【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 大甲醇消費(fèi)國(guó)。我國(guó)甲醇消費(fèi)結(jié)構(gòu)與國(guó)外類似，最大消費(fèi)領(lǐng)域是甲醛生產(chǎn)，消費(fèi)比例約為40%；其次是MTBE和醋酸，所占比例分別為6%和7%。近年來甲醇燃料方面的消費(fèi)量發(fā)展較快，盡管國(guó)家尚未出臺(tái)相關(guān)政策法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，但甲醇燃料消費(fèi)已經(jīng)成為驅(qū)動(dòng)甲醇需求的主要?jiǎng)恿χ?。目前我?guó)甲醇消費(fèi)的主要地區(qū)是華東和華南地區(qū)，上述地區(qū)也是我國(guó)甲醛、MTBE、丙烯酸酯和醋酸等下游產(chǎn)品生產(chǎn)的集中地。對(duì)于甲醇燃料，消費(fèi)地區(qū)主要集中在山西、河南等地。2005年，我國(guó)甲醇進(jìn)口總量中，%，%，%，%。所有進(jìn)口基本上全部集中在華東和華南地區(qū)，進(jìn)口結(jié)構(gòu)也在一定程度上反映了我國(guó)甲醇消費(fèi)的地區(qū)分布。我國(guó)甲醇生產(chǎn)裝置中，大型少、中小型多大型裝置的場(chǎng)數(shù)約占12%，生產(chǎn)能力約占60%以上；中小型裝置約占88%以上，生產(chǎn)能力約占40%左右。從以上我國(guó)甲醇生產(chǎn)實(shí)際狀況出發(fā)，為了提高我國(guó)甲醇生產(chǎn)水平，特別是提高中小型甲醇生產(chǎn)技術(shù)：開工率低、消耗高、成本高的等，必須提高企業(yè)的管理水平，特別是操作工人的技術(shù)素質(zhì)。 世界甲醇發(fā)展迅速，%，%，%。，%，甲醇迅速發(fā)展的原因在于全球性汽油無鉛化的要求，使MTBE快速增長(zhǎng)。以及甲醇羥基化的迅速發(fā)展。1977年到2001年5年中，%，%，%，均比前5年有所下降。受石油和天然氣價(jià)格波動(dòng)影響，2000年甲醇的價(jià)格和供求也浮動(dòng)較大。 2000年世界甲醇生產(chǎn)能力3620萬t/a（上年為3450萬t/a），生產(chǎn)能力利用率為79%，其中北美為91%，中東83%，歐洲和亞洲為65%。2000年全球甲醇需求為2850萬t，比1999年增長(zhǎng)140萬t，推動(dòng)消費(fèi)增長(zhǎng)的主要原因是美國(guó)MTBE生產(chǎn)開工率充足；中國(guó)大幅增加甲醇消費(fèi)，新加坡和BP公司分別有50萬t和40萬t規(guī)模的醋酸裝置投產(chǎn)。 （1Btu=,下同）漲至年末5美元/1012Btu，受此影響美國(guó)的甲醇價(jià)格由113美元/t升至230美元/t. 2001年現(xiàn)有生產(chǎn)能力的開工率將保持穩(wěn)定，天然氣價(jià)格仍趨下降，幾處新的生產(chǎn)裝置將投產(chǎn)。大幅度的縮減須等到2003年，美國(guó)實(shí)施清潔空氣計(jì)劃，屆時(shí)將大量限制由甲醇制造的甲基叔丁基醚（MTBE）。2000年至2005年間美國(guó)的甲醇消費(fèi)將由1053萬t降至760萬t，主要因?yàn)楹挠眉状甲疃嗟腗TBE將由2000年的430萬t下降至2005年的59萬t。2000～2005年世界甲醇消費(fèi)量及所占比例見表1。表 １ ２０００～２００５年世界甲醇消費(fèi)量及所占比例 萬ｔ ２０００年 比例／％ ２００５年 比例／％ 消費(fèi)量 消費(fèi)量 甲醛 ９６３ ３４．１ １１３５ ３５．１ ＭＴＢＥ ７７７ ２７．６ ８２０ ２５．２ 醋酸 ２７３ ９．７ ３４８ １０．７ 溶劑 １１６ ４．１ １３５ ４．１ 其他 ６９０ ２４．５ ８１９ ２４．