【正文】 甲醛的甲醇用量隨年份成增長趨勢，而MTBE 的需求量則逐年降低。精餾多數(shù)采用二塔, 有時也用三塔精餾,與蒸汽系統(tǒng)設置統(tǒng)一考慮。L u rgi 工藝的精餾采用三塔精餾或三塔精餾后再串一個回收塔。合成壓力5. 0～ 10. 0M Pa, 根據(jù)裝置能力優(yōu)化。甲醇合成廢熱用于產(chǎn)生3. 5～ 4. 0M Pa 中壓蒸汽, 中壓蒸汽可作為工藝蒸汽, 或過熱后用于透平驅動蒸汽。合成塔: 伍德公司采用改進的氣冷激式菱形反應器、等溫合成塔、冷管式合成塔。3 塔精餾, 甲醇回收率為99% , 噸甲醇耗0. 47 噸低壓蒸汽。我國以煤為原料合成甲醇技術主要有: 固定床氣化(包括L u rgi 爐、恩德爐和間歇式氣化爐)、流化床氣化(灰熔聚氣化)、氣流床氣化爐, 近幾年引進的Texaco 水煤漿氣化和Shell 粉煤氣化, 其中Texaco的氣化引進較早, 使用的經(jīng)驗較多, 國產(chǎn)化率高, 投資較省。目前國際上, 生產(chǎn)甲醇的原料以天然氣為主約占90% , 以煤為原料只占2%。⑤采用節(jié)能技術, 如氫回收技術、預轉化、工藝冷凝液飽和技術、燃燒空氣預熱技術等, 降低甲醇消耗。5） 液相合成工藝傳統(tǒng)甲醇合成采用氣相工藝，不足之處是原料單程轉化率低，合成氣凈化成本高，能耗高。中壓法：( Mpa)隨著甲醇工業(yè)的大型化，如采用低壓法勢必導致工藝管道和設備較大，因此在低壓法的基礎上適當提高合成壓力，即發(fā)展成為中壓法。這類液相介質有如三甲苯，液體石蠟和正十六烷等。當該催化劑與第Ⅵ族金屬的羰基絡合物混合使用時，能得到更好的效果，他能激活CO，并有較好的耐硫性，當合成氣中還有1670106的H2S時，其甲醇產(chǎn)率仍達33%。這項新工藝仍處在研究之中，尚未投入工業(yè)生產(chǎn)，還有許多技術問題需要解決和完善。以甲醇為中間體的煤基化學品深加工產(chǎn)業(yè)：從甲醇出發(fā)生產(chǎn)煤基化學品是未來C1化工發(fā)展的重要方向。 本設計的主要方法及原理 造氣工段：使用二步法造氣 CH4+H2O(氣)→CO+ kJ/mol CH4+O2→CO2+2H2+ kJ/mol CH4+O2→CO+2H2+ kJ/mol CH4+2O2→CO2+2H2O+ kJ/mol合成工段5MPa下銅基催化劑作用下發(fā)生一系列反應 主反應 ： CO+2H2→CH3OH+ kJ/kmol副反應： 2CO+4H2→(CH3O)2+H2O+ kJ/kmol CO+3H2→CH4+ H2O+ kJ/kmol 4CO+8H2→C4H9OH+3H2O+ kJ/kmol(A) CO+H2→CO + kJ/kmol除（A）外，副反應的發(fā)生，都增大了CO的消耗量，降低了產(chǎn)率，故應盡量減少副反應。忽略原料氣帶入份，根據(jù)②、③、④得反應⑤生成的水的量為：= kmol/h， kmol/h， Nm3/h。 表26 甲醇生產(chǎn)入塔氣流量及組成　單位：Nm3/h組分COCO2H2N2CH4ArCH3OHH2O合計流量：Nm3/h組成(V)%100又由G出塔= G循環(huán)氣G消耗＋G生成據(jù)表22得表27。軟水加入量為精甲醇的20%計，則需補加軟水： %(18%)= kg/h據(jù)以上計算列表213。塔頂： 塔釜：B. 常壓塔。 表217 5MPa，220℃下出塔氣除(CH3OH)熱容組分COCO2H2N2ArCH4C4H9OH(CH3)2OH2O合計流量：Nm3比熱：kJ/kmol℃/熱量：kJ/℃查得250℃ kJ/kmol， Nm3。塔底含醇1%，可近似為純水，105℃， kg/m3。根椐經(jīng)驗，取清液層高度hc=，本設計選用單溢流弓形降液管，不設進口堰。