【正文】 3OH H 2 CO CO2 N2 Ar CH4 熱容 kJ/（ ） 氣量 kmol /h 熱量 kJ/（ ） 合計(jì)：入換熱器的被加熱氣體熱量為 （ ），入口溫度為 40℃ ， = kJ/h 20 （ 2）出換熱器的被加熱氣體熱量的確定 出換熱器的被加熱氣體顯熱 =入合成塔氣體的顯熱，即 KJ/h （ 3）入換熱器的熱氣體熱量的確定 入換熱器的加熱氣體顯熱 =出合成塔氣體的顯熱，即 （ 4）出換熱器的熱氣體熱量的確定 被加熱氣體吸收的熱量 =出換熱器的被加熱氣體顯熱－入換熱器的被加熱氣體顯熱 == KJ/h ，所以 出換熱器的加熱氣體顯熱量 =入換熱器的加熱氣體顯熱－被加熱氣體吸收的熱量=－ = KJ/h （ 5） 出換熱器的加熱氣體的溫 度的確定 假設(shè)出換熱器的加熱氣體各組分熱容與出塔時(shí)相同，則出口溫度為 ℃ 水冷器熱量的計(jì)算 （ 1）水冷器熱平衡方程 Q1+Q2=Q3+Q4+Q5 式中： Q1——入換熱器氣體顯熱， KJ/h； Q2——?dú)怏w冷凝放熱， KJ/h； Q3——出水冷器氣體顯熱， KJ/h； Q4——粗甲醇液體顯熱， KJ/h； Q5——冷卻水吸熱， KJ/h。 粗甲醇在閃蒸槽內(nèi)減壓至 ，閃蒸分離出一部分溶于甲醇的氣體，然后送入精餾工序。 本設(shè)計(jì)采用天然氣為原料低壓法（ 10MPa）直接合成甲醇的工藝方法。 （ 2）空速太 大，通過(guò)水冷凝器、醇分離器流速過(guò)高，如果不增加冷卻面積和分離器截面，則氣體中的甲醇不能得到很好的冷凝和分離。 （ 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的工藝參數(shù)資料。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。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。在催化劑的研制、合成工藝路線開(kāi)發(fā)商上，一直沒(méi)有停止過(guò)。近年來(lái)，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。 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。 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。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(lái)處于停滯狀態(tài)。本設(shè)計(jì)中即是采用低壓聯(lián)醇生產(chǎn)工藝。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。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。 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(guò)一系列反應(yīng)生產(chǎn)含有 CO、 CO2 、 H N2 及 CH4等混合氣的過(guò)程。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。 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。 （ 9）管板的確定 管板直徑 1350，厚度 100mm，管板通過(guò)焊接在筒體和封頭之間。通過(guò)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(yáng)鼓風(fēng)機(jī)廠設(shè)計(jì)的 BCL456+2BCL407 離心壓縮機(jī)。 （ 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。 甲醛是一種無(wú)色，有強(qiáng)烈刺激性氣味的氣體。 (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。 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(wàn)元 設(shè)備投資費(fèi)用估算 39。本設(shè)計(jì)中即分析以煤為原料合成甲醇的經(jīng)濟(jì)性。 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 。硫化氫在空氣中的允許濃度為 3. 甲醇 甲醇在常溫下為無(wú)色透明液體，稍具酒精的芳香。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。 （ 11） 支座 選用型號(hào) JB/471292 鞍座 BI 1000 F 。 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。