【正文】 b = = = L = 125mm所以 Di=40（）+2125= 圓整后取為4300 mm（5）合成塔殼體厚度的確定 殼體材料選用13MNiMoNbR鋼，計算壁后的公式為：S=PcDi/（2[σ] tФPc）式中：Pc—— ； Di=4300mm；Ф= [σ]t =190Mpa（取殼體溫度為50℃）S=4300（2190）=取C2=1mm ；C1=1mm，原整后取S=73mm（6）合成塔封頭的確定 上下封頭均采用半球形封頭，材質選用和筒體相同。綜上所述和借鑒大型甲醇合成企業(yè)的經(jīng)驗，（大型裝置不宜選用激冷式和冷管式），設計選用固定管板列管合成塔。進一步強化傳熱，即反應熱通過列管傳給殼程沸騰水，而同時又通過列管中心的冷氣管傳給進塔的冷氣。按氣體在催化劑床的流向可分為：軸向式、徑向式和軸徑復合型。此外，由于壓力低，動力消耗降低很多，工藝設備制造容易。而且在其他條件一定的情況下，可使甲醇合成的瞬間速度最大。 當空速增大時，將使出口氣體中醇含量降低，即醇凈值降低，催化劑床層中既定部位的醇含量與平衡醇濃度增大，反應速度也相應增大。一般工業(yè)生產(chǎn)中反應溫度取決于催化劑的活性溫度，不同催化劑其反應溫度不同。這些催化劑雖然在某些方面彌補了銅鋅鋁、銅鋅鉻催化劑的不足，但因其活性不理想或對甲醇的選擇性差等自身缺點，還只停留在研究階段而沒有實現(xiàn)工業(yè)化的應用。 銅基催化劑的主要化學成分是CuO/ ZnO/ Al2O3或CuO/ ZnO/ C r2O3，其活性組分是Cu和ZnO，同時還要添加一些助催化劑，促進催化劑活性。甲醇合成是是典型的氣—固相催化反應過程。研究證實，以上五個過程中a、e（擴散）進行得最快，b（吸附）、d（解析）進行的速度較快，而過程c（表面反應）分子在催化劑活性界面的反應速度最慢，因此，整個反應過程取決于表面反應的進行速率?；瘜W性質較活潑，能發(fā)生氧化、酯化、羰基化等化學反應。關鍵詞：甲醇、 合成。自1923年開始工業(yè)化生產(chǎn)以來，甲醇合成的原料路線經(jīng)歷了很大變化。式中沒有催化劑的存在，合成甲醇反應幾乎不能進行。將鋅與鉻的硝酸鹽溶液用堿沉淀，經(jīng)洗滌干燥后成型制的催化劑；也可以用氧化鉻溶液加到氧化鋅懸浮液中，充分混合，然后分離水分、烘干，摻進石墨成型；還可以干法生產(chǎn)，將氧化鋅與氧化鉻的細分混合均勻，添加到少量氧化鉻溶液，和石墨壓片，然后烘干壓片制的成品。 銅基催化劑最大的特點是活性高，反應溫度低，操作壓力低。 在甲醇合成反應過程中，溫度對于反應混合物的平衡和速率都有很大影響。一般來說，催化劑活性愈高，對同樣的生產(chǎn)負荷所需的接觸時間就愈短，空速愈大。排放量過少則影響合成反應進行。5甲醇合成的工藝流程 當今甲醇生產(chǎn)技術主要采用中壓法和低壓法兩種工藝，并且以低壓法為主，這兩種方法生產(chǎn)的甲醇約占世界甲醇產(chǎn)量的80%以上。甲醇合成反應器實際是甲醇合成系統(tǒng)中最重要的設備。日前大型裝置很少使用。針對甲醇合成的特點采用四床（或五床)內換熱式合成塔。汽包（V7001）排污，經(jīng)排污膨脹槽（V7006）膨脹減壓后就地排放。（7） 容器法蘭的選擇 材料選用16MnR鋼，跟據(jù)JB47032000標準，DN1000mm的長頸對焊法蘭。機組為獨立的氣路系統(tǒng)，潤滑油系統(tǒng)采用強制供油，并配有先進的獨立的自控和保安裝置，確保機組的安全運行。合成甲醇催化劑選用上，通過綜合比較國內外各種常用催化劑，并本著技術先進投資節(jié)省的原則，選用目前相對先進的四川天一科技股份有限公司研制的XNC98型催化劑。50%負荷下，C型催化劑CO2加入量最高不超過670kg/h，而XCN98型催化劑則最高可達900kg/h。該離心壓縮機是在引進技術的基礎上，采用自行開發(fā)的多項科研成果研制完成的。 筒體內徑(mm)4300列管數(shù)目8338壁厚(mm)73 管長9000封頭（半球型）半徑(mm)4500 尺寸(mm)Ф32壁厚(mm)76折流板 數(shù)目5拉桿尺寸(mm)Ф32高度(mm)3225數(shù)目12間距(mm)1500［22］（1） 傳熱面積的確定 兩股流體的進出口溫度為：熱 →40℃ 冷 35 ← 20 ℃故傳熱推動力：△Tm = （（－35）－（40－20））/㏑（（－35）/（40－20））=℃總傳熱系數(shù)為K=（m2.