【正文】 至此，我也要感謝我的朋友和同學(xué)，他們在我寫論文的過程中給予我了很多有用的素材，也在論文的排版和撰寫過程中提供熱情的幫助！ 金無足赤，人無完人。在論文的寫作過程中遇到了無數(shù)的 困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過了。 最后通過對甲醇合成塔的簡單設(shè)計計算（設(shè)計規(guī)模：年產(chǎn) 20 萬噸），得出合成塔內(nèi)裝填的催化劑體積為 ，換熱管管數(shù)為 8338 根。 在甲醇 合成塔的選用上，本設(shè)計 借鑒大型甲醇合成企業(yè)的經(jīng)驗，選用固定管板列管合成塔。 榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院神木校區(qū)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 16 頁 共 19 頁 結(jié) 論 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)先進投資節(jié)省的原則，選用目前相對先進的 四川天一科技股份有限公司研制的 XNC98 型催化劑。 由公式 Q = kA△ Tm 得 A = Q/（ K△ Tm） =（ 10） =6362 ㎡ 催化劑用量的確定 入塔氣空速 12021h1，入塔氣量 ，所以， 催化劑體積為 。 汽包（ V7001）排污，經(jīng)排污膨脹槽（ V7006）膨脹減壓后就地排放。弛放氣減壓后去燃氣發(fā)電系統(tǒng)；甲醇膨脹槽（ V7003）頂部排出的膨脹氣去燃料氣系統(tǒng)。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)進行合成反應(yīng)。 甲醇合成塔（ R7001）出來的合成氣（ 255℃ ， ），經(jīng)入塔氣預(yù)熱器（ E7001），甲醇水冷器（ E7002A， B），進入甲醇分離器（ V7002），粗甲醇在此被分離。 反應(yīng)放出大量的熱，通過列管管壁傳給鍋爐水，產(chǎn)生大量中壓蒸汽（ 飽榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院神木校區(qū)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 14 頁 共 19 頁 蒸汽弛放氣新鮮氣和蒸汽），減壓后送至蒸汽管網(wǎng)。這種塔內(nèi)甲醇合成反應(yīng)接近最佳溫度操作線，反應(yīng)熱利用率高，雖然設(shè)備復(fù)雜、投資高，但是由于這種塔在國內(nèi)外使用較多，具有豐富的管理和維修經(jīng)驗，技術(shù)也較容易得到 ；外加考慮到設(shè)計的是年產(chǎn) 20 萬噸的甲醇合成塔（日產(chǎn)量為 650 噸左右），塔的塔徑和管板的厚度不會很大，費用也不會很高，所以本設(shè)計采用了固定管板列管合成塔。 合成塔的選用原則一般為：反應(yīng)能在接近最佳溫度曲線條件下進行，床層阻力小，需要消耗的動力低，合成反應(yīng)的反應(yīng)熱利用率高，操作控制方便，技術(shù)易得，裝置投資要底等。管板下面還有一段逆?zhèn)鳠岫?，也就是進塔氣 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。隨著合成壓力增高，塔徑加大，管板的厚度也增加。在日產(chǎn)超過 2021t 時，往往需要并聯(lián)兩個。這樣就大大提高轉(zhuǎn)化率，降低循環(huán)量和能耗，然而使合成塔的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。代表塔型有 Lurgi 公司的合成塔和三菱公司套管超級合成塔， 該塔是在列管內(nèi)再增加一小管，小管內(nèi)走進塔的冷氣。這樣可較大地提高傳熱系數(shù)，更榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院神木校區(qū)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 13 頁 共 19 頁 好地移走反應(yīng)熱，縮小傳熱面積，多裝催化劑，同時可副產(chǎn) — 的中壓蒸汽，是大型化較理想的塔型。日前大型裝置很少使用。如 1984 年 ICI 公司提出的逆流式冷管型及 1993 年提出的并流冷管 TCC 型合成塔和國內(nèi)林達公司的 U 形冷管型。冷管的結(jié)構(gòu)有逆流式、并流式和 U 型管式。但碳的轉(zhuǎn)化率低，出塔的甲醇濃度低，循環(huán)量大，能耗高，又不能副產(chǎn)蒸汽，現(xiàn)已經(jīng)基本被淘汰。 