【正文】 5 2 . 7 5 3 . 0 3 . 2 5 3 . 5 3 . 7 5 4 . 0 4 . 2 5 4 . 5 4 . 7 5 5 . 0 5 . 2 5 5 . 5 5 . 7 5 6 . 00.010.0150.020.0250.030.0350.040.0450.050.0550.5750.580.5850.590.5950.60.6050.610.6150.620.6250.630.6350.640.6450.1250.1260.1270.1280.1290.130.1310.1320.1330.1340.1350.1360.1370.1380.0540.0560.0580.060.0620.0640.0660.0680.070.0720.0740.0760.078M o l e f r a c t i o n M I X E D C OM o l e f r a c t i o n M I X E D C O 2M o l e f r a c t i o n M I X E D H 2M o l e f r a c t i o n M I X E D C H 4 O 圖 417 甲醇合成反應(yīng)器內(nèi)各組分的摩爾組成分布曲線 沈陽(yáng)化工學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 設(shè)備計(jì)算 甲醇合成反應(yīng)器的靈敏性校核 應(yīng)用 Aspen plus 中 靈敏度分析對(duì)反應(yīng)器管長(zhǎng)進(jìn)行靈敏度校核可以得到一氧化碳、二氧化碳、氫氣的轉(zhuǎn)化率以及反應(yīng)器出口甲醇的含量隨反應(yīng)器管長(zhǎng)隨變化的關(guān)系曲線圖如下 : S e n s i t i v i t y S 1 R e s u l t s S u m m a r yV A R Y 1 B 1 P A R A M L E N G T H M E T E R 0 . 0 0 . 5 1 . 0 1 . 5 2 . 0 2 . 5 3 . 0 3 . 5 4 . 0 4 . 5 5 . 0 5 . 5 6 . 0 6 . 5 7 . 0 7 . 5 8 . 0 8 . 5 9 . 0 9 . 5 1 0 . 00.00:0.0150.020.0250.030.0350.040.0450.050.0550.060.0650.00.00:0.020.030.040.050.060.070.080.090.10.110.120.130.140.150.160.170.180.190.20.00:0.020.030.040.050.060.070.080.090.10.110.120.130.140.00.050.10.150.20.250.30.350.40.450.51 S 2 / S 1 1 S 4 / S 3 1 S 6 / S 5 S 7 圖 421A 反應(yīng)管長(zhǎng)度靈敏性分析 從圖中可以得到 CH4O 的含量和 CO、 H2的轉(zhuǎn)化率是隨著管長(zhǎng)的增加而增加的，但是 CO2的轉(zhuǎn)化率卻是出現(xiàn)了峰值后下降，我們?cè)O(shè)定反應(yīng)管長(zhǎng)度為 6m,從圖中來(lái)看 還是可以的。汽包的體積根據(jù)熱量衡算確定。 所以 ? ? mD 6 9 5 4 ?????? 圓 整為 D= 由于甲醇合成反應(yīng)器的殼體直徑過(guò)大，已經(jīng)超過(guò)了國(guó)內(nèi)最大公稱直徑 （ 2600mm,GB 1511999） ，國(guó)外最大公稱直徑（ 2540mm， TEMA1999） ，又考慮到安裝和運(yùn)輸?shù)膯?wèn)題，所以采用殼體直徑為 。最后得到相應(yīng)的結(jié)論。 和 CO2加 H2合成甲醇本征反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型 前已述及，含 CO、 CO H2 系統(tǒng)中可能發(fā)生反應(yīng)式（ 21）～（ 23）。 通過(guò)對(duì)我國(guó)特定地區(qū)相同規(guī)模的焦?fàn)t煤氣、天然氣、煤為原料制甲醇的消耗成本投資比較可以發(fā)現(xiàn)，焦?fàn)t煤氣制甲醇具有明顯優(yōu)勢(shì)。 ② 積極改進(jìn)脫硫凈化技術(shù)。 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)甲醇的工藝技術(shù) 在中國(guó)，甲醇工業(yè)開(kāi)始于 20 世紀(jì) 50年代，當(dāng)時(shí)，在吉林、蘭州、太原等地，由蘇聯(lián)援建了采用高壓法生產(chǎn)甲醇的的工藝裝置。 冷管式合成塔 :軸向、冷管間接換熱 ,單塔生產(chǎn)能力最高可達(dá) 2020MTPD。 超級(jí)甲醇合成塔特點(diǎn)是 :采用雙套管 ,催化劑溫度均勻 ,單程轉(zhuǎn)化率高 ,合成塔出口濃度最高可達(dá) 14%vol。