【正文】 感謝我的家人在 我的學習生涯中對我精神上的鼓勵和物質(zhì)上的支持。感謝老師這幾個月來在學習上對我的關心和幫助，老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、敏銳的分析、開闊的視野、活躍的學術思想使我在學業(yè)上受益匪淺，勤奮的敬業(yè)精神更為我們樹立了榜樣，這也將是我以后治學為人立足的基點。 292+3 39。 CO2平衡式 FFVK = VKV + PK + uK （ 6） 新鮮氣中的 CH4量與按照反應（ 3）生成 CH4量之和等于循環(huán)氣中的 CH4量與產(chǎn)品的 CH4量之和。反應器在低負荷或短時間局部超負荷時也能安全操作，催化劑不至于發(fā)生過熱反應；（ 2）催化劑熱穩(wěn)定性高，溫度在 200℃ 以上時 ，催化劑活性和選擇性并沒因此而降低；（ 3）列管式反應器在經(jīng)濟上有較大的優(yōu)勢，即反應熱在反應溫度下被導出，可產(chǎn)生 ～ （ 35～ 55atm）的蒸汽。 Lurgi 公司的低壓法合成甲醇工藝的優(yōu)點是：（ 1）采用列管式等溫反應器，管內(nèi)填充催化劑，水在管間沸騰，反應熱以高壓蒸汽的形式被帶走，用于驅(qū)動透平壓縮機。反應器出口的粗甲醇氣體經(jīng)換熱、冷卻、使粗甲醇冷凝分離。合 成氣在銅基催化劑的作用下，反應生成甲醇。合成氣經(jīng)冷卻后，進入合成氣 /循環(huán)氣透平壓縮機，壓縮至～ ，進入管殼式合成氣反應器。天然氣在銅基催化劑作用下，轉(zhuǎn)化為含CO、 CO H2 和惰性氣體的合成氣，轉(zhuǎn)化后的合成氣與未轉(zhuǎn)化的進料氣一起進入純氧自熱式轉(zhuǎn)化爐中，在約 和 960℃ 下，進一步轉(zhuǎn)化，得到甲醇合成氣。是目前工業(yè)上廣泛采用的一種甲醇生產(chǎn)方法 。 、德國 Lurgi 低壓合成甲醇的工藝流程 德國 Lurgi 公司于 1971 年開發(fā)了以天然氣為原料的低 壓法工藝。以上混合物送往脫輕組分塔（ 16），塔頂引出輕餾分，塔底物送甲醇精餾塔（ 20），塔頂引出產(chǎn)品精甲醇，塔底為水，接近塔釜的某一塔板處引出含異丁醇等組分的雜醇油。此外，還含有二甲醚及可溶性氣體，稱為輕餾分。為防止惰性氣體的積累，把一部分循環(huán)氣放空。經(jīng)合成反應后，氣體中含甲醇 %～ 4%（體積），化工大學畢業(yè)設計（論文） 14 送入加熱器（ 11）以預熱合成氣，塔（ 10）釜部物料在水冷器（ 12）中冷卻后進入分離器（ 13）。 合成塔中填充 CuOZnOAl2O3催化劑，于 5MPa 壓力下操作。 合成塔頂尾氣經(jīng)轉(zhuǎn)化后含 CO2量稍高，在 壓縮機的二段后，將氣體送入 CO2吸收塔（ 23），用 K2CO3溶液吸收部分 CO2，使合成氣中 CO2保持在適宜值。從壓縮機第三段出來的氣體不經(jīng)冷卻，與分離器出來的循環(huán)氣混合后，在循環(huán)壓縮機（ 9）中壓縮到稍高于 5MPa 的壓力，進入合成塔（ 10）。在實際生產(chǎn)中可用副閥來調(diào)節(jié)催化層的溫度，使 H2和 CO 能在催化劑的活性溫度范圍內(nèi)合成甲醇。 原料氣分兩路進入合成塔。由甲醇分 離器出來的氣體，壓力降至 30MPa 左右，送循環(huán)壓縮機以補充壓力損失，使氣體循環(huán)使用。為防止反應器被腐蝕，保護反應器機械強度，一般采用耐腐蝕的特種不銹鋼（如 1Cr18Ni18Ti)加工制造。 合成塔類型 冷激式 列管式 冷管式 軸徑向式 氣體流動方式 軸向 軸向 軸向 軸徑向 移熱方式 直接冷激式 間接換熱式 間接換熱式 組合式 移熱介質(zhì) 合成氣 鍋爐水 合成氣 合成氣 催化劑裝填系數(shù) ～ ～ ～ ～ 合成壓力 MPa ～ ～ ～ ～ 反應溫度 ℃ 230～ 270 230～ 250 225～ 250 225～ 270 合成塔阻力 大 大 大 低 設備尺寸 設備較大 較大 緊湊 緊湊 技術特點 調(diào)溫方便；副產(chǎn)低壓蒸汽 適用于高 CO；副產(chǎn)中壓蒸汽 適用于高惰性氣的合成氣；副產(chǎn)低壓蒸汽 適應性能強，調(