目前，國內(nèi)外的大型甲醇合成塔塔型較多，歸納起來可分為五種： （ 1）冷激式合成塔 這是最早的低壓甲醇合成塔，是用進塔冷氣冷激來帶走反應(yīng)熱。 按催化劑筐內(nèi)反應(yīng)惹得移出方式可分為冷管型連續(xù)換熱式和冷激型多段換熱式兩大類。根據(jù)內(nèi)件的催化劑筐和換熱器的結(jié)構(gòu)形式不同，甲醇內(nèi)件份為若干類型。 甲醇合成塔主要由外筒、內(nèi)件和電加熱器三部分組成。 本設(shè)計采用 Lurgi 管殼式反應(yīng)器，管程走反應(yīng)氣，殼程走 4MPa 的沸騰水 榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院神木校區(qū)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 12 頁 共 19 頁 甲醇合成塔的選擇 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。 目前，甲醇的生產(chǎn)方法還主要有 ① 甲烷直接氧化法： 2CH4+O2→2CH 3OH.② 由一氧化碳和氫氣合成 甲醇， ③ 液化石油氣氧化法 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→CH 3OH 經(jīng)過凈化的原料氣，經(jīng)預(yù)熱加壓， 于 5Mpa、 220 ℃ 下，從上到下進入 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)。 中壓法： ( Mpa)隨著甲醇工業(yè)的大型化，如采用低壓法勢必導(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。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。高壓法由于原料和動力消耗大，反應(yīng)溫度高，生成粗甲醇中有機雜質(zhì)含量高，而且投資大，其發(fā)展長期以來處于停頓狀態(tài)。 榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院神木校區(qū)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 11 頁 共 19 頁 第五章 甲醇合成的工藝流程 甲醇合成的方法 常用的合成方法 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。在 CO2濃度 4%以前， CO2對時空產(chǎn)率的影響成正效應(yīng)，促進 CO 合成甲醇，自身也會合成甲醇；但如果 CO2含量過高，就會因其強吸附性而占據(jù)催化劑的活性中心，因此阻礙反應(yīng)的進行，會使時空產(chǎn)率下降，同時也降低了CO 和 H2的濃度，從而降低反應(yīng)速度，影響反應(yīng)平衡，而且由于存在大量的 CO2，使粗甲醇中的水含量增加，在精餾過程中增加能耗。完全沒有 CO2的合成氣，催化劑活性處于不穩(wěn)定區(qū)，催化劑運轉(zhuǎn) 幾十小時后很快失活。 實際生產(chǎn)中我們的氫碳比按照以下關(guān)系確定。同時又因氫的導(dǎo)熱性好，可有利于防止局部過熱和降低整個催化層的溫度。但由生產(chǎn)實踐證明，當(dāng) CO 含量高時，溫度不易控制，且會導(dǎo)致羰基鐵聚集在催化劑上，引起催化劑失活，同時由于 CO 在催化劑的活性中心的吸附速率比 H2 要快得多，所以要求反應(yīng)氣體中的氫含量要大于理論量，以提高反應(yīng)速度。 榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院神木校區(qū)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 10 頁 共 19 頁 （ 2） CO 和 H2比例的影響 從化學(xué)反應(yīng)方程式來看，合成甲醇時 CO 與 H2的分子比為 1： 2， CO2和 H2的分子比是 1： 3，這時可以得到甲醇最大的平衡濃度。當(dāng)轉(zhuǎn)化率過高而使合成塔出口溫度過高時，提高惰氣含量可以解決溫度過高的問題。排放量過少則影響合成反應(yīng)進行。 合成系統(tǒng)中惰性氣體含量，取決于進入合成系統(tǒng)中新鮮氣中惰性氣體的多少和從合成系統(tǒng)排放的氣量的多少。 （ 1）惰性氣體（ CH N Ar）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?？账龠^大，催化劑溫度就難以維持，合成塔不能維持自熱則可能在不啟用加熱爐的情況下使床層溫度跨掉。 （ 2）甲醇合成是放熱反應(yīng)，