【正文】 體甲醇減壓至 ～ 后送入粗甲醇中間槽。 關(guān)于冷激分布器的設(shè)計，前文已經(jīng)詳述，這里不再重述，僅對魚鱗式徑向流分布器的設(shè)計作一簡要介紹。 該類型合成塔的主要優(yōu)點：均溫操作，減少了對催化劑的熱應(yīng)力，從而提高了它的使用壽命；單位體積催化劑床層的傳熱面積相對較大，床層溫差變化小，操作較平穩(wěn)。 列管式等溫反應(yīng)器 列管式等溫反應(yīng)器的優(yōu)點是溫度易于控制，單程轉(zhuǎn)化率高，循環(huán)氣量小，能量利用較經(jīng)濟，反應(yīng)器生產(chǎn)能力大，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊。 冷激分布器的關(guān)鍵技術(shù)： （ 1）混合空間的設(shè)計。以下介紹低壓法合成甲醇所采用的冷激式和列管式兩種反應(yīng)器。比較常用又冷激式、列管等溫式以及冷管反應(yīng)器。 ~39。 、甲醇汽油發(fā)展前景 由于目前經(jīng)濟大發(fā)展及汽車保有量的增加，我國汽柴油的供應(yīng)已出現(xiàn)嚴重短缺。比前 5年的年均增長率提高 10%。 考慮到近幾年來，我國甲醇出口呈逐年增長趨勢， “ 十一五 ” 期間，如果化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 國內(nèi)甲醇行業(yè)出現(xiàn)過剩苗頭，則可以考慮鼓勵企業(yè)出口 甲醇。 “ 十一五 ” 甲醇供需情況預(yù)測 根據(jù)上面的統(tǒng)計， “ 十一五 ” 期間，我國將至少新增甲醇產(chǎn)能 1200 萬噸 /年，若其余 7個擬建項目能夠順利投產(chǎn)，則還要增加 670 萬噸 /年的甲醇產(chǎn)能。目前，我國共有 6個甲醇制烯烴在建和擬建項目，烯烴產(chǎn)能合計為 325 萬噸 /年，共計消耗甲醇 996 萬噸 /年。繼上海市二甲醚公交車投入試運行之后，北京、武漢等地也有意引進二甲醚公交車進行試運行。按生產(chǎn) 1噸醋酸需要 噸甲醇計算，則需要消耗甲醇 227 萬～ 360 萬噸。氯乙酸、醋酸纖維、醋酐行業(yè)對于醋酸的需求量也會有不同程度的增長。其它產(chǎn)品，如烏洛托品、多元醇等對于甲醛的需求量也會有不同程度的增長。甲醇主要下游產(chǎn)品需求分析如下： 甲醛：甲醛是甲醇的主要下游產(chǎn)品， 2020 年甲醛消費約占甲醇總消費量的45%。 2020 年，我國進口甲醇 萬噸，出口 19 萬噸，凈進口量 94 萬噸，表觀消費量 萬噸，甲醇消費同比增長 45%。目前，我國甲醇消費主要集中在甲醛、醋酸、醇醚等領(lǐng)域?；ご髮W(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 前 言 生產(chǎn)甲醇的方法有多種 ,早期用木材或木質(zhì)素干餾法制甲醇的方法 ,今天在工業(yè)上已經(jīng)被淘汰了 .氯甲烷水解法也可以生產(chǎn)甲醇 ,但因水解法價格昂貴 ,沒有得到工業(yè)上的應(yīng)用 .甲烷部分氧化法可以生產(chǎn)甲醇 ,這種制甲醇的方法工藝流程簡單 ,建設(shè)投資節(jié)省 ,但是 ,這種氧化過程不易控制 ,常因深度氧化生成碳的氧化物和水 .而使原料和產(chǎn)品受到很大損失 .因此甲烷部分氧化法制甲醇的方法仍未實現(xiàn)工業(yè)化 .但它具有上述優(yōu)點 ,國外在這方面的研究 — 直沒有中斷 .應(yīng)該是一個很有工業(yè)前途的制取甲醇的方法 。 中國石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會提供的調(diào)研報告顯示， 2020 年，我國甲醇生產(chǎn)、消費繼續(xù)同步增長。由此可見， 2020 年國內(nèi)甲醇 供應(yīng)存在著一定的缺口，需要進口來彌補。