℃）由公式Q=AK △Tm 可得 A=Q/（K△Tm）=（）=260 m2 （2）管子數(shù)n的確定 設計選用Ф25，材質20號鋼，管長6m，由公式A=n=A/（）=260/（6）=690根，其中安排拉桿需要減少4根，實際管數(shù)為686根。甲醇分離器（V7002）分離出的混合氣與新鮮氣按一定比例混合后升壓送至甲醇合成塔（R7001）繼續(xù)進行合成反應。管板下面還有一段逆?zhèn)鳠岫?，也就是進塔氣225℃，管外的沸騰水卻是248℃，不是將反應熱移走而是水給反應氣加熱。冷管的結構有逆流式、并流式和U型管式。目前，甲醇的生產(chǎn)方法還主要有①甲烷直接氧化法：2CH4+O2→2CH3OH.②由一氧化碳和氫氣合成甲醇，③液化石油氣氧化法2．本設計的合成工藝以投資成本，生產(chǎn)成本，產(chǎn)品收率為依據(jù)，選擇中壓法為生產(chǎn)甲醇的工藝，用CO和H2在加熱壓力下，在催化劑作用下合成甲醇，其主要反應式為： CO+ H2→CH3OH經(jīng)過凈化的原料氣，經(jīng)預熱加壓，于5 Mpa、220 ℃下，從上到下進入Lurgi反應器，在銅基催化劑的作用下發(fā)生反應，出口溫度為250 ℃左右，甲醇7%左右，因此，原料氣必須循環(huán)，則合成工序配置原則為圖22。完全沒有CO2的合成氣，催化劑活性處于不穩(wěn)定區(qū)，催化劑運轉幾十小時后很快失活。 （1）惰性氣體（CHNAr）的影響 合成系統(tǒng)中惰性氣體含量的高低，影響到合成氣中有效氣體成分的高低。近年來普遍使用的銅基甲醇合成催化劑，其活性溫度范圍在200～300℃，有較高的活性，對于規(guī)模小于30萬噸/a的工廠，操作壓力一般可降為5Mpa左右；對于超大型的甲醇裝置，為了減少設備尺寸，合成系統(tǒng)的操作壓力可以升至10Mpa左右。移動床氣化，是目前世界上用于生產(chǎn)合成氣的主要方法之一。因此，停車卸出之前，應先通入少量氧氣逐步進行氧化，在催化劑的表面形成一層氧化銅保護膜，這一過程稱為催化劑的鈍化。表3 國內外常用銅基催化劑特性對比［10］催化劑型號組分/％操作條件CuOZnOAl2O3壓力/MPa溫度/℃英國ICI 513603010190～270德國LG10451324210～240美國C792220～330丹麥LMK4010220～270中國C302系列51324 210～280中國XCN985220 8~ 200～290從表的對比可以看出，國產(chǎn)催化劑的銅含量已提50%以上。 反應溫度也是影響平衡常數(shù)的一個重要因素，不同溫度下的反應平衡常數(shù)見表11。（1）、主要的化學反應甲醇還可經(jīng)生物發(fā)酵生成甲醇蛋白，富含維生素和蛋白質，具有營養(yǎng)價值高而成本低的優(yōu)點，用作飼料添加劑，有著廣闊的應用前景。近年來，隨著甲醇下屬產(chǎn)品的開發(fā)，特別是甲醇燃料的推廣應用，甲醇的需求大幅度上升。甲醇也是一種重要的有機溶劑，其溶解性能優(yōu)于乙醇，可用于調制油漆。自一氧化碳加氫合成甲醇工業(yè)化以來，合成催化劑合成工藝不斷研究改進。 氧化銅對甲醇合成無催化活性，投入使用之前需將氧化銅還原成單質銅，工業(yè)上采用氫氣、一氧化碳作為還原劑，對銅基催化劑進行還原。操作壓力的選用與催化劑的活性有關。那么若空速增大，單位體積氣體產(chǎn)生的反應熱隨醇凈值的下降而減少。但氫氣過量會降低生產(chǎn)能力，工業(yè)生產(chǎn)中用銅系催化劑進行生產(chǎn)時，一般認為在合成塔入口的V（H2）：V（CO）=4~5較為合適。 ④甲醇合成。該塔結構簡單，也適于大型化。這種塔型是造價最高的一種，也是裝卸催化劑較難的一種。副產(chǎn)蒸汽確保了甲醇合成塔內反應趨于恒定，且反應溫度也可通過副產(chǎn)蒸汽的壓力來調節(jié)。拉桿Ф12，共12根，材料Q235AF鋼；定距管Ф25。 m3/h； MPa。(4)選擇性好