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化工專業(yè)煤氣化制甲醇畢業(yè)設(shè)計(jì)-wenkub.com

2025-06-13 04:27 本頁面
   

【正文】 最后感謝兩年來幫助和教育過我的李老師、楊老師、李老師、趙老師……通過在學(xué)校的學(xué)習(xí)我受益匪淺,謹(jǐn)此一并表達(dá)我對(duì)你們教育之恩的感激之情。三年的風(fēng)風(fēng)雨雨,我們一同走過,充滿著關(guān)愛,給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。感恩之情難以用語言量度,謹(jǐn)以最樸實(shí)的話語致以最崇高的敬意。是的,隨著論文的終結(jié),意味著我生命中最純美的學(xué)生時(shí)代即將結(jié)束,盡管百般不舍,這一天終究會(huì)在熙熙攘攘的喧囂中決絕的來臨。值得一提的是,所有甲醇合成催化劑都放棄了鐵元素,因?yàn)樗鼈兌际巧杉淄榈幕钚源呋瘎?。一般控制原則:在催化劑使用初期活性較好,或者是合成塔的負(fù)荷較輕,操作壓力較低時(shí),可將循環(huán)氣中的惰性氣體含量控制在 20%25%左右,反之控制在15%20%左右。CH4 或 N2 在合成反應(yīng)器內(nèi)不參與 CH3OH 的合成反應(yīng),但會(huì)在合成系統(tǒng)中逐漸積累而增多。在 CH3OH 合成中,原料氣中的氫碳比略高于 2,而在合成塔中,H2 與 CO,CO2 使按化學(xué)計(jì)量比例生成甲醇的,所以 CH3OH 合成回路中循環(huán)氣體的 H2 含量高得多。 氫碳比的控制對(duì)甲醇合成的影響 CH3OH 由 CO、CO 2 與 H2 反應(yīng)生成,反應(yīng)式如下: CO+2H2=CH3OH某學(xué)院畢業(yè)(論文) 27 CO2+3H2=CH3OH+H2O 從反應(yīng)式可以看出,H2 與 CO 合成甲醇的物質(zhì)量比為 2:1,與 CO2 合成CH3OH 的物質(zhì)量比為 3,當(dāng) CO 與 CO2 都有時(shí),對(duì)原料氣中氫碳比 (f)用以下表達(dá)方法表示: f=(H2CO2/CO+CO2)= 不同原料采用不同工藝所制得原料,其組成往往偏離上述 f 值。此時(shí),合成塔空速常有循環(huán)機(jī)動(dòng)力,合成系統(tǒng)阻力等因素決定。 壓力對(duì) CH3OH 合成的影響壓力是 CH3OH 合成反應(yīng)過程的重要工藝參數(shù)之一,由于 CH3OH 合成反應(yīng)是分子數(shù)減小,因此增加壓力對(duì)平衡有利。銅基催化劑的活性溫度為 200290℃。對(duì)化學(xué)反應(yīng)來說,溫度會(huì)使分子運(yùn)動(dòng)加快,分子間的有效碰撞增多,從而增加了分子有效結(jié)合的機(jī)會(huì),使甲醇合成反應(yīng)的速度加快,但是由于 CO 和 H2 生成 CH3OH 的反應(yīng),和 CO2 和 H2 合成 CH3OH 的反應(yīng),均為可逆放熱反應(yīng)。碳——化學(xué)時(shí)一個(gè)很大的領(lǐng)域,其產(chǎn)品包括由合成氣合成燃料、甲醇及系列產(chǎn)品,合成低碳醇、醋酸及系列產(chǎn)品,合成低碳烯烴、燃料添加劑等方面。