９ 世界總計(jì) ２８１９ １００ ３２５７ １００據(jù)美國(guó)《化學(xué)周刊》最新報(bào)道，截至2006年底世界甲醇的總生產(chǎn)能力接近4800萬t，06年總需求達(dá)3680萬t。世界甲醇生產(chǎn)主要集中在天然氣資源比較豐富的地區(qū)，如特立尼達(dá)、智利、新西蘭、沙特和俄羅斯，中國(guó)已成為世界甲醇主要生產(chǎn)地區(qū)，中國(guó)甲醇主要以煤炭為原料。其中亞太地區(qū)的生產(chǎn)能力為1410萬t/年，約占世界總生產(chǎn)能力的30%，中東及非洲地區(qū)的生產(chǎn)能力為1217萬t/年，約占總生產(chǎn)能力的25%，北美地區(qū)的生產(chǎn)能力僅為60萬t/年，%，南美地區(qū)的生產(chǎn)能力為1256萬t/年，約占總生產(chǎn)能力的26%，世界其他地區(qū)的生產(chǎn)能力為854萬噸/年，%。世界主要甲醇生產(chǎn)企業(yè)都是將甲醇作為商品銷售，自用量很少。同時(shí)大型甲醇生產(chǎn)企業(yè)都擁有自己的遠(yuǎn)洋運(yùn)輸船隊(duì)和儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施，以便將生產(chǎn)的甲醇運(yùn)往世界各地銷售。由于美國(guó)國(guó)內(nèi)天然氣價(jià)格較高，加之對(duì)MTBE產(chǎn)品使用的限制，美國(guó)甲醇生產(chǎn)大幅下降，目前僅剩60萬t/年。未來幾年還將有大量產(chǎn)能陸續(xù)投產(chǎn)，預(yù)計(jì)到2010年中東地區(qū)甲醇產(chǎn)能將翻一番，中國(guó)產(chǎn)能到2010年也將翻番至2120萬t/年。甲醇制烯烴(MTO/MTP)和二甲醚(DME)將是未來驅(qū)動(dòng)甲醇市場(chǎng)需求增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿?，而我?guó)將是甲醇需求的重點(diǎn)地區(qū)。預(yù)計(jì)到2010年，世界甲醇生產(chǎn)能力將達(dá)到約6400萬t，2015年達(dá)到約7200萬t，供應(yīng)能力大于市場(chǎng)需求，競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)加劇，一些不具競(jìng)爭(zhēng)力的小裝置或原料價(jià)格較高地區(qū)的甲醇裝置將關(guān)閉。根據(jù)未來甲醇裝置建設(shè)趨勢(shì)，世界甲醇的生產(chǎn)中心正在向南美、沙特、伊朗和我國(guó)轉(zhuǎn)移；同時(shí)這些國(guó)家和地區(qū)甲醇產(chǎn)品的目標(biāo)市場(chǎng)主要是針對(duì)亞太地區(qū)和我國(guó)。雖然北美地區(qū)大量產(chǎn)能關(guān)閉，全球范圍來看，%/年，會(huì)高過需求增速。今年初，由于世界范圍一系列甲醇裝置非計(jì)劃停工造成市場(chǎng)供應(yīng)緊張，導(dǎo)致現(xiàn)貨價(jià)格大幅攀升。最近幾周甲醇價(jià)格已回復(fù)到70美分/加侖fob。由于現(xiàn)貨價(jià)格走低，Methanex公司也調(diào)低了美國(guó)4月份合同價(jià)格54美分/加侖?？偟膩碚f，隨著各國(guó)對(duì)無鉛汽油的環(huán)保需要，甲醇的生產(chǎn)發(fā)展還是極為迅速的。同時(shí)甲醇作為C1化學(xué)的支柱產(chǎn)品，甲醇化工已成為化學(xué)工業(yè)的一個(gè)重要領(lǐng)域。甲醇的消費(fèi)已滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門。今后甲醇的發(fā)展更為迅速。由指導(dǎo)老師指定的課題。 設(shè)計(jì)產(chǎn)品精甲醇所需的主要原料粗甲醇由本廠自己生產(chǎn)，其生產(chǎn)粗甲醇的原料合成氣可以購(gòu)買也可自己生產(chǎn)。