【正文】 % % % % 體積 17 m3/h 摩爾量kmol/h 能量衡算 煤發(fā)電量 每噸煤發(fā)電 1200 1200=（ ） /h 合成工段 合成塔的熱平衡計(jì)算 （ 1）計(jì)算公式 全塔熱平衡方程式為： ∑Q1 + ∑Qr = ∑Q2 + ∑Q3+ Q （ 1） 式中： Q1——入塔氣各氣體組分焓， kJ/h； Qr ——合成反應(yīng)和副反應(yīng)的反應(yīng)熱， kJ/h； Q2 —— 出塔氣各氣體組分焓， kJ/h； Q3 ——合成塔熱損失， kJ/h； Q——沸騰水吸收熱量， kJ/h。 23 封頭內(nèi)徑為 1350+224=1398，原整后取 1400 由封頭厚度計(jì)算公式： S=PcDi/（ 2[σ] ） 式中： Pc—— ； Di=1400mm； Ф= [σ] t =190Mpa（取殼體溫度為 50℃ ） S=1400（ 2190） = 取 C2=1mm ； C1=1mm，原整后取 S=25mm，所以封頭為 DN140025。 （ 4） 殼體直徑的確定 殼體直徑； Di=a（ b1） +2L 式中： Di——換熱器內(nèi)徑， mm； b——正六角形對(duì)角線上的管子數(shù)查有關(guān)表取為 29； L——最外層管子的中心到殼壁邊緣的距離，取 L=2do 所以， Di=32（ 291） +2225=996mm ，取 Di=1000mm （ 5）殼體厚度的計(jì)算 25 殼體材料選用 20R鋼，計(jì)算壁后的公式為： S=PcDi/（ 2[σ] tФPc） 式中： Pc——計(jì)算壓力，取 Pc 為 =； Di=1000mm； Ф= [σ]t =132Mpa（取殼體溫度為 50℃ ） S=1000（ 2132） = 取 C2=1mm ； C1=1mm，原整后取 S=28mm （ 6）換熱器封頭的確定 上下封頭均采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，封頭為 DN100028。 （ 11） 支座 選用型號(hào) JB/471292 鞍座 BI 1000 F 。支撐軸承采用可傾式軸承，上推軸承采用金斯伯雷軸承，來提高機(jī)組的抗振性能及穩(wěn)定性能。所以設(shè)計(jì)選用的氣化爐為規(guī)格為 130MW、投煤量 720td 的中型氣化爐。 第七章 . 安全生產(chǎn)及環(huán)境保護(hù) 甲醇合成廠具有高溫高壓、易燃易爆、連續(xù)性強(qiáng)等生產(chǎn)特點(diǎn)，且生產(chǎn)工藝過程復(fù)雜，流程長(zhǎng)，工藝參 數(shù)嚴(yán)格，操作技術(shù)要求高，具有高度的連續(xù)性。硫化氫在空氣中的允許濃度為 3. 甲醇 甲醇在常溫下為無色透明液體，稍具酒精的芳香。工作人員設(shè)備操作設(shè)備的熟練技術(shù)，了解原材料的產(chǎn)品危險(xiǎn)性和有關(guān)知識(shí)，遵循外傷、中毒和爆炸事故的應(yīng)急措施，以及高壓容器安全技術(shù)規(guī)程。 4 普及自救互救知識(shí)與技術(shù)，特別是口對(duì)口人工呼吸法，要求每個(gè)職工都能掌握 。 回收利用稀甲醇 從粗甲醇合成塔出來的氣體，經(jīng)水冷卻后，溫度一般要高于 30℃ ，經(jīng)粗甲醇分離器后，氣體中有部分甲醇被帶到銅洗工序，這使銅液再時(shí)氨耗量增加。本設(shè)計(jì)中即分析以煤為原料合成甲醇的經(jīng)濟(jì)性。 甲醇 銷售收入 =銷售量 ?銷售價(jià)格， 則甲醇銷售收入 = 5000 噸 2500 元 /噸 = 1250 萬元 /年 副產(chǎn)品銷售收入為： 1286 萬元 /年。 0. 71 3 5 8 .2 5 0 0 02 0 0 0 0 0 1 ( 1 4 % ) ( ) 1 2 3 8 33 4 2 .5 3 0 0 0 0 0c ? ? ? ? ? ? ?萬元 設(shè)備投資費(fèi)用估算 39。目前對(duì)甲醇催化劑的回收利用方法主要是將其轉(zhuǎn)化為低變催化劑、甲醇催化劑或其他一些產(chǎn)品如新型復(fù)合微肥。 (2) 中間槽到粗醇貯槽，壓力降低，粗甲醇中會(huì)釋放出一定量的貯罐氣，這部分氣體數(shù)量較少，可 將其回收作燃料氣，但回收時(shí)必須采取必要的安全措施。 3 加強(qiáng)衛(wèi)生保健措施，在合成氨廠中實(shí)行健康監(jiān)護(hù)，開展健康教育以及安全衛(wèi)生培訓(xùn)等，提高個(gè)人防毒意識(shí)和技能。 甲醛是一種無色，有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體。一氧化碳進(jìn)入血液中與血紅蛋白（ Hb）結(jié)合成難解離的碳氧血紅蛋白（ COHb），使血紅蛋白失去攜帶氧的能力，造成組織器官缺氧。 （ 3）根據(jù)車間設(shè)備情況，廠房采用 6 米的柱網(wǎng)，廠房寬度也采用 6 米（一跨）廠房分為 1 層，每層高度為 4 米。 氣化爐的選型 由于設(shè)計(jì)采用的的為 GSP 氣化工藝。通過對(duì)壓縮機(jī)輸送介質(zhì)﹑排氣壓力和排氣量的考慮，設(shè)計(jì)最終選用的是沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠設(shè)計(jì)的 BCL456+2BCL407 離心壓縮機(jī)。 Tt、 Ts 分別為管 壁溫度 和 殼壁溫度； pt 為管程壓力 Mpa；ps 為殼程壓力 Mpa，所以可知 qt 與 qp 的作用力同向，則合拉力 q=＜ [q] = 因此，拉脫力在許用范圍內(nèi)。 （ 9）管板的確定 管板直徑 1350，厚度 100mm，管板通過焊接在筒體和封頭之間。 由公式 Q = kA△ Tm 得 A = Q/（ K△ Tm） =（ 10） =4950 ㎡ （ 2）催化劑用量的確定 入塔氣空速 10000m3/()，入塔氣量 ，所以， 催化劑體積為 。 粗甲醇中的溶解氣體量 出塔氣入塔氣粗甲醇出分離器氣體循環(huán)氣弛放氣新鮮氣 12 粗甲醇中氣體溶解量查表 5Mpa、 40℃ 時(shí)，每一噸粗甲醇中溶解其他組成如下表： 表 1 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= =CO2 = = N2 == Ar = = 103 kmol/h CH4 = = m3/h 即 粗甲醇中甲醇擴(kuò)散損失 40℃ 時(shí) ,液體甲醇中釋放的溶解氣中 ,每立方米含有 ,假設(shè)減壓后液相中除二甲醚外 ,其他氣體全部釋放出，則甲醇擴(kuò)散損失 G =（ +++++） =即 ， 合成反應(yīng)中各氣體的消耗和生成情況 表 弛放氣組成 氣體 CH3OH H2 CO CO2 N2 Ar CH4 組成 % % % % % % % 表 合成反應(yīng)中消耗原料情況 消耗項(xiàng) 單位 消耗原料氣組分 CO CO2 H2 N2 Ar 反應(yīng)（ 1） m3/h 504 1008 反應(yīng)（ 3） m3/h 反應(yīng)（ 4） m3/h 反應(yīng)（ 5） m3/h 反應(yīng)（ 6） m3/h 則 粗甲醇中的溶解氣體量為： H2 = = 13 反應(yīng)（ 7） m3/h （ ） 注：括號(hào)內(nèi)的為生成量；反應(yīng)（ 1）項(xiàng)不包括擴(kuò)散甲醇和弛放氣中甲醇消耗的原料氣量 表 合成反應(yīng)中生成物情況 生成項(xiàng) 單位 生成物組分 CH4 CH3OH （ CH3O）2 C4H9OH C18H18 H2O 反應(yīng)（ 1） m3/h 504 反應(yīng)（ 3） m3/h 反應(yīng)（ 4） m3/h 反應(yīng)（ 5） m3/h 反應(yīng)（ 6） m3/h 反應(yīng)（ 7） m3/h 表 其他情況原料氣消耗 消耗項(xiàng) 單位 消耗原料氣組分 CO CO2 H2 N2 Ar CH4 粗甲醇中溶解 m3/h 擴(kuò)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。 第四章 . 工藝計(jì)算 計(jì)算依據(jù) ① 生產(chǎn)規(guī)模：年產(chǎn)量為 6000 噸甲醇 ② 年工作時(shí)間 8000h ③ 計(jì)算基準(zhǔn)：連續(xù)過程以 Kg/h ④ 設(shè)計(jì)中的體積以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)計(jì)算 10 ⑤ 粗甲醇組成的組成：甲醇：二甲醚：高級(jí)醇：高級(jí)烴：水 =:::: ⑥ 精甲醇的純度可以達(dá)到 %，符合甲醇的國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn) ⑦ 精餾工藝中甲醇的收率為 97% 物料衡算 精餾工段 工廠設(shè)計(jì)為年產(chǎn)精甲醇 6000 噸，開工 時(shí)間為每年 8000h，采用連續(xù)操作，則每小時(shí)精甲醇的產(chǎn)量為 噸，即 t/h。反應(yīng)放出的熱量被管外的沸水汽化而移走，保持合成塔內(nèi)的反應(yīng)溫度在 225~255176。 脫硫凈化后的天然氣與冷凝液汽提廢水后的蒸汽混合，水碳比約 3:7，并 預(yù)熱至 580176。 本設(shè)計(jì)以煤為原料制取原料氣，在一定的高溫條件下在煤氣發(fā)生爐中通入空氣、水蒸氣或富氧空氣 水蒸氣混合氣，經(jīng)過一系列反應(yīng)生產(chǎn)含有 CO、 CO2 、 H N2 及 CH4等混合氣的過程。 在聯(lián)醇生產(chǎn)中，一般空間速度維持在 12020m3/(m3 催化劑 聯(lián)醇選用 C207 銅基催化劑，其要求壓力在 10106Pa,一氧化碳的濃度為 ~％，即反應(yīng)氣中一氧化碳的分壓為 ~106Pa。