根據(jù)全國甲醛行業(yè)協(xié)作組提供的數(shù)據(jù)顯示， 2020 年我國甲醛產(chǎn)能為 萬噸，產(chǎn)量為 萬噸。 據(jù)全國甲醛行業(yè)協(xié)作組預(yù)測，截至 2020 年，我國將新增甲醛 產(chǎn)能約 200 萬噸 /年，總產(chǎn)能將達到約 1400 萬噸 /年，產(chǎn)量約 1000 萬噸 /年。醋酸乙烯與乙烯共聚樹脂也有巨大的市場。 醇醚燃料和甲醇制烯烴：發(fā)展醇醚燃料有利于緩解我國石油供需矛 盾，是近期替代能源工作的重點。根據(jù)全國醇醚協(xié)會統(tǒng)計， “ 十一五 ” 期間在建的二甲醚項目共有 14 個，產(chǎn)能合計 419 萬噸 /年。但是由于這些甲醇制烯烴項目自身都配套有甲醇生產(chǎn)裝置，所以不會外購甲醇，對我國的甲醇市場需求不會產(chǎn) 生影響。2020 年，我國甲醇產(chǎn)能將達到 2542 萬～ 3212 萬噸。假設(shè)到時候國際甲醇市場形勢良好，我國甲醇出口比較順利，出口量增長幅度也比較大，那么我國甲醇供需也會基本平衡或稍有過剩。增長速度加快的原因，除去常規(guī)的甲醛 、醋酸、 MTBE 等行業(yè)需求穩(wěn)步增加外，呼聲高漲的甲醇燃料行業(yè)應(yīng)該是需求增長的主要動力。國家為緩解石油資源的短缺狀況曾提出乙醇的使用，并在黑龍江、吉林、河南、遼寧、安徽全部地區(qū)及河北、山東、江蘇、湖北 4 省部分地區(qū)進行封閉使用。 ?+ V。 、 工藝對甲醇合成反映器的要求 ① 甲醇合成是放熱反應(yīng)，因此，合成反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)應(yīng)能保證在反應(yīng)過程中及時將反應(yīng)放出的熱量移出，以保持反映溫度盡量接近理想溫度分布。 冷激式絕熱反應(yīng)器 這類反應(yīng)器把反應(yīng)床層分為若干絕熱段，段間直接加入冷的原料氣使反應(yīng)氣冷卻，故稱之為冷激式絕熱反應(yīng)器。衡 量冷熱氣體的混合均勻度的指標是混合因子，影響混合因子的因素主要有混合空間的大小、形狀及冷熱氣體的流速等。 列管式等溫甲醇合成反應(yīng)器如圖三。 主要缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工制造困難，焊點較多，易泄漏；由于冷管束的存在，催化劑裝填均勻度難以保證；特別是使用未反應(yīng)氣作為冷卻介質(zhì)時，由于未反應(yīng)氣與催化劑床層的溫差較大，存在一定的 “ 冷壁效應(yīng) ” ，影響了催化劑的使用效率。 魚鱗式徑向流分布器的工作原理：首先利用不等徑小孔的不等距布置對氣體進行一次分布，其次是利用魚鱗式徑向流分布器上的切線孔來改變氣體進出催化劑筐的角度，對氣體進行二次分布，以提高氣體分布的均勻度。由甲醇分 離器出來的氣體，壓力降至 30MPa 左右，送循環(huán)壓縮機以補充壓力損失，使氣體循環(huán)使用。 合成塔頂尾氣經(jīng)轉(zhuǎn)化后含 CO2量稍高，在 壓縮機的二段后，將氣體送入 CO2吸收塔（ 23），用 K2CO3溶液吸收部分 CO2，使合成氣中 CO2保持在適宜值。此外，還含有二甲醚及可溶性氣體，稱為輕餾分。天然氣在銅基催化劑作用下，轉(zhuǎn)化為含CO、 CO H2 和惰性氣體的合成氣，轉(zhuǎn)化后的合成氣與未轉(zhuǎn)化的進料氣一起進入純氧自熱式轉(zhuǎn)化爐中，在約 和 960℃ 下，進一步轉(zhuǎn)化，得到甲醇合成氣。 Lurgi 公司的低壓法合成甲醇工藝的優(yōu)點是：（ 1）采用列管式等溫反應(yīng)器，管內(nèi)填充催化劑，水在管間沸騰，反應(yīng)熱以高壓蒸汽的形式被帶走，用于驅(qū)動透平壓縮機。感謝老師這幾個月來在學(xué)習(xí)上對我的關(guān)心和幫助，老師嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、敏銳的分析、開闊的視野、活躍的學(xué)術(shù)思想使我在學(xué)業(yè)上受益匪淺，勤奮的敬業(yè)精神更為我們樹立了榜樣，這也將是我以后治學(xué)為人立足的基點。 