【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(zhì)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(shè)計選用固定管板列管合成塔。進(jìn)一步強(qiáng)化傳熱，即反應(yīng)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(jìn)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(fù)合型。此外，由于壓力低，動力消耗降低很多，工藝設(shè)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(dāng)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(yīng)速度也相應(yīng)增大。一般工業(yè)生產(chǎn)中反應(yīng)溫度取決于催化劑的活性溫度，不同催化劑其反應(yīng)溫度不同。這些催化劑雖然在某些方面彌補(bǔ)了銅鋅鋁、銅鋅鉻催化劑的不足，但因其活性不理想或?qū)状嫉倪x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(yīng)用。 銅基催化劑的主要化學(xué)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(jìn)催化劑活性。甲醇合成是是典型的氣—固相催化反應(yīng)過程。研究證實，以上五個過程中a、e（擴(kuò)散）進(jìn)行得最快，b（吸附）、d（解析）進(jìn)行的速度較快，而過程c（表面反應(yīng)）分子在催化劑活性界面的反應(yīng)速度最慢，因此，整個反應(yīng)過程取決于表面反應(yīng)的進(jìn)行速率。化學(xué)性質(zhì)較活潑，能發(fā)生氧化、酯化、羰基化等化學(xué)反應(yīng)。關(guān)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(yīng)幾乎不能進(jìn)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(jìn)石墨成型；還可以干法生產(chǎn)，將氧化鋅與氧化鉻的細(xì)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(yīng)溫度低，操作壓力低。 在甲醇合成反應(yīng)過程中，溫度對于反應(yīng)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(fù)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(yīng)進(jìn)行。5甲醇合成的工藝流程 當(dāng)今甲醇生產(chǎn)技術(shù)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(yīng)器實際是甲醇合成系統(tǒng)中最重要的設(shè)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(nèi)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(biāo)準(zhǔn)，DN1000mm的長頸對焊法蘭。機(jī)組為獨立的氣路系統(tǒng)，潤滑油系統(tǒng)采用強(qiáng)制供油，并配有先進(jìn)的獨立的自控和保安裝置，確保機(jī)組的安全運(yùn)行。合成甲醇催化劑選用上，通過綜合比較國內(nèi)外各種常用催化劑，并本著技術(shù)先進(jìn)投資節(jié)省的原則，選用目前相對先進(jìn)的四川天一科技股份有限公司研制的XNC98型催化劑。50%負(fù)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(dá)900kg/h。該離心壓縮機(jī)是在引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用自行開發(fā)的多項科研成果研制完成的。 筒體內(nèi)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(jìn)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(shè)計選用Ф25，材質(zhì)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(jìn)行合成反應(yīng)。管板下面還有一段逆?zhèn)鳠岫?，也就是進(jìn)塔氣225℃，管外的沸騰水卻是248℃，不是將反應(yīng)熱移走而是水給反應(yīng)氣加熱。冷管的結(jié)構(gòu)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(shè)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(yīng)式為： CO+ H2→CH3OH經(jīng)過凈化的原料氣，經(jīng)預(yù)熱加壓，于5 Mpa、220 ℃下，從上到下進(jìn)入Lurgi反應(yīng)器，在銅基催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)，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(yùn)轉(zhuǎn)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(shè)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(yīng)先通入少量氧氣逐步進(jìn)行氧化，在催化劑的表面形成一層氧化銅保護(hù)膜，這一過程稱為催化劑的鈍化。表3 國內(nèi)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(yīng)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(yīng)平衡常數(shù)見表11。（1）、主要的化學(xué)反應(yīng)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(zhì)，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(yīng)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(yīng)用，甲醇的需求大幅度上升。甲醇也是一種重要的有機(jī)溶劑，其溶解性能優(yōu)于乙醇，可用于調(diào)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(jìn)。 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(zhì)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(jìn)行還原。操作壓力的選用與催化劑的活性有關(guān)。那么若空速增大，單位體積氣體產(chǎn)生的反應(yīng)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(jìn)行生產(chǎn)時，一般認(rèn)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(jié)構(gòu)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(nèi)反應(yīng)趨于恒定，且反應(yīng)溫度也可通過副產(chǎn)蒸汽的壓力來調(diào)節(jié)。拉桿Ф12，共12根，材料Q235AF鋼；定距管Ф25。 m3/h； MPa。(4)選擇性好