、電、汽供應(yīng)情況、排水系統(tǒng)生產(chǎn)用水主要為工序的冷卻用水。本生產(chǎn)線用水有自來水廠供應(yīng)，水的用量不大，滿足該項(xiàng)目的要求。 給水系統(tǒng)包括新鮮水輸水管，管網(wǎng)輸水管道等分支，一分支專門為循環(huán)水池和生產(chǎn)清洗供水，另一分支為純水裝置供水。消防用水管網(wǎng)另設(shè)。室內(nèi)給水系統(tǒng)由入戶管，主管，支管，配水頭等組成。給水的水平主管鋪設(shè)在建筑物的下部，由下至上供水。生產(chǎn)用水中的冷卻水經(jīng)貯水池自然冷卻或用冷卻塔冷卻后循環(huán)使用，少量的生產(chǎn)沖洗用水屬基本無污染水，可澄清后排放。生產(chǎn)線的排水系統(tǒng)由排水管網(wǎng)組成，排水管道把廢水從產(chǎn)生地點(diǎn)收集和輸送到總排水管，最后由總排水管輸送至污水澄清池。本項(xiàng)目耗電不大，電力由本廠的小型熱電廠供應(yīng)。本項(xiàng)目的蒸汽均由該廠的小型熱電廠供給。根據(jù)本項(xiàng)目原料，產(chǎn)品特點(diǎn)，按不同要求進(jìn)行貯運(yùn)以滿足要求。貯存甲醇通常采用立式不銹鋼制貯槽。貯槽設(shè)置在室內(nèi)或車間要防止日光曝曬，以免引起甲醇揮發(fā)，影響成品產(chǎn)量。甲醇通常利用公路、鐵路運(yùn)輸。在工藝設(shè)計(jì)中一般采取三廢治理加節(jié)能降耗措施，主要有以下幾點(diǎn)：粗甲醇精餾過程中回收甲醇?xì)堅(jiān)械募状即旨状季s過程中，殘液內(nèi)甲醇含量達(dá)5%，按甲醇生產(chǎn)規(guī)模，精餾過程約有3500噸 殘液被排放，則每年約有170噸甲醇隨同殘液一起排放，這樣既減少了產(chǎn)品甲醇量，又污染了環(huán)在精餾過程中，加入的粗甲醇在各層塔板中，反覆地進(jìn)行熱質(zhì)傳遞，易揮發(fā)組分甲醇從塔底向塔頂，不斷地從液相轉(zhuǎn)入氣相，通過塔頂冷凝獲得精甲醇，部分回流。不易揮發(fā)組分主要是水，不斷地從氣相轉(zhuǎn)入液相。在塔底的殘液中，除了水分和少量其他組分外，還殘留了3..57%，的甲醇。國(guó)內(nèi)某廠通過圖14回收. 圖14甲醇回收工藝流程圖1循環(huán)泵； 2蒸發(fā)器； 3分離器； 4噴嘴；5冷凝器； 6溢流管；7液位計(jì)殘液經(jīng)1循環(huán)泵加壓后，進(jìn)入列管式蒸發(fā)器2，加熱到80176。C，然后進(jìn)入氣液分離器3，液體從噴嘴4出，使甲醇從殘液中 釋放。甲醇蒸汽與水蒸汽同時(shí)在冷凝器5中冷卻，得到冷凝液中含甲醇2540%，送入回流罐再去精餾，為蒸發(fā)的殘?jiān)祷匮h(huán)泵1循環(huán)蒸發(fā)，另一部分經(jīng)管道6去生物氧化池進(jìn)行氧化。 經(jīng)回收甲醇后的殘?jiān)状剂繌?%%。廠里除扣除回收成本，這部分利潤(rùn)還是相當(dāng)可觀的。通過殘?jiān)状蓟厥眨粌H增加了甲醇產(chǎn)量，而且減輕了殘?jiān)汉罄^生物氧化法處理負(fù)擔(dān)。第二章 生產(chǎn)流程方案的確定本設(shè)計(jì)是高壓法甲醇分離工藝工段設(shè)計(jì)，主要用精餾法對(duì)粗甲醇進(jìn)行分離。生產(chǎn)的粗甲醇經(jīng)過預(yù)熱交換器后進(jìn)入預(yù)精餾塔并在塔底通入蒸汽，經(jīng)預(yù)精餾后的粗甲醇進(jìn)入主塔精餾并在塔底通入蒸汽進(jìn)行精餾。[5] 甲醇精餾工藝流程簡(jiǎn)圖如圖21 圖21甲醇精餾工藝流程簡(jiǎn)圖 1粗甲醇貯槽；2預(yù)熱交換器； 3預(yù)精餾塔；4主精餾塔；5精甲醇貯槽 精餾時(shí)采用的是雙精餾塔，分為預(yù)精餾塔和主精餾塔。生產(chǎn)冷凝的粗甲醇進(jìn)入精餾裝置。