③反應(yīng)器材料合成氣中合有氫和一氧化碳,氫氣在高溫高壓下會(huì)和鋼材發(fā)生脫碳反應(yīng)(即氫分子擴(kuò)散到金屬內(nèi)部,和金屬材料中的碳發(fā)生反應(yīng)生成甲烷逸出的現(xiàn)象),會(huì)大大降低鋼材的性能。催化劑裝填于列管中,殼程走冷卻水(鍋爐給水)。 圖 34 冷激式反應(yīng)器溫度分布冷激式絕熱反應(yīng)器在反應(yīng)過程中流量不斷增大,各段反應(yīng)條件略有差異,氣體的組成和空速都不一樣。催化劑由惰性材料支撐,分成數(shù)段。(2)合成反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)與材質(zhì)甲醇合成反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)型式較多,根據(jù)反應(yīng)熱移出方式不同,可分為絕熱式和等溫式兩大類;按照冷卻方式不同,可分為直接冷卻的冷激式和間接冷卻的列管式兩大類。④盡量組織熱量交換,充分利用反應(yīng)余熱,降低能耗。(1)工藝對(duì)甲醇合成反應(yīng)器的要求①甲醇合成是放熱反應(yīng),因此,合成反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)應(yīng)能保證在反應(yīng)過程中及時(shí)將反應(yīng)放出的熱量移出,以保持反應(yīng)溫度盡量接近理想溫度分布。塔釜液進(jìn)入甲醇精餾塔,頂來出產(chǎn)品甲醇,重組分乙醇、高級(jí)醇等雜醇油在塔的加料板下 6~14 塊板處側(cè)線氣相采出,水由塔釜分出,經(jīng)回收余熱后送廢水處理。一類是溶于其中的氣體和易揮發(fā)的輕組分,如氫氣、一氧化碳、二氧化碳、二甲醚、乙醛、丙酮、甲酸甲酯和羥基鐵等;另一類是難揮發(fā)的重組分,如乙醇、高級(jí)醇、水等。然后在甲醇分離器中將液態(tài)的甲醇與氣體分離,再經(jīng)閃蒸除去溶解的氣體,得到反應(yīng)產(chǎn)物粗甲醇送精制。由制氣、凈化、壓縮和合成、精制四大部分組成,此處主要討論壓縮、合成、精制部分。副反應(yīng)不僅消耗原料,而且影響甲醇的質(zhì)量和催化劑壽命。 23COH??當(dāng)反應(yīng)物中有二氧化碳存在時(shí),二氧化碳按下列反應(yīng)生成甲醇: 232O?某學(xué)院畢業(yè)(論文) 15 23COH??兩步反應(yīng)的總反應(yīng)式為: 232O?。低壓法成功的關(guān)鍵是采用了銅基催化劑,銅基催化劑比鋅鉻催化劑活性好得多,使甲醇合成反應(yīng)能在較低的壓力和溫度下進(jìn)行。因此在70 年代出現(xiàn)了中壓法合成甲醇的工藝流程,操作壓力范圍 ,溫度為235315℃。 合成氣制甲醇以一氧化碳與氫氣為原料合成甲醇的方法有高壓、中壓和低壓三種方法。雖然儲(chǔ)存時(shí)甲醇在大氣中的濃度低于我國居民區(qū)大氣環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),即使泄漏也會(huì)很快被生物降解,在環(huán)境中滯留時(shí)間不長,但高比例燃料甲醇仍應(yīng)采用催化尾氣轉(zhuǎn)化器使未充分燃燒的甲醇、甲醛及可能生成的亞硝酸甲酯進(jìn)行轉(zhuǎn)化,從而使這些物質(zhì)在大氣中的濃度得到有效控制。雖然在化工行業(yè)甲醇市場容量有限,但作為汽油添加劑或替代車用燃料,甲醇及其衍生物二甲醚將扮演重要角色,其需求量巨大,將成為甲醇需求新的增長點(diǎn)??