【正文】 CH2OH C2H4O2 Mass Frac CO 0 CO2 H2 0 N2 CH4 0 CH3OH H2O CH3OCH3 CH3CH2OH 0 C2H4O2 Mole Flow kmol/hr CO CO2 H2 N2 CH4 CH3OH H2O CH3OCH3 CH3CH2OH C2H4O2 Mole Frac CO 0 CO2 H2 N2 CH4 CH3OH H2O 0 CH3OCH3 0 CH3CH2OH 0 C2H4O2 0表35 閃蒸罐物料流股衡算表 熱量衡算 為了使生成保持在適宜的工藝條件下進(jìn)行，必須掌握物料帶入或帶出體系的熱量，控制熱量的供給速率和放熱速率，并且熱量衡算可為提高熱量利用率，降低能耗提供依據(jù)。對于任何一個體系或任何一個化工過程，不論是物理加工過程還是化學(xué)加工過程，也不論是總過程還是單元過程，都采用質(zhì)量守恒定律、熱力學(xué)第一定律來進(jìn)行物料和能量的衡算。塔頂設(shè)置兩級冷凝器，預(yù)餾塔一級冷凝器將出塔器中大部分甲醇冷凝下來，進(jìn)入精餾塔。 合成加熱后的合成氣與循環(huán)氣進(jìn)入合成塔，合成氣進(jìn)塔溫度為230℃，在此，合成氣進(jìn)行甲醇合成反應(yīng)，放出的熱量用于產(chǎn)生蒸汽。b)選擇性高,大于99%,其雜質(zhì)只有微量的甲烷、二甲醚、甲酸甲酯,易得到高純度的精甲醇。 催化劑甲醇催化劑的制備是衡量合成甲醇工業(yè)技術(shù)水 平高低的關(guān)鍵技術(shù)之一,甲醇工業(yè)的發(fā)展很大程度上取決于催化劑的研制及其性能改進(jìn)。二氧化碳的存在可以降低反應(yīng)系統(tǒng)的熱效應(yīng)，這對維持床層溫度也是有利的。早期的高壓法合成甲醇工藝采用的是鋅基催化劑，由于活性差，需要在高溫高壓下操作，其操作壓力為25～35Mpa，操作溫度350～420℃。操作溫度的控制同樣是一個操作費用的控制問題，在設(shè)計中，需要延長催化劑的使用壽命，防止催化劑的迅速老化和活性衰減速度加快。而在Lurgi低壓甲醇合成工藝中，由于合成塔整個催化劑床層溫度平穩(wěn)均勻，并由合成塔殼程的水所產(chǎn)中壓蒸汽來調(diào)節(jié)控制，因而具有如下優(yōu)點：(1)便于整爐催化劑催化作用最大限度的發(fā)揮，時空產(chǎn)率高，經(jīng)濟(jì)效益好；(2)當(dāng)催化劑使用到中期和后期時，其活性有所降低，這時可通過提高合成 塔殼程所產(chǎn)中壓蒸汽壓力來適當(dāng)提高反應(yīng)床層溫度，從而提高催化劑的活性，延長催化劑使用壽命。80年代,齊魯石化公司第二化肥廠引進(jìn)了聯(lián)邦德國Lurge公司的低壓甲醇合成裝置。因此發(fā)展了壓力為10MPa左右的甲醇合成中壓法。精制過程包括精餾與化學(xué)處理。天然氣、石腦油、重油、煤及其加工產(chǎn)品(焦炭、焦?fàn)t煤氣)、,在高溫,催化劑存在下進(jìn)行烴類蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)。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(jié)構(gòu)有關(guān)。2000年，杭州林達(dá)公司開發(fā)了擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的JW低壓均溫甲醇合成塔技術(shù)，打破長期來被ICI、Lurgi等國外少數(shù)公司所壟斷擁的局面，并在2004年獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎。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。動力學(xué)的研究對象是運動速度遠(yuǎn)小于光速的宏觀物體。