精餾時(shí)粗甲醇先經(jīng)過預(yù)熱器加熱，并通入冷凝水和氫氧化鈉溶液，進(jìn)預(yù)精餾塔并在塔底通入蒸汽。塔頂出來的蒸汽含有甲醇、水及多種以輕主分為主的少量有機(jī)雜質(zhì)，經(jīng)過冷凝器被冷卻水冷卻，絕大部分冷凝下來，送至塔內(nèi)回流，以輕組分為主的大部分有機(jī)雜質(zhì)經(jīng)塔頂液封槽后放空或回收作為燃料。從預(yù)精餾塔出來的釜液進(jìn)入主精餾塔經(jīng)過塔底通入蒸汽，最后分離從塔上部得到精甲醇，塔下部得到側(cè)餾分，從塔頂?shù)玫降妮p組分和極少量的甲醇經(jīng)液封溢流槽后，不凝性氣體排空另一部分經(jīng)回流罐再次進(jìn)入預(yù)精餾塔進(jìn)行回流。第三章 工藝計(jì)算粗甲醇147公斤/時(shí)；精甲醇127公斤/時(shí) 高壓法鋅鉻催化劑合成粗甲醇的組成的百分比，主要物料數(shù)據(jù)見表31。物質(zhì)甲醚甲醇異丁醇高級(jí)醇水百分比/%表31粗甲醇組成的百分比計(jì)算依據(jù)按年產(chǎn)量1000噸精甲醇計(jì)，%，則每年所需粗甲醇總量：000/%=1159噸/年年工作日按330天計(jì)，則精甲醇每日、每小時(shí)產(chǎn)量為： 1000/330=每日、每小時(shí)所需粗甲醇量為: 1159/330=預(yù)精餾塔（脫醚塔）物料衡算預(yù)精餾塔平衡示意圖如下所示：粗甲醇147脫醚后 入料（以每小時(shí)計(jì)）：粗甲醇：147公斤/時(shí)其中：%，則147*%= %，則147*%=127公斤/時(shí)%，則147*%= %，則147*%= 水 %，則147*%=（2）堿液根據(jù)資料介紹：堿液濃度按2%計(jì)算時(shí)，公斤92%濃度的NaOH，**92%=（單位公斤/時(shí)） 時(shí)純NaOH，折合成2%，則為：。（3）軟水加入量或冷凝水加入量以精甲醇36%計(jì)，則127*36%=（4）初鎦物：（測(cè)定數(shù)據(jù)） 總計(jì)：+127+++++=出料： （1）（2）甲醇127公斤/時(shí) （3）（4）（5）（6）水： （7）總計(jì)：+127++++++= 其中：，主精餾塔物料衡算主精餾塔物料平衡示意圖如下圖所示： 脫醚后甲醇精甲醇高沸點(diǎn)物質(zhì)水(殘液)主精餾塔物料平衡示意圖入料：回流液：回流比=（回流/入料）=2*2= 總計(jì)：+=出料：（1）高沸點(diǎn)物采出量：異丁醇+高級(jí)醇+甲醇=（+）/30%= （其中甲醇70%，重組分30%）從主塔回流液中采出預(yù)塔入料量2%到預(yù)塔收集槽，%—99%油性雜質(zhì)在1%—%，—,其量：147*2%=成品甲醇=預(yù)后甲醇量殘液中甲醇量高沸點(diǎn)物中甲醇量初鎦物甲醇量=（x為殘液總量） 由物料衡算知：+++x=解之得：x= 即精甲醇量：殘液總量： 回流液量： 總量：+++=+=目的：根據(jù)預(yù)塔全塔熱量衡算，求出塔所耗蒸汽量和冷凝水量。它是建立在能量守恒定律基礎(chǔ)之上的?？捎孟铝嘘P(guān)系式表示：Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6其中：Q1——加料帶入設(shè)備量； Q4——物料帶出熱；Q2——加入介質(zhì)帶入熱； Q5——消耗在各部件熱；Q3——物料帶入熱； Q6——熱量損失； 上述關(guān)系式因過程不同又有不同的表現(xiàn)形式。一、預(yù)精餾塔熱量衡算則回流量：147*=塔操作為常壓，求塔底蒸汽加入量G=?軟水（包括NaOH液）：+=全塔熱量衡算 入熱粗甲醇入熱：（物料147公斤/時(shí)，t=65℃）二甲醚：*=其中：甲醇：**65=其中，水：*1*65=則Q1=++=軟水（包括NaOH液） Q2=*1*65=塔底蒸汽加入量：Q3=？ 回流液：（t=55℃）Q4=**55=總?cè)霟幔篞1+Q2+Q3+Q4=+++Q3 出熱：（1）脫醚后粗甲醇（，t=75℃）甲醇：**75=水：*1*75= 則Q11=+= （2）