紤]到不具備競爭能力的小型甲醇裝置將逐步淘汰的發(fā)展趨勢,預(yù)計(jì)到 2022 年 ,國內(nèi)實(shí)際甲醇生產(chǎn)能力約為 9000千噸/ 年。國內(nèi)甲醇裝置開工率低的主要原因是我國聯(lián)醇裝置產(chǎn)能約占總產(chǎn)能的 50%左右,多數(shù)聯(lián)醇裝置規(guī)模小、產(chǎn)品成本高、缺乏競爭力,造成開工嚴(yán)重不足。在國內(nèi)產(chǎn)能不斷增加的情況下,國內(nèi)甲醇產(chǎn)量迅速增加,2022 年為 萬噸,2022年達(dá)到 萬噸,2022 年 1~5 月份 全國產(chǎn)量 萬噸。100千噸/ 年規(guī)模的有 9 套。甲醇是優(yōu)良的有機(jī)溶劑,還是制造甲醛等的原料。在通常條件下,純甲醇是無色、易流動(dòng)的、易揮發(fā)的可燃液體,并帶有與乙醇相似的氣味即酒的味道。最后為了脫除輕質(zhì)油、用洗油對(duì)氣體進(jìn)行逆流洗滌。焦油、油和冷凝液在此收集予以分離?;瘜W(xué)法有醇胺法、熱鉀堿法等。經(jīng)水洗急冷凈化后的煤氣,固體顆粒及金屬離子等已經(jīng)基本清除干凈,但大部分氣體雜質(zhì)尚留在煤氣中。對(duì)于氣流床氣化等高溫氣化方法,粗煤氣中不含煤焦油等,經(jīng)廢熱鍋爐等回收熱量后,從氣化操作中夾帶出來的固體顆粒,如灰或未燃燒煤塵,可經(jīng)水急冷操作面被脫出。由于工程設(shè)計(jì)和操作經(jīng)驗(yàn)的不完善,還沒有達(dá)到長周期、高負(fù)荷、穩(wěn)定運(yùn)行的最佳狀態(tài),存在的問題還較多,主要缺點(diǎn):噴嘴壽命短、激冷環(huán)壽命僅一年、褐煤的制漿濃度約 59%~61%;煙煤的制漿濃度為 65%;因汽化煤漿中的水要耗去煤的 8%,比干煤粉為原料氧耗高 12%~20%,所以效率比較低。水煤漿氣化噴嘴經(jīng)常面臨噴口磨損問題,主要是由于水煤漿在較高線速下(約 30m/s)對(duì)金屬材質(zhì)的沖刷腐蝕。殼牌煤氣化工藝(SCGP) 應(yīng)用了一個(gè)多燒咀的水冷膜式壁氣化爐和一個(gè)經(jīng)特別設(shè)計(jì)的合成氣冷卻器(廢熱鍋爐)結(jié)構(gòu),允許氣化爐在更高溫度下操作,并且承擔(dān)在合成氣冷卻器中承載固體的負(fù)荷,比其他 SHELL 煤氣化工藝(SGP)氣化爐/合成氣冷卻器(SGC)要大。現(xiàn)在,此工藝主要應(yīng)用于發(fā)電和化工原料生產(chǎn)。其它氣體成分如 CHCOH2S 、苯酚、煙和微量的氨、HCl、 HCN 以及在特殊工藝下基于原料和工況產(chǎn)生的甲酸鹽。然而,煤的等級(jí)通常影響產(chǎn)氣量和合成所氣的成分,如下表所示:煤種 O2/MAF 煤比率 H2O/O2比率 合成氣中CO2(%v) 合成氣 CO/H2比率石油焦 ~ ~ 1~ ~煙煤 ~ ~ 1~ ~褐煤 ~ 0 3~5 ~某學(xué)院畢業(yè)(論文) 9 第三章 煤氣化制甲醇 煤氣化制甲醇工藝流程括燃料的氣化、氣體的脫硫、變換、脫碳及甲醇合成與精制。(4)泥炭煤泥炭煤中含有大量的腐殖酸,揮發(fā)份產(chǎn)率近 70%左右。中國的煙煤主要分布在北方各省,華北地區(qū)的儲(chǔ)量 約占全國總儲(chǔ)量的 60%以上。其中的無煙煤和貧煤都屬于變質(zhì)程度非常高的煤種,加熱時(shí)不產(chǎn)生膠質(zhì)提。第二類,氣化時(shí)并產(chǎn)黏結(jié)生焦油,代表性原料又弱粘結(jié)或不粘結(jié)煙煤。