低壓法臺成甲醇生產(chǎn)工藝始于1966年，由英國帝國化學(xué)工業(yè)(ICI)公司開發(fā)，簡稱ICI低壓甲醇臺成工藝；隨后當(dāng)時的西德魯奇（Lurgi)公司于1 971年開發(fā)了另一種低壓法合成甲醇工藝，簡旅I urgi低壓甲醇合成工藝。如何有效地解決由于全球經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展帶來的能源危機(jī)和環(huán)境污染不但是全世界關(guān)注的焦點，也是我國實施可持續(xù)發(fā)展的主要屏障。 （3）作用與用途：甲醇是最簡單的飽和醇，也是重要的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料和清潔液體燃料，它廣泛用于有機(jī)合成、醫(yī)藥、農(nóng)藥、涂料、染料、汽車和國防等工業(yè)中。有毒，一般誤飲5～10ml可致眼睛失明，大量飲用會導(dǎo)致死亡。1971年，德國開發(fā)了魯奇低壓法；1973年，意大利開發(fā)成功氨甲醇聯(lián)合生產(chǎn)方法（聯(lián)醇法）。由于反應(yīng)溫度平穩(wěn)，催化劑的作用得到很好發(fā)揮，原料氣的單程轉(zhuǎn)化率得以提高，副反應(yīng)少，粗甲醇質(zhì)量較好。年產(chǎn)30萬噸合成甲醇分廠設(shè)計書第一章 概述 項目概述年產(chǎn)30萬噸合成甲醇分廠設(shè)計本項目以總廠造氣分廠的凈化合成氣作為原料，充分合理利用原料氣組分的現(xiàn)有資源及成熟的生產(chǎn)工藝，設(shè)計一座合成甲醇的分廠，對分廠的科學(xué)發(fā)展進(jìn)行規(guī)劃，擴(kuò)大經(jīng)濟(jì)效益的同時，減少烴原料化工對石油資源的過度依賴，對優(yōu)化資源利用有重要意義。 產(chǎn)品方案 本項目通過Lurgi低壓甲醇合成工藝，利用凈化合成氣生產(chǎn)甲醇，其產(chǎn)品規(guī)格為達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)（GB 38885）一級品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)控制指標(biāo)為下表： 產(chǎn)品規(guī)格組分CH3OH醛、酮總量水分摩爾分率＞＜＜ 主要物料規(guī)格及消耗 本項目的主要原料為凈化合成氣，整個項目所需的主要原料規(guī)格見下表： 原料規(guī)格來自總廠造氣分廠的凈化合成氣， ， ，組成為：組分COCO2H2N2摩爾分率 排污要求含醇?xì)怏w用管道送至總廠鍋爐房焚燒處理；工藝廢水含有機(jī)物總量＜，用專用管路送至總廠水處理分廠。自20世紀(jì)70年代中期以后，世界上新建和擴(kuò)建的甲醇均為低壓法。 （2）化學(xué)性質(zhì)：甲醇對金屬特別是黃銅有輕微的腐蝕性。用于制造甲醛和農(nóng)藥（殺蟲劑、殺蟲螨）、醫(yī)藥（磺胺類、合霉素類）等的原料、合成對苯二甲酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯的原料之一、醋酸、氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等多種有機(jī)產(chǎn)品等，并用作有機(jī)物的萃取劑和酒精的變性劑等。為了解決能源問題我國在石油替代燃料方面做了大量工作。這兩種低壓法臺成甲醇工藝便成了以后低壓合成甲醇的主要工藝。動力學(xué)是物理學(xué)和天文學(xué)的基礎(chǔ)，也是許多工程學(xué)科的基礎(chǔ)。從70年代中期起，國外新建裝置大多采用低壓法工藝。2005年，該技術(shù)成功應(yīng)用于國內(nèi)首家焦?fàn)t氣制甲醇裝置上。生產(chǎn)規(guī)模大型化, 單系列最大規(guī)模達(dá)225 萬噸/年, 即單系列日產(chǎn)7500 公斤。