3霧沫夾帶。則出口管徑：d3== m取出口管徑d3=90 mm。但是由于時間短、工藝復雜，加上首次進行這樣的大型設計，經(jīng)驗不足且水平有限，在本次設計中，缺點、錯誤在所難免，敬請各位老師指正。其特點為① 床層溫度平穩(wěn)② 能準確，靈敏的控制反應溫度③ 以較高位能回收反應熱④ 出口甲醇含量較高⑤ 設備緊湊，開工方便⑥ 可避免石蠟等副產(chǎn)物生成⑦ 避免羰基化合物生成⑧ 壓降小，所需外部能量少主設備塔(精餾塔)見圖③工藝流程圖見圖④合成甲醇主設備圖（圖③）參考文獻[1] 趙國方編著 《化工工藝設計概論》 原子能出版社，1990[2] 天津大學物理化學教研室 《物理化學》（上、下）高等教育出版社，1991[3] 刁玉瑋 等編 《化工設備機械基礎》 大連理工大學出版社，1992[4] 楊福升 等編 《甲醇生產(chǎn)工藝與操作》 石油化學工業(yè)出版社，1974[5] 天津大學化工原理教研室 《化工原理》（上、下） 天津科學技術出版社，1994[6] 天津大學等合編 《基本有機化工分離工程》化學工業(yè)出版社，1995[7] 房鼎業(yè) 等編 《甲醇生產(chǎn)技術及進展》 華東化工學院出版社，1990[8] 馮元琦 主編 《聯(lián)醇生產(chǎn)》第二版，化學工業(yè)出版社，1994[9]上?；瘜W工業(yè)設計院石油化工設備設計建設組 《化工設備圖集》（Ⅳ，塔類），上海科技出版社，1974[10] 宋維端 等編 《甲醇工學》化學工業(yè)出版社，1991[11] 國家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設計院編《化工工藝設計手冊》第二版(上、下) 化學工業(yè)出版社，1996 結 束 語大學三年的日子馬上就要過去了，我們迎來了大學中最后的一堂課——畢業(yè)設計，這也是在大學中最關鍵的一堂課，是我們通過大學三年的學習，總結所學課程的一次機會，也是對我們把理論知識用于實際生產(chǎn)的一次綜合檢測。 4.塔高設計塔釜高取Hb=3 m， m，頂接管高為350 mm，板間距為350 mm，開7個人孔，人孔處板間距為700 mm。 Hd(HT+hw)Hd=hp+hL+hdA、氣體通過塔板的壓降相當?shù)囊航蹈叨萮p精餾段hp= 提餾段hp=B、液體通過降液管的壓頭損失。Xd==殘液中甲醇的摩爾分率Xw。 表221　提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：殘液：塔底供熱：內(nèi)回流：g’內(nèi)(+)內(nèi)回流：g’內(nèi)()總入熱：+ g’內(nèi)總出熱：+’內(nèi)因為：Q總入熱+Q總出熱即：+ g’內(nèi)=+’內(nèi)所以：g’內(nèi)= 主要設備計算及選型設備是化工工藝運作的載體，選擇合適的設備，對于提高生產(chǎn)率，降低原料，能是的消耗有著重要的作用。 表216　5MPa，220℃下入塔氣除(CH3OH)熱容組分COCO2H2N2ArCH4合計流量：Nm3比熱：kJ/kmol℃/熱量：kJ/℃查得220℃ kJ/kmol， Nm3。(2).出料加壓塔和常壓塔的采出量之比為2:1，常壓塔釜液含甲醇1%。根據(jù)以上計算列表212表212組分甲醇二甲醚異丁醇水合計流量：kg/h組成：(wt)%100 ：據(jù)資料，堿液濃度為8%時， kg的NaOH。%。 甲醇生產(chǎn)的物料平衡計算 合成塔物料平衡計算已知：年產(chǎn)100000噸精甲醇，每年以300個工作日計。甲醇作為重要原料在敵百蟲、甲基對硫磷和多菌靈等農(nóng)藥生產(chǎn)中，在醫(yī)藥、染料、塑料和合成纖維等工業(yè)中都有著重要的地位。