292+3 39。反應(yīng)器出口的粗甲醇氣體經(jīng)換熱、冷卻、使粗甲醇冷凝分離。是目前工業(yè)上廣泛采用的一種甲醇生產(chǎn)方法 。為防止惰性氣體的積累，把一部分循環(huán)氣放空。從壓縮機第三段出來的氣體不經(jīng)冷卻，與分離器出來的循環(huán)氣混合后，在循環(huán)壓縮機（ 9）中壓縮到稍高于 5MPa 的壓力，進入合成塔（ 10）。為防止反應(yīng)器被腐蝕，保護反應(yīng)器機械強度，一般采用耐腐蝕的特種不銹鋼（如 1Cr18Ni18Ti)加工制造。該類型塔的技術(shù)關(guān)鍵：一是 冷激分布器的設(shè)計；二是魚鱗式徑向流分布器的設(shè)計。該類型甲醇合成反應(yīng)器的主要結(jié)構(gòu)特點化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 是采用螺旋式冷管或 U 形冷管（目的是為了消除冷管的熱應(yīng)力）埋于催化劑床層中，通過管內(nèi)的冷卻介質(zhì)與管外的催化劑進行連續(xù)間接熱交換，以達到及時移出反應(yīng)熱的目的，冷卻介質(zhì)為鍋爐水或未反應(yīng)氣。 該類型塔的主要缺點：冷激氣的加入不可避免地 “ 沖稀 ” 了反應(yīng)氣中生成物的濃度，且因催化劑床層為全軸向床層，因此塔阻力較大。由于冷熱氣體為直接混合式傳熱，因此傳熱效率高，效果好；另一方面，由于該類型塔的塔內(nèi)移熱是通過加入的冷激氣量進行調(diào)節(jié)的，因此它的適應(yīng)性特別強，可以根據(jù)塔內(nèi)各段催化劑床層的反應(yīng)情況來決定加入冷激氣的多少，操控手段較為靈活，操作穩(wěn)定可靠。 ⑥ 便于操作控制和工藝參數(shù)調(diào)節(jié) 、 合成反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)與材質(zhì) 甲醇合成反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)形式較多，根據(jù)反應(yīng)熱移出方式不同，可分為絕熱式和等溫式兩大類；按照冷卻方式不同，可分為直接冷卻的冷激式和 間接冷卻的列管式兩大類?？偟内厔菔窍虼純糁蹈撸碑a(chǎn)品中壓蒸汽，投資省、操作靈活、方便的方向發(fā)展。 甲醇合成 的兩個基本反應(yīng)： 化工商務(wù)網(wǎng) % s! G4 }39。國內(nèi)甲醇生產(chǎn)企業(yè)若要在競爭中保持不敗 ，或在甲醇行業(yè)中有立足之地，就必須認清競爭的內(nèi)外部環(huán)境和自身的優(yōu)勢、劣勢，制定合理的發(fā)展戰(zhàn)略和競爭戰(zhàn)略。進入 2020 年在國內(nèi)經(jīng)濟形勢大好、甲醇需求增長以及國內(nèi)外甲醇市場價格暴漲的影響， 2020年 112月國內(nèi)甲醇的表觀消費量達到了 856萬噸，同比 2020年相比增長了 %。如果甲醇汽油、二甲醚相關(guān)標準和政策無法頒布或出臺時間較晚，甲醇燃料市場需求將會受到很大限制，屆時我國甲醇需求量將只有 1800 萬噸，甚至更少。 綜上所述，預(yù)計 2020 年我國甲醇需求量約為 1800 萬～ 2100 萬噸。預(yù)計 “ 十一五 ” 期間甲醇制烯烴將會有一定的發(fā)展空間。由于二甲醚生產(chǎn)技術(shù)國產(chǎn)化程度較高，預(yù)計 “ 十一五 ”期間發(fā)展空間較大。若開工率按 85%計，屆時羰基法醋酸產(chǎn)量將達到 378 萬～ 600 萬噸。另外，醋酸化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 酯類替代苯類作溶劑，有利于環(huán)境保護，將在涂料等行業(yè)中有發(fā)展空間。中國化工、云天化等廠家都在新建或改擴建 POM 裝置，隨著這些裝置的投產(chǎn)，甲醛消費量也會同步增加。 