重油部分氧化需在高溫氣化爐中進(jìn)行，以固體燃料為原料時,可用間歇氣化或連續(xù)氣化制水煤氣，間歇氣化法以空氣、蒸汽為氣化劑,將吹風(fēng)、制氣階段分開進(jìn)行,連續(xù)氣化以氧氣、蒸汽為氣化劑,過程連續(xù)進(jìn)行?；瘜W(xué)處理主要用堿破壞在精餾過程中難以分離的雜質(zhì),并調(diào)節(jié)PH。它能更有效地降低建廠費用和甲醇生產(chǎn)成本。 工藝流程的確定ICI法和Lurgi法的工藝比較：170。出塔氣中甲醇含量和粗甲醇質(zhì)量的比較在ICI低壓甲醇合成工藝中，由于催化劑的催化作用受床層溫度波動的影響和玲激氣分層加入所產(chǎn)生的稀釋效應(yīng)，原料氣的單程轉(zhuǎn)化率低，出塔氣中的甲醇含量只有3 ～4 ，而且溫度的波動使得副反應(yīng)增加，粗甲醇質(zhì)量下降。一般而言，在催化劑的使用初期，反應(yīng)溫度維持較底的數(shù)值，隨著使用時間的增加，逐步提高反應(yīng)溫度。至較高的壓力和溫度下，一氧化碳和氫生成甲烷、異丁醇等副產(chǎn)物，這些副反應(yīng)的反應(yīng)熱高于甲醇合成反應(yīng)，使床層溫度提高，副反應(yīng)加速，如果不及時控制，會造成溫度猛升而損壞催化劑。但是過高的二氧化碳含量會降低合成系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，粗甲醇含水增加，增加精餾系統(tǒng)的負(fù)荷和能耗。在甲醇生產(chǎn) 中,很多工業(yè)指標(biāo)和操作條件都是由催化劑的性質(zhì)決定的。c)耐高溫性差,對硫敏感。反應(yīng)后的氣體出塔溫度為260℃，甲醇出口濃度為55%左右。不凝氣、低沸物及少量甲醇進(jìn)入預(yù)分餾塔二級冷凝器，將絕大部分甲醇冷凝下來進(jìn)入甲醇萃取槽，進(jìn)一步分離出甲醇。 通過計算，從中找出主副產(chǎn)品的生成量，確定原材料的消耗定額，確定各物流的流量、組成和狀態(tài)，確定每一設(shè)備內(nèi)物質(zhì)轉(zhuǎn)換與能量傳遞的速度。工程依據(jù)化工設(shè)計中關(guān)于熱量衡算的基本思想和要求，遵循基本規(guī)范與實際工藝相結(jié)合的原則，進(jìn)行熱量衡算。此次設(shè)計用到的主要設(shè)備有：甲醇合成反應(yīng)器、精餾塔、合成氣壓縮機(jī)、泵、換熱器、儲罐等。（4）由工藝要求選擇，確定進(jìn)出口壓力，計算總壓力比，得到壓縮機(jī)的級數(shù)。設(shè)計主要包括工藝參數(shù)設(shè)計、基本參數(shù)設(shè)計和機(jī)械設(shè)計。綜合考慮，我們優(yōu)先選擇板式塔。盡量選用效率高的泵。流量小，揚程大。壓強(qiáng)高的流體宜走管內(nèi)，以免殼體受壓。粘度大的液體或流量較小的流體，宜走管間，因流體在有折流擋板的殼程流動時，由于流速和流向的不斷改變，在低Re(Re100)下即可達(dá)到湍流，以提高對流傳熱系數(shù)。l 折流板的最小厚度查得在現(xiàn)在的直徑條件下，折流板的最小厚度，模擬的換熱器最少有幾個半弓形折流板。貯罐形式的選擇主要取決于單罐的容積大小和加工條件。3. 生產(chǎn)管理、生活方便 4. 安全、衛(wèi)生 ，線路短捷。生產(chǎn)區(qū)又分為兩部分：生產(chǎn)車間，分離車間。工人休息室設(shè)在一樓，方便工人倒班休息?，F(xiàn)階段暫時用于綠化，提高增大工廠綠化面積，增大空氣清新指數(shù)。防泄漏：罐區(qū)和塔設(shè)備等都要安裝泄漏檢測裝置并進(jìn)行24小時監(jiān)控。主干道設(shè)兩條機(jī)動車道，且設(shè)有人行道。廠區(qū)道路兩側(cè)可植行道樹，并在不影響其通行的地段植耐酸抗塵的常青灌木組成綠籬，廠區(qū)空地以植草坪為主。分析化驗室位于二樓，用于產(chǎn)品的分析化驗。成品罐區(qū)前還設(shè)置有足夠?qū)挼膱龅?，可方便的進(jìn)行裝、卸貨。．