【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ......................................................... 15 殼程表面給熱系數(shù) ........................................................................................ 15 管內(nèi)表面給熱系數(shù) ......................................................................................... 16 傳熱面積裕度 ............................................................................................... 17 換熱器內(nèi)流體的流動(dòng)阻力 .............................................................................. 18 管子拉脫力計(jì)算 ............................................................................................ 18 第 4 章 換熱器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果列表 .........................................................20 第 5 章 結(jié) 論 ...............................................................................................................20 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................21 致謝 ...............................................................................................................................22 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文 ） 1 前言 我國(guó)是一個(gè)少油多煤的國(guó)家，煤炭貯量非常豐富，煤種齊全。但到目前為止，我國(guó)煤炭資源的綜合利用水平還很低，基本上處于小型化、分散化、產(chǎn)品單一化、浪費(fèi)大、污染嚴(yán)重和低效益的狀態(tài)。因此建設(shè)大型煤炭綜合利用的焦化基地，實(shí)現(xiàn)煤炭資源的綜合利用，生產(chǎn)高附加值的深加工產(chǎn)品，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，保護(hù)環(huán)境，帶動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)乃至行業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展已成為必然趨勢(shì)。 合成甲醇技術(shù)是煤化工技術(shù)在能源轉(zhuǎn)換的背景下研究開(kāi)發(fā)的，其宗旨是以水煤氣為原料，擴(kuò)大炭資源的使用范圍，緩和石油危機(jī)。因此，充分利用豐富的煤炭資源，大力發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)和新一代煤化工技術(shù)是非常必要的，既對(duì)我國(guó)合理利用資源、有效利用能源和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)，又對(duì)保護(hù)國(guó)家能源安全具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。 眾所周知，甲醇是重要的化工產(chǎn)品，也是重要的化工原料，又是很有發(fā)展前途的重要燃料。由甲醇合成的后加工產(chǎn)品名目繁多，效益顯著，市場(chǎng)非?；钴S，發(fā)展前景十分廣闊。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文 ） 2 第 1 章 概述 產(chǎn)品的性質(zhì) 甲醇物性 甲醇（ Methanol Methyl alcohol） 又名木醇，木酒精， 甲基氫氧化物，是一 種最簡(jiǎn)單的飽和一元醇，化學(xué)分子式為 OHCH3 ，相對(duì)分子質(zhì)量 度 0． 792（ 20/4℃ ），熔點(diǎn) 97． 8℃ ，沸點(diǎn) 64． 5℃ ，閃點(diǎn) 12． 22℃ ，自然點(diǎn) 463． 89℃ ，蒸汽密度 1． 11kg/m3，蒸汽壓 13． 33kPa（ 100mmHg， 21． 2℃ ），蒸汽與空氣混合物爆炸范圍 6%~36． 5%。在通常情況下，甲醇是一種有毒，無(wú)色易揮發(fā)和易燃的無(wú)色液體，具有類似于酒精的味道。 甲醇能與水，乙醇，乙醚，酮，鹵代烴和許多其他有機(jī)溶劑相混溶 ，并與它們形成共沸混合物。 產(chǎn)品的用途 甲醇是重要的化工原料，應(yīng)用廣泛，主要用于生產(chǎn)甲醛，其消耗量約占甲醇總量的 30%~40%；其次作為甲基化劑，生產(chǎn)甲胺、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基叔丁基醚、對(duì)苯二甲酸二甲酯；甲醇羰基化可生產(chǎn)醋酸、酸酐、甲酸甲酯、碳酸二甲酯等。其次，甲醇低壓羰基化生產(chǎn)醋酸，近年來(lái)發(fā)展很快。隨著碳化工的發(fā)展，由甲醇出發(fā)合成乙二醇、乙醛、乙醇等工藝正在日益受到重視。甲醇作為重要原料在敵百蟲(chóng)、甲基對(duì)硫磷、多菌靈等農(nóng)藥生產(chǎn)中，在醫(yī)藥、染料、塑料、合成橡膠，合成纖維等工業(yè)中有著重 要的地位。甲醇還可經(jīng)生物發(fā)酵生成甲醇蛋白，用作飼料添加劑。 （ 1）甲醇氧化制甲醛 甲醇在高溫、浮石銀、催化劑或其它固體催化劑存在下直接氧化制甲醛。