降低溫度，有利于平衡，但不利于反應(yīng)速度，如果把反應(yīng)溫度與平衡濃度繪成一組曲線，再把反應(yīng)溫度與反應(yīng)速度繪成曲線，那么，這兩條曲線的交點(diǎn)應(yīng)該是理論的最佳溫度點(diǎn)。不僅氨與醇聯(lián)產(chǎn)叫聯(lián)醇 ,熱、電、氣、汽及其它化工產(chǎn)品與醇聯(lián)產(chǎn)也可叫聯(lián)醇。甲醇合成氣是采取部分循環(huán)，合成甲醇不是全部生產(chǎn)工藝的終端。本設(shè)計(jì)中即是采用低壓聯(lián)醇生產(chǎn)工藝。中壓法仍采用高活性的銅系催化劑 ,反應(yīng)溫度與低壓法相同 ,它具有與低壓法相似的優(yōu)點(diǎn) ,轉(zhuǎn)化率提高 3%~5%，但由于提高了壓力 ,相應(yīng)動(dòng)力消耗略有增加。高壓法雖然有 70 多年的歷史 ,但是 ,由于原料及動(dòng)力消耗大 ,反應(yīng)溫度高 ,生成粗甲醇中有機(jī)雜質(zhì)含量高 ,而且投資大 ,成本高 ,其發(fā)展長(zhǎng)期以來處于停滯狀態(tài)。 20 世紀(jì) 60 年代上海吳涇化工廠先后自建了以焦炭和石腦油為原料的 3 甲醇裝置：同時(shí)南京化學(xué)工業(yè)公司研究院研制了聯(lián)醇用中壓 銅基催化劑，推動(dòng)了具有中國(guó)特設(shè)的合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇工業(yè)的發(fā)展。 國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)概括 國(guó)外甲醇生產(chǎn)技術(shù)主要以 Haldor Tops248。甲醇作為清潔燃料代替汽油或與汽油摻混使用，以甲醇為原料的燃料電池即將投入商業(yè)運(yùn)行，用甲醇制取微生物蛋白作為飼料乃至食品添加劑也有著巨大的市場(chǎng)潛力。 關(guān)鍵詞 ： 甲醇 合成工藝 工藝計(jì)算 非定型設(shè)備 Abstract Methanol is a kind of extremely important anic industrial chemicals and a kind of fuel too, it is the basic products of the chemistry of carbon one. It is very important in national economy. In recent years, with the development of the products that are made from methanol, especially the popularization and application of the fuel of methanol, the demand for the methanol rises by a large margin. In order to satisfy economic development39。為了滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)甲醇的需求，開展了此 60000t/a的甲醇項(xiàng)目。近年來，隨著技術(shù)的發(fā)展和能源結(jié)構(gòu)的改變，甲醇又有了很多新的用途。 其后在低壓法的基礎(chǔ)上有進(jìn)一步開發(fā)了中壓法工藝，改進(jìn)了單純低壓法時(shí)工藝設(shè)備和管路的體積龐大問題。在催化劑的研制、合成工藝路線開發(fā)商上，一直沒有停止過。根據(jù)操作壓力大小不同又可將 氣相法合成工藝分為高壓法、中壓法和低壓法。此外 ,由于壓力低 ,不僅動(dòng)力消耗比高壓法降低 4 很多 ,而且工藝設(shè)備的制造也比高壓法容易 ,投資得以降低。要維持熱平衡，必須把大量的反應(yīng) 熱帶走，要維持反應(yīng)速度也必須把反應(yīng)產(chǎn)物帶走，這就要求增加循環(huán)量，以提高合成塔的空間速度。任何一方工藝條件變化都會(huì)影響合成甲醇與合成氨的生產(chǎn)與操作，所以必須在生產(chǎn)中有必要的補(bǔ)充調(diào)節(jié)措施，以維持兩個(gè)合成生產(chǎn)的同時(shí)進(jìn)行。增設(shè)聯(lián)醇后，聯(lián)醇前原料氣中 CO、 CO2 含量提高，這樣節(jié)省了變換與脫碳的能耗，醇后氣中CO、 CO2 含量下降，減少了原料氣精制的消耗，這樣可使合成氨的成本有明顯的降低， 6 所以聯(lián)醇工藝也是合成氨工藝發(fā)展中的一種優(yōu)化的凈化組合工藝。 （ 2）合成工段的工藝參數(shù) 參閱某化學(xué)工程公司的甲醇合成廠