇生產(chǎn)車間工藝初步設計 8 來自甲醇合成裝置的粗 甲醇（ 40℃， ），通過預塔進料泵 ，經(jīng)粗甲醇預熱器加熱至 65℃，進入預精餾塔，預塔再沸器 用 的低壓蒸汽加熱，低沸點的雜質如二甲醚等 從塔頂排出，冷卻分離出水后作為燃料；回收的甲醇液通過預塔回流泵作為該塔回流液。 然后合成氣經(jīng)熱量吸收后，被壓縮 到 ， 加熱 為 225℃ 后輸入 固定管板列管合成塔 反應 ， 合成塔出口甲醇濃度為 — 4%。 為了 更好地 滿足經(jīng)濟發(fā)展對甲醇 產(chǎn)品 的需求 ，較好的利用天然氣資源， 選擇“ 甲醇 生產(chǎn)工藝設計”作為畢業(yè)設計課題，目的在于 通過對該課題的設計， 掌握和熟悉甲醇生產(chǎn)過程 各環(huán)節(jié) ，更好地 開展 甲醇生產(chǎn) 方法研究和 開發(fā) 甲醇生產(chǎn)工藝，為 資源利用、 產(chǎn)品 優(yōu)化探索新途徑。 50年 代 末 在吉林、蘭州和太原等地建成了以煤或焦炭為原料來生產(chǎn)甲醇的裝置。 1923 年德國 BASF 公司 率先 用合成氣在高壓下實現(xiàn)甲醇的工業(yè)化生產(chǎn)，直 至 1965年 ， 其期間 這種高壓法工藝是合成甲醇的唯一方法。 要求： 設計繪圖：圖形、圖標、圖幅符合《機 械制圖標準》要求。 6 生產(chǎn)廠址： 洋浦 工業(yè)開發(fā)區(qū) 7 當場天候 溫度： 最高 40℃ ， 最低 8℃ ， 平均 18— 25℃ （三）設計任務 1．甲醇 （工業(yè)一級） 生產(chǎn)方法 確定 、工藝流程設計與論證 2．技術 指標、工藝 參數(shù)和操作條件確定 與說明 3．工藝計算 —— 物料衡算、 熱量衡算 （應用 SI 制） 4． 生產(chǎn) 設備設計計算 與 選型。 1. 查閱文獻，完成開題報告 3周 （ — ） 2. 文獻檢索、資料查閱 3周 （ — ） 3. 甲醇生產(chǎn)工藝流程設計選擇與論證 2周 （ — ） 2周 （ — ） 5. 定型設備的選擇與非定型設備的設計計算 2 周 （ — ） 6． 甲醇生產(chǎn)車間設備布置 2 周 （ — ） 7. 設計繪圖 1 周 （ — ） 年產(chǎn) 30 萬噸甲醇生產(chǎn)車間工藝初步設計 5 8. 環(huán)保設計、 經(jīng)濟效應 估算、設計評析 3 天 （ — ） 9. 編寫設計說明書、核對校正、檢查 1周 （ — ） 準備 2 天 （ — ） 二、概述 [1] 甲醇，分子式 CH3OH，又名木醇或木精， 純品 為 無 色 透明 略帶乙醇香氣的揮發(fā)性液體 ， 粗品刺鼻難聞 。 1971 年德國的 Lurgi 公司相繼開發(fā)了適用于天然氣 — 渣油為原料的低 壓法工藝。 1995 年 12 月，由化工部第八年產(chǎn) 30 萬噸甲醇生產(chǎn)車間工藝初步設計 6 設計院和上?；ぴO計院聯(lián)合設計的 200千噸／年甲醇生產(chǎn)裝置在上海太平洋化工公司順利投產(chǎn)，標志著我國甲醇生產(chǎn)技術向大型化和國產(chǎn)化邁出了新的一步。本設計遵循：“ 符合國情 、技術先進、 經(jīng)濟環(huán)保 ” 的原則， 在綜合分析諸多 甲醇生產(chǎn)方法的基礎上， 采用 “以 天然氣為原料 ，經(jīng)脫硫 二段轉化 合成氣 ， 在低壓下 、 固定管板 列管合成塔中 合成甲醇 ”的技術路線 ；精 甲醇 的生產(chǎn) 采用 ：“ 三塔精餾工藝 ”。合成氣于分離甲醇后循環(huán)使用。常壓塔 再沸器 以加壓精餾塔塔頂出來的甲醇氣作為熱源。 五 、 物料衡算 51 工藝技術參數(shù) 511 合成工段的工藝參數(shù) [2][3] 參閱某化學工程公司的甲醇合成廠的工藝參數(shù)資料。則入預精餾塔的粗甲醇中甲醇量 / =。 kmol/h G2= G3+G4 =。 由公式 Q = kA△ Tm 得 A = Q/（ K△ Tm） = 108 /（ 300 36） =（ ㎡ ） 催化劑用量的確定 入塔氣空速 12021h1 ，入 塔 氣量 ，所以催化劑體積為（ m3） 傳熱管數(shù)的確定 傳熱管選用Ф 32 ，長度 12021mm 的鋼管，材質為 00Cr18Ni5Mo3Si2 鋼。 人孔選用標準圓形公稱直徑 DN450mm 的人孔。 管子的排列方式，管間距的確定 設計采用正三角 形 排列，取管間距為 a=32mm 。 支座 選用型號 JB/471292 鞍座