2參照要求及標(biāo)準(zhǔn)1.《工業(yè)企業(yè)總平面設(shè)計規(guī)范》2.《廠礦道路設(shè)計規(guī)范》3.《石油化工企業(yè)防火規(guī)范》4.《化工管道設(shè)計規(guī)范》5.《化工工廠總圖運輸施工圖設(shè)計文件編制深度規(guī)定》 布局情況介紹（1）綜述本廠設(shè)計總體形狀為長方形，占地面積為9600平方米。和臥式罐相比，球形罐具有鋼材耗量少、占地面積小等優(yōu)點，但加工制造、安裝比較復(fù)雜，焊接工作量大，安裝費用高。儲罐形式主要有立式儲罐、臥式儲罐以及球型儲罐，對于此儲罐的應(yīng)該選用哪種形式，需要考慮實際要求，雖然球型儲罐具有用材省受力均勻以及風(fēng)載安全系數(shù)高等優(yōu)勢，但根據(jù)目前國內(nèi)生產(chǎn)制造技術(shù)的發(fā)展情況而言，球型儲罐的生產(chǎn)制造以及裝配技術(shù)還不是十分完善，由于球罐本身對于設(shè)計以及建造要求較高，如若建造不當(dāng)或不合規(guī)范極易發(fā)生安全事故，因此暫不考慮使用球罐設(shè)計。定性溫度：可取流體進(jìn)口溫度的平均值。飽和蒸氣宜走管間，以便于及時排除冷凝液，且蒸氣較潔凈，冷凝傳熱系數(shù)與流速關(guān)系不大?？煽啃砸蟾摺０摧斔凸べ|(zhì)的特殊要求選泵，如工質(zhì)易燃、易爆、有毒、腐蝕性強(qiáng)、含有氣體、低溫液化氣、高溫?zé)嵊偷龋麄冇械膶Ψ佬孤┑拿芊庥刑厥庖?，因此選用泵的時候各有特殊要求。 參數(shù): 取板上液層高度hL= m,板間距HT=HThL==查Smith關(guān)聯(lián)圖得到氣體負(fù)荷因子，由于液泛氣速：，可求出設(shè)計氣速為：u=*umax所以塔徑：，按標(biāo)準(zhǔn)塔徑圓整。明。根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)選擇合適的壓縮機(jī)，根據(jù)排氣壓力、排氣流量以及介質(zhì)的性質(zhì)，本項目選擇了三星系列空氣、天然氣、氮氫氣聯(lián)合壓縮機(jī)，型號為SM2000，其規(guī)格如下：容量4109m3/h，排氣壓力15—80bar，功率131297kw，冷卻介質(zhì)選擇水冷。當(dāng)反應(yīng)熱效應(yīng)不大，管徑較細(xì)，管外用傳熱良好的恒溫流體進(jìn)行控溫時，反應(yīng)管內(nèi)各處可近似地視作等溫。其中，Q——設(shè)備的熱負(fù)荷； W——輸入系統(tǒng)的機(jī)械能； ——離開設(shè)備的各物料焓之和； ——進(jìn)入設(shè)備的各物料焓之和。在化學(xué)工程中，設(shè)計或改造工藝流程和設(shè)備、了解和控制生產(chǎn)操作過程、核算生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)效益，確定原材料消耗定額，確定生產(chǎn)過程的損耗量，對現(xiàn)有的工藝過程進(jìn)行分析，選擇最有效的工藝路線，對設(shè)備進(jìn)行最佳設(shè)計以及確定最佳操作條件等都要進(jìn)行物料衡算。廢液經(jīng)塔底流出，此時，%，從而實現(xiàn)甲醇的精餾。不凝的氣體經(jīng)馳放少量惰性氣體后，大部分循環(huán)回合成氣壓縮機(jī)循環(huán)段，與新鮮氣混合再進(jìn)合成塔。銅基催化劑的失活：催化劑的活性是決定甲醇合成新工藝開發(fā)成功與否的關(guān)鍵因素之一。國內(nèi)外研究人員都在積極開發(fā)、應(yīng)用新型甲醇合成催化劑,以提高甲醇的產(chǎn)量和質(zhì)量,節(jié)約能源,降低成本。（4）空速空速不僅是一個和合成回路氣體循環(huán)量相關(guān)聯(lián)的工藝控制參數(shù)，也是一個影響綜合經(jīng)濟(jì)效益的變量。設(shè)采用的是