某學(xué)院畢業(yè)(論文) 7 煤的地下氣化是一種有效利用煤炭的方法,可以從根本上消除煤炭開采的地下作業(yè),將煤中可利用部分以潔凈方式輸出地面,殘?jiān)蛷U渣留于地下,對(duì)環(huán)境保護(hù)與開發(fā)有很重要意義。地面氣化現(xiàn)在被世界各國廣泛采用,該方法可利用煤炭氣化方法獲得氣化煤氣,生產(chǎn)工藝也很成熟。煤氣的有效成分為一氧化碳、氫氣、甲烷等,其可作為化工染料、城市煤氣和工業(yè)燃?xì)?。羰基合成路線與乙炔法和乙烯法合成醋酸相比,成本低、設(shè)備投資少,目前已廣泛推廣和利用,有較好前景。國內(nèi)目前采用的煤炭氣化技術(shù)主要以常壓固定床煤氣化發(fā)生爐和水煤氣發(fā)生爐為多,開發(fā)引進(jìn)了水煤氣兩段爐、魯奇加壓氣化爐和德士古水煤漿氣化技術(shù)。 煤炭氣化技術(shù)傳統(tǒng)的氣化技術(shù)是利用煉焦?fàn)t、發(fā)生爐和水煤氣爐氣化。新型煤化工生產(chǎn)采集用煤轉(zhuǎn)化高新技術(shù),在能源梯級(jí)利用、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面對(duì)不同工藝優(yōu)化集成,提高了整體經(jīng)濟(jì)效益。(2)煤炭—能源—化工一體化。甲醇從今某學(xué)院畢業(yè)(論文) 4 年供需情況來看,除了作基本有機(jī)化工原料、精細(xì)化工原料外,還可以做替代燃料應(yīng)用,預(yù)計(jì)需求量將達(dá) 800~1000 萬噸/年,到 2020 年,甲醇需求預(yù)計(jì)達(dá) 5000 萬噸/年。焦化是應(yīng)用最早且至今仍然是最重要的方法,其主要目的是制取冶金用焦炭 ,同時(shí)副產(chǎn)煤氣 和苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烴。煤化工開始于 18 世紀(jì)后半葉, 19 世紀(jì)形成了完整的煤化工體系。將會(huì)成為未來資源的中堅(jiān)力量。關(guān)鍵詞: 節(jié)能減排、 煤氣化 甲醇 設(shè)備 反應(yīng)器 某學(xué)院畢業(yè)(論文) 3 第一章 緒論煤化工是指以煤為原料,經(jīng)化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體和固體燃料以及化學(xué)品的過程。隨著節(jié)能減排等一系列國家政策的提出,我國越注重對(duì)能源的合理、最大化利用。 隨著科學(xué)技術(shù)能力的提高,合成工藝日趨成熟和完善。主要包括煤的氣化、液化、干餾,油加工和電石乙炔化工、焦工業(yè)、煤炭氣化工業(yè)、煤制化學(xué)品工業(yè)以及其他煤加工制品工業(yè)等。新型煤化工產(chǎn)業(yè)必將成為 21 世紀(jì)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組織部分。進(jìn)入 20 世紀(jì),許多以農(nóng)林產(chǎn)品為原料的有機(jī)化學(xué)品多改為以煤為原料生產(chǎn),煤化工成為化學(xué)工業(yè)的重要組成部分。煤氣化在煤化工中也占有重要的地位,用于生產(chǎn)城市煤氣及各種燃料氣 ,也用于生產(chǎn)
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