目前，國(guó)內(nèi)外以上的甲醇用于制甲醛，進(jìn)而合成樹(shù)脂、塑料及其他化工原料。聚甲醛是性能優(yōu)良的工程塑料，其用途十分廣泛。甲醛還用來(lái)制取丁二醇、烏洛托品等近一百種下游產(chǎn)品。 （ 2）甲醇氨化制甲胺 將甲醇與氨氣按照一定比例混合，在 370~420℃ 、 ~ 壓力下，以活性氧化鋁為催化劑進(jìn)行合成，制得甲胺、二甲胺、三甲胺的混合物，再經(jīng)精餾可得一、二或 三甲胺產(chǎn)品。一、二、三甲胺用于農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料方面或用作有機(jī)原料中間體。 （ 3）甲醇羰基化反應(yīng)制醋酸。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文 ） 3 由甲醇和一氧化碳在低壓下羰基合成制醋酸，其總量占世界醋酸生產(chǎn)能力的50%以上。 （ 4）甲醇酯化可生產(chǎn)各種酯類化合物。 （ 5）甲醇在金屬硅鋁催化劑或 ZSM5 型分子篩存在下，脫水可制得二甲醚。 （ 6）甲醇用作燃料。 甲醇的發(fā)展前景 甲醇作為最有希望代替汽油的并且將成為二十一世紀(jì)有競(jìng)爭(zhēng)力的可選清潔燃料，具有非常好的發(fā)展前景。所以專家認(rèn)為，必須開(kāi)拓甲醇作為車用燃料的用途，即發(fā)展甲醇汽 車才能使甲醇取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。甲醇汽油是符合我國(guó)國(guó)情的替代能源之一，不僅符合國(guó)家 節(jié)能減排 政策的要求，而且因甲醇汽油可部分替代石油，在一定程度上相當(dāng)于擴(kuò)大了我國(guó)石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備。與此同時(shí)，推廣甲醇汽油，一方面可以釋放我國(guó)每年 20xx 多萬(wàn)噸的甲醇產(chǎn)能，改變我國(guó)甲醇產(chǎn)能嚴(yán)重過(guò)剩的局面，提高甲醇生產(chǎn)企業(yè)的開(kāi)工率。另一方面，甲醇汽油的生產(chǎn)成本低，甲醇汽油價(jià)格更為優(yōu)惠，更適用于老百姓的需求，更 經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。 我國(guó)現(xiàn)在提出了四個(gè)石油替代路徑：天然氣替代、電動(dòng)力替代、生物燃料替代和煤基燃料替代，煤基燃料替代包括煤制天然氣、甲醇、二甲醚、合成油等。煤基醇醚燃料更具有大規(guī)模、基地化推廣的現(xiàn)實(shí)性，是最實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的選擇。由于甲醇在我國(guó)已經(jīng)有一定規(guī)模的生產(chǎn)，另外甲醇的投資成本低，無(wú)論甲醇汽油生產(chǎn)技術(shù)還是甲醇車輛生產(chǎn)技術(shù)都已經(jīng)非常成熟了。如果甲醇汽油作為車用燃料相比于其他能源具有一定的優(yōu)勢(shì)，甲醇汽油也是一種液體燃料，好多特性和汽油雷同，但比汽油更安全、更節(jié)能、更環(huán)保。此外，甲醇汽油可直接利用現(xiàn)在所有中石油和中石化的 輸配系統(tǒng)進(jìn)行快速推廣，推廣渠道會(huì)相對(duì)便捷一些，推廣成本也非常小。 甲醇生產(chǎn)的基本原理 甲醇合成 目前甲醇生產(chǎn)技術(shù)主要采用 高壓法 、 中壓法和低壓法 三 種工藝，并且以低壓法為主，這 三 種方法生產(chǎn)的甲醇約占世界甲醇產(chǎn)量的 80%以上。 高壓法： ()是最初生產(chǎn)甲醇的方法，采用鋅鉻催化劑，反應(yīng)溫度 360400℃ ，壓力 。高壓法由于原料和動(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，其發(fā)展長(zhǎng)期以來(lái)處于停頓狀態(tài)。 低壓法： ( Mpa)是 20 世紀(jì) 60 年代后期發(fā)展起來(lái)的甲醇合成技術(shù)，低壓法基于高活性的銅基催化劑，其活性明顯高于鋅鉻催化劑，反應(yīng)溫度低平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文 ） 4 (240270℃ )。在較低壓力下可獲得較高的甲醇收率，且選擇性好，減少了副反應(yīng)，改善了甲醇質(zhì)量，降低了原料消耗。此外，由于壓力低，動(dòng)力消耗降低很多，工藝設(shè)備制造容易。 中壓法： ( Mpa)隨著甲醇工業(yè)的大型化，如采用低壓法勢(shì)必導(dǎo)致工藝管道和設(shè)備較大，因此在低壓法的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高合成壓力，即發(fā)展成為中壓法。中壓法仍采用高活性的銅基催化劑，反應(yīng)溫度與低壓法相同，但由于提高了壓力，相應(yīng) 的動(dòng)力消耗略有增加。 甲醇的生產(chǎn)方法 其他還 有：甲烷直接氧化法、由一氧化碳和氫氣合成甲醇、液化石油氣氧化法。 比較 甲醇生產(chǎn) 的優(yōu)缺點(diǎn)，以投資成本，生產(chǎn)成本，產(chǎn)品收率為依據(jù)，選擇低壓法為生產(chǎn)甲醇的工藝，用 和 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： 甲醇生產(chǎn)工藝流程 本設(shè)計(jì)采用焦?fàn)t煤氣合成的甲醇。工藝流程如下： 圖 11 焦?fàn)t煤氣制甲醇工藝流程圖 焦?fàn)t煤氣經(jīng)過(guò)氣柜，在氣柜中緩沖穩(wěn)壓， 選擇低溫低壓的方式，壓力為； 然后焦?fàn)t煤氣中 S 含量較高，必須用加 H2 轉(zhuǎn)化有機(jī)硫工藝，將焦?fàn)t氣脫硫處理；然后將焦?fàn)t煤氣純氧部分氧化催化轉(zhuǎn)化甲烷，氧氣與焦?fàn)t煤氣不完全燃燒，放出大量熱，甲烷與氫氣吸收熱量反應(yīng)，最終產(chǎn)物為 CO、 H ；將合成的凈化原料氣壓縮，送去合成塔合成甲醇。 反應(yīng)原理 用氫與一氧化碳在催化劑的作用下合成甲醇，是工業(yè)化生產(chǎn)甲醇的主要方法。很多研究證明，氫與一氧化碳在合成反應(yīng)中發(fā)生的變化很復(fù)雜，可以用以下焦?fàn)t煤氣 氣柜 脫硫處理 甲烷轉(zhuǎn)化 合成氣壓縮