由粗甲醇的組成通過(guò)計(jì)算可得下表： 表 粗甲醇組成 組分 百分比 質(zhì)量 Kg/h 摩爾 Kmol/h 體積量m3/h 甲醇 % 720 二甲醚 % 高級(jí)醇（以異丁醇計(jì)） % 高級(jí)烷烴（以辛烷計(jì)） % 水 % 粗甲醇 100% 771Kg/h 計(jì)算方法 : 粗甲醇 =二甲醚 =771% = kg/h 即 kmol/h ， m3/h 高級(jí)醇（以異丁醇計(jì)） = 771% = ， 高級(jí)烷烴（以辛烷計(jì)） =771% = kg/h 即 ， 水 =771% = kg/h 即 ， 11 圖 合成物料流程圖 合成工段 合成塔中發(fā)生的反應(yīng) : 主反應(yīng) CO+2H2=CH3OH （ 1） CO2+3H2=CH3OH +H2O （ 2） 副反應(yīng) 2CO+4H2=（ CH3O） 2+H2O （ 3） CO+3H2=CH4+H2O （ 4） 4CO+8H2=C4H9OH+3H2O （ 5） 8CO+17H2=C18H18+8H2O （ 6） CO2+H2=CO+H2O （ 7） 計(jì)算簡(jiǎn)化處理 工業(yè)生產(chǎn)中測(cè)得低壓時(shí)，每生產(chǎn)一噸粗甲醇就會(huì)產(chǎn)生 m3（標(biāo)態(tài)）的甲烷，即設(shè)計(jì)中每小時(shí)甲烷產(chǎn)量為 ， 。轉(zhuǎn)化氣經(jīng)轉(zhuǎn)化氣廢熱鍋爐、脫鹽水預(yù)熱器回收熱量后，用水冷卻到 40176。但是，確定聯(lián)醇生產(chǎn)中氫氣與一氧化碳的比例，必須考慮甲醇產(chǎn)量在總氨中所占比例，也即原料氣中的氫在制醇和制氨中如何分配的問(wèn)題。但是合成壓力不是單純由一個(gè)因素決定的，它與選用的催化劑、溫度、空間速度、碳?xì)浔鹊纫蛩囟加嘘P(guān)系。 聯(lián)醇工藝是合成氨生產(chǎn)節(jié)能降耗的一項(xiàng)成功 的工藝改革 , 它是以合成氨生產(chǎn)中需要清除的 CO、 CO2 及原料氣中 H2 為原料，合成有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的化工產(chǎn)品甲醇。在單醇生產(chǎn)中，由于反應(yīng)物濃度高，因此單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)熱量。目前工業(yè)化運(yùn)行的甲醇合成工藝基本上是氣相合成法。 1966 年英國(guó) ICI 公司開(kāi)發(fā)了低壓法工藝，這是甲醇生產(chǎn)工藝上的一次重大變革，它是采用了高活性、高選擇性銅 系催化劑，不僅降低了合成壓力（ 5MPa）和反應(yīng)溫度（ 200~300），而且也提高了甲醇轉(zhuǎn)化率、改善了粗甲醇質(zhì)量、降低了原料消耗，同時(shí)由于壓力低，工藝設(shè)備的制造比高壓設(shè)備容易得多，設(shè)備投資也較少，能耗約降低 1／ 4，生產(chǎn)成本顯著降低，表現(xiàn)出了優(yōu)越性，也為甲醇的大規(guī)模生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件。近年來(lái)，隨著甲醇下屬產(chǎn)品的開(kāi)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。 生產(chǎn)方法的概述 甲醇的生產(chǎn)應(yīng)用大致經(jīng)歷如下幾個(gè)過(guò)程： 20 世紀(jì) 30 年代初期，幾乎全部的甲醇都有木材蒸餾制的，由于每生產(chǎn) 1Kg甲醇需要消耗 60~80Kg木材，消耗大量木材，且產(chǎn)量低，制約了生產(chǎn)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)，當(dāng)時(shí)全世界甲醇產(chǎn)量?jī)H為 萬(wàn)噸左右。我國(guó)的甲醇產(chǎn)能已接近世界的四分之一，成為世界第二大甲醇生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，同時(shí)也是甲醇生產(chǎn)增長(zhǎng)最快的國(guó)家，并將持續(xù)高速發(fā)展。 傳統(tǒng)的高壓法和低壓法均為單醇生產(chǎn)，在單醇生產(chǎn)全循環(huán)甲醇合成時(shí)，經(jīng)粗甲醇分離系統(tǒng)后未被分離下來(lái)的生成物將重新返回甲醇合 成塔，甲醇、醚、烷烴及其他副產(chǎn)物再一次回到催化劑表面，使催化劑上副反應(yīng)增加，生成各種高級(jí)醇、高級(jí)烷烴及其他羰基物，生產(chǎn)的粗甲醇中雜質(zhì)含量增加，質(zhì)量下降，原料氣消耗增加，同時(shí)使粗甲醇的精餾更加困難。 （ 3）明顯降低銅洗負(fù)荷的 與合成氨工藝相比，因聯(lián)醇采用銅基催化劑，其抗毒性能較差，所以必須采取特殊的凈化措施。在實(shí)際生產(chǎn)中，反應(yīng)溫度還必須取決于所選催化劑的活性范圍。h)。C 后送入轉(zhuǎn)化管。