近年來，煤化工國產(chǎn)化技術(shù)裝備相繼取得突破，醇醚燃料、甲醇制烯烴等新興煤 化工產(chǎn)業(yè)方興未艾，再加上甲醛、醋酸等傳統(tǒng)下游產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，我國甲醇需求量不斷提高。綜合這兩部分數(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 萬噸，產(chǎn)量 萬噸。從 2020年至 2020 年的 5年間，我國甲醇產(chǎn)能年均增長率為 %，表觀消費量年均增長率為 %。 化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 第 1 章 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 近年來，中國甲醇市場非常火爆：甲醇價格持續(xù)高位，甲醇生產(chǎn)裝置開工率不斷提高，各地甲醇新建項目陸續(xù)開工。據(jù)了解，石化協(xié)會收集了兩部分數(shù)據(jù)：一是國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)。 據(jù)統(tǒng)計， “ 十一五 ” 期間我國新建、擬建甲醇項目共 42 個（不包括二甲醚、甲醇制烯烴生產(chǎn)企業(yè)自身配套的甲醇生產(chǎn)裝置）。 2020 年甲醛生產(chǎn)消耗甲醇 301 萬噸， 2020 年增加到381 萬噸。按生產(chǎn) 1 噸甲醛需要 噸甲醇計算，屆時甲醛生產(chǎn)大約需要消耗甲醇 470 萬噸。預(yù)計 2020 年，醋酸市場需求約 500 萬噸。如果甲醇汽油標準能夠在 2020 年制定完畢，而且國家允許甲醇汽車上市，同時加油站等配套系統(tǒng)能夠得到完善，則預(yù)計 2020 年我國 M85～ M100 的甲醇汽車將達到 1 萬輛左右，按每輛汽車每年消耗 20噸甲醇計算，則共需要消耗甲醇 20 萬噸。其中配套有甲醇的項目產(chǎn)能合計 90 萬噸 /年；需要外購甲醇的項目產(chǎn)能合計 329 萬噸 /年。 作為燃料添加劑的 MTBE，由于市場需求比較穩(wěn)定， “ 十一五 ” 期間對于甲醇的需求量不會有大幅度的增長。若開工率按 70%計算，屆時產(chǎn)量將達到 1780萬～ 2248萬噸；若開工率按 80%計算，產(chǎn)量將達到 2033萬～ 2570萬噸。若甲醇出口不順利或增長幅度不大，屆時國內(nèi)甲醇將明顯過剩。 目前我國有甲醇生產(chǎn)企業(yè) 200 多家，主要集中在幾個較大的生產(chǎn)企業(yè)，其產(chǎn)能均在 10萬噸 /年左右， 2020 年我國甲醇總產(chǎn)能約為 650 萬 t/a，裝置開工率為%。但是，由于 3. 3 噸糧食才能生產(chǎn) 1噸乙醇，成本很高，而且我國糧食并不富裕，糧食安全線 4. 7 億噸。 l2 J2 C CO＋ 2H2＝ CH3OH＋ kJ/mol（常壓 25 ℃） 提供最新化工產(chǎn)品 CO2＋ 3H2＝ CH3OH＋ H2O＋ kJ/mol；（常壓 25 ℃） 從上式可以看出，甲醇合成反應(yīng)是一個可逆的強放熱反應(yīng)過程。 ② 甲醇合成是在催化劑作用下進行，生產(chǎn)能力與催化劑的裝填量成正比例關(guān)系，所以要充分利用合成塔的容積，盡量多裝催化劑，以提高設(shè)備的生產(chǎn)能力。冷激式絕熱甲醇合成反應(yīng)器如圖二。 化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 （ 2）噴嘴的設(shè)計。該類型甲醇合成反應(yīng)器的主要結(jié)構(gòu)形式類似于列管式換熱器，通常有管內(nèi)裝催化劑、管外為鍋爐水，以及管外裝催化劑、管內(nèi)走水兩種結(jié)構(gòu)形式，另外還有一種使用雙套管的 甲醇合成反應(yīng)器（該塔