目前甲醇的深加工產(chǎn)品已達120多種，我國以甲醇為原料的一次加工產(chǎn)品已有近30種。RSIPR是級間產(chǎn)品脫出反應系統(tǒng)，當以吸附氣態(tài)甲醇的粉狀吸附劑流入該系統(tǒng)時，與該系統(tǒng)內(nèi)的液相四甘醇二甲醚進行交換，氣態(tài)的甲醇被液相所吸附，然后再將四甘醇二甲醚中的甲醇分離出來。(2) 液相法合成甲醇工藝 液相合成甲醇工藝的特點是采用活性更高的過度金屬絡合催化劑。對液相介質的要求：在甲醇合成條件下有很好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性。在較低壓力下可獲得較高的甲醇收率，且選擇性好，減少了副反應，改善了甲醇質量，降低了原料消耗。傳統(tǒng)甲醇合成反應器有ICI的冷激型反應器，Lungi的管殼式反應器，Topsdpe的徑向流動反應器等，近期出現(xiàn)的新合成甲醇反應器有日本東洋工程的MRFZ反應器等，而反應技術方面則出現(xiàn)了Lurgi推出的水冷一氣冷相結合的新流程。產(chǎn)生經(jīng)濟壓力的蒸汽,以驅動壓縮機及鍋爐給水泵、循環(huán)水泵的透平, 實現(xiàn)熱能的綜合利用。從甲醇生產(chǎn)的實際情況核算, 采用天然氣為原料比用固體為原料的投資可降低50%。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740萬噸，2005年甲醇產(chǎn)量達到500萬噸，%，%。設備投資低。采用2 塔或3 塔精餾, 根據(jù)蒸汽系統(tǒng)設置而定。合成塔: 采用TEC 的MRF Z 合成塔(多層徑向合成塔) , 出口甲醇濃度可達8%vo l。進塔溫度為220℃。由于大規(guī)模裝置如2000M TPD 的合成塔直徑太大, 常采用兩個合成塔并聯(lián)。第二種, 內(nèi)換熱冷管式甲醇合成塔。[1]據(jù)Nexant Chen Systems公司的最新統(tǒng)計，[2]以下是最近幾年的甲醇需求統(tǒng)計。甲醇作為一種新型燃料，市場前景非?？春?，作為燃料的甲醇在四年之內(nèi)增長了12倍。因此在合成甲醇的原料中用的最多的是天然氣。亞洲需求量增長比較迅速，與此相反，北美地區(qū)需求則在減少。蒸汽系統(tǒng): Pa、中壓2. 8M Pa、低壓0. 45M Pa 三級。有時也采用兩塔精餾。日產(chǎn)2000 噸甲醇裝置, 合成壓力約為8M Pa。(e) 三菱重工業(yè)公司甲醇技術特點三菱甲醇技術與I. C. I 工藝相類似, 其特點是:采用結構獨特的超級甲醇合成塔。CA SAL E 公司ARC 合成塔(多層軸徑向合成塔) , 單系列生產(chǎn)能力最高可達3000M TPD。4 塔精餾, 設甲醇回收塔, 甲醇回收率為99. 5% ,噸甲醇耗0. 45 噸低壓蒸汽。Shell 氣化還沒有使用經(jīng)驗。國內(nèi)近年來以煤為原料生產(chǎn)甲醇的比例在逐步上升, 這與中國的能源結構有關。 1） 裝置大型化于上世紀末相比，現(xiàn)在新建甲醇規(guī)模超過百萬噸的已不再少數(shù)。相比之下，液相合成由于使用了比熱容高，導熱系數(shù)大的長鏈烷烴化合物作反應介質，可使甲醇合成在等溫條件下進行。中壓法仍采用高活性的銅基催化劑，反應溫度與低壓法相同，但由于提高了壓力，相應的動力消耗略有增加。后來Berty等人提出了相反的觀點，采用的液相介質除了熱穩(wěn)定性及化學穩(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器，而是以液相形式離開反應器，在反應器外進行分離。 M