精餾采用 Lurgi 公司的技術(shù)。 ③ TOPSOE 的甲醇技術(shù)特點(diǎn) TOPSOE 公司為合成氨、甲醇工業(yè)主要的專利技術(shù)商及催化劑制造商 ,其甲醇技術(shù)特點(diǎn)主要表現(xiàn)在甲醇合成上的有 :甲醇合成塔采用 BWR 合成塔 (列管副產(chǎn)蒸汽 ),或采用 CMD 多床絕熱式合成塔。 ② Lurgi 甲醇技術(shù) 特點(diǎn) Lurgi 公司的合成有自己的特色 ,即有自己的合成塔專利。 ① DAVY 甲醇技術(shù)特點(diǎn) DAVY 低壓甲醇合成技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于其性能優(yōu)良的低壓甲醇合成催化劑 ,合成壓力 :5～ 10MPa,大規(guī)模甲醇生產(chǎn)裝置的合成壓力為 8～ 10MPa。它的主要特點(diǎn)是甲醇不經(jīng)過(guò)預(yù)處理可直接應(yīng)用于陽(yáng)極反應(yīng)產(chǎn)生電流，同時(shí)生成水和二氧化碳，對(duì)環(huán)境無(wú)污染， 為潔凈的電源。 PVA 主要用于制造聚乙烯醇縮醛，由于 PVA 具有獨(dú)特的強(qiáng)力粘接性、皮膜柔韌性、平滑性、耐油性、耐溶劑性、保護(hù)膠體性、氣體阻絕性、耐磨性以及經(jīng)特殊處理具有的耐水性，因此除了作纖維原料外，還被大量用于生 產(chǎn)涂料、粘合劑、紙品加工劑、乳化劑、分散劑、薄膜等產(chǎn)品，應(yīng)用范圍遍及紡織、食品、醫(yī)藥、建筑、木材加工、造紙、印刷、農(nóng)業(yè)、鋼鐵、高分子化工等行業(yè)。 乙二醇 開(kāi)發(fā)甲醇生成乙二醇路線，可以實(shí)現(xiàn)以煤代油合成乙二醇，具有重要意義。甲醇蛋白是通過(guò)培養(yǎng)單細(xì)胞生物而獲得的菌體蛋白質(zhì)，目前主要用作畜禽飼料蛋白，與其他飼料蛋白如魚(yú)粉、大豆等天然動(dòng)植物蛋白質(zhì)相比，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高。隨著國(guó)家環(huán)保要求的提高，改產(chǎn)品將最終被被淘汰。ＣＭＳ除可用作脫脂 (漆 )劑、萃取劑、氣霧劑、制冷劑、滅火劑和麻醉劑等以外 ,還是生產(chǎn)醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成纖維、塑料、有機(jī)硅和有機(jī)氟系 列產(chǎn)品等的原料。目前國(guó)內(nèi)年生產(chǎn)能力為 25 萬(wàn)噸左右，隨著我國(guó) DMF 的迅速發(fā)展，也帶動(dòng)了甲胺特別是二甲胺需求量的不斷增加。目前國(guó)內(nèi)二甲醚的主要用途是替代 LPG、氣霧推進(jìn)劑，其次是作為柴油的主要替代燃料，也作為化工原料，用來(lái)生產(chǎn)硫酸二甲酯、聚甲基苯和高純度氮、 N二甲基苯 胺和其他化學(xué)物的甲基試劑。為滿足化工市場(chǎng)的需求，應(yīng)大力開(kāi)發(fā)以甲醇為原料的生產(chǎn)甲醛的新工藝，以滿足優(yōu)質(zhì)工程塑料（酚醛樹(shù)脂）和烏洛托品等合成的需要。用于制造甲醛的甲醇用量隨年份成增長(zhǎng)趨勢(shì)，而 MTBE 的需求量則逐年降低。在火場(chǎng)中，受熱的容器有爆炸危險(xiǎn)，其蒸汽比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇明火會(huì)引起回燃，屬危險(xiǎn)性類別；試劑甲醇常密封保存在棕色瓶中置于較冷處 。常溫常壓下，純甲醇是無(wú)色透明、易燃、極易揮發(fā)且略帶醇香味、刺激性氣味的有毒液體。本文還運(yùn)用 CAD 軟件，繪制帶控制點(diǎn)的甲醇工藝流程圖，根據(jù)設(shè)備計(jì)算和設(shè)備的選型結(jié)果，根據(jù)廠址的選擇環(huán)境，對(duì)工廠主要設(shè)備進(jìn)行了平立面布置圖的繪制。本文介紹了甲醇工業(yè)的發(fā)展歷程?？傮w上說(shuō)，世界甲醇工業(yè)從 90 年代開(kāi)始經(jīng)歷了 19911998 的供需平衡， 19981999 的供大于求，從 2020 年初至今的供求基本平衡三個(gè)基本階段。根據(jù)國(guó)標(biāo) 150 ，國(guó)標(biāo) 151 和 Aspen Plus 的設(shè)備計(jì)算結(jié)果對(duì)壓力容器，換熱器等設(shè)備進(jìn)行了選型。 塔設(shè)備針對(duì)加壓 精餾塔 ，它 采用 F1 型重閥型浮閥塔，起初先通過(guò)簡(jiǎn)捷法進(jìn)行 Aspen 模擬，進(jìn)而確定分離要求，通過(guò)分離要求來(lái)確定大致的塔板數(shù)，進(jìn)行嚴(yán)格法的 Aspen 模擬 ，通過(guò)靈敏度分析選取合適的摩爾回流比、塔板數(shù)以 及進(jìn)料位置 ，最后進(jìn)行塔設(shè)備的計(jì)算。甲醇蒸汽和空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起爆炸。 甲醇工業(yè)發(fā)展前景 世界甲醇工業(yè)的發(fā)展 總體上說(shuō)，世界甲醇工業(yè)從 90 年代開(kāi)始經(jīng)歷了 19911998 的供需平衡， 19981999的供大于求，從 2020 年初至今的供求基本平衡三個(gè)基本階段。 直接產(chǎn)品有：甲醛、冰醋酸、二甲醚（ DME）、 MTBE、甲胺、甲酸甲酯、甲烷氯化物（ CMS）、碳酸二甲酯（ DMC）、硫酸二甲酯、二甲基亞砜（ DMSO）、 MTO/MTP、甲醇蛋白 甲醛 甲醛是甲醇最重要的下游產(chǎn)品之一，也是最重要的基本有機(jī)化工原料之一。 二甲醚（ DME） 據(jù)統(tǒng)計(jì)，到 2020 為止，我國(guó)共有二甲醚生產(chǎn)企業(yè) 30 家，產(chǎn)能合計(jì) 261 萬(wàn)噸 /年，產(chǎn)量 130 萬(wàn)噸。由 MTBE 及MTBE 裂解制取高純異丁烯，生產(chǎn)高技術(shù)含量、高附加值、市場(chǎng)前景較好的丁基橡膠、甲基丙烯酸甲酯、聚異丁烯等精細(xì)化工產(chǎn)品也被市場(chǎng)看好。目前 MF 主要用于生產(chǎn)甲酰胺、二甲基甲酰胺（ DMF）、甲酸以及為數(shù)眾多的高附加值精細(xì)化工產(chǎn)品，如：丙二酸酯系列產(chǎn)品，乙醇酸及其下游產(chǎn)品、甘氨酸等。 硫酸二甲酯（ DMS） 分子式（ CH3O） 2SO2，無(wú)色，略有洋蔥氣味的油狀液體，高毒 ，是可疑的人類致癌物。目前還沒(méi)有工業(yè)化生產(chǎn)裝置，可以預(yù)見(jiàn)，隨著高油價(jià)的到來(lái)， MTO/MTP 將很快實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。乙烯樹(shù)脂和乙炔等的溶劑。加上防凍液等 5%的需求。另外，預(yù)計(jì)到 2020 年我國(guó)將有 2020 萬(wàn) t 汽油摻燒甲醇，若比例按 15%計(jì)算，則需要 300 萬(wàn) t 甲醇。 華北地區(qū)甲醇市場(chǎng)疲軟，主流價(jià)格在 20202400 元 /噸，其中，河北甲醇出廠價(jià)集中在 2400 元 /噸；山西甲醇主流價(jià)格在 22002300 元 /噸不等；內(nèi)蒙古地區(qū)甲醇企業(yè)出廠價(jià)格在 20502250 元 /噸。蒸汽系統(tǒng) :分為高壓 、中壓 、低壓 三級(jí)。 有時(shí)也采用兩塔精餾。 日產(chǎn) 2020 噸甲醇裝置 ,合成壓力約為 8MPa。 ⑤ 三菱重工業(yè)公司甲醇技術(shù)特點(diǎn) 三菱甲醇技術(shù)與 ICI工藝相類似 ,其特點(diǎn)是 :采用 結(jié)構(gòu)獨(dú)特的超級(jí)甲醇合成塔。 CASALE 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(dá)3000MTPD。 ⑦ 林德公司甲醇技術(shù)的特點(diǎn) 采用 ICI 低壓合成工藝及催化劑?！奥?lián)醇”的生產(chǎn)條件是：壓力 10～ 12Mpa，反應(yīng)溫度 220～ 330℃，采用銅基聯(lián)醇催化劑。迄今為止，中國(guó)的甲醇生產(chǎn)，還是以 20 萬(wàn)噸以下的小規(guī)模為主， 但是，國(guó)家發(fā)改委 [2020]1350 號(hào)文件提出，要求新建甲醇廠的規(guī)模在 100 萬(wàn)噸 /年以上。 物 能 衡 算 衡算依據(jù) 1．設(shè)計(jì)任務(wù)：年產(chǎn) 6萬(wàn)噸 甲醇 2． 開(kāi)工率 ： 320天 3． 甲醇的純度（摩爾） ： % 4． 原料氣與 循環(huán) 氣的比值 ： 1： （ 摩爾 ） 5． 原料氣組成 ： 表 31 原料氣組成 (mol %) 組分 CO CO2 H2 CH4 N2 Ar H2O 含量 6． 原料氣進(jìn)料流量： 7． 原料氣進(jìn)料溫度： 200℃ 8． 原料氣進(jìn)料壓力： 全流程 物 能 衡算 ASPEN PLUS 物 能 衡算流程圖 圖 31 ASPEN PLUS 物 能 衡算流程圖 ASPEN PLUS 模擬主要設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù) ASPEN PLUS 模擬過(guò)程主要是模型的選取，綜合操作條件部分的內(nèi)容，下面將設(shè)計(jì)中的主要設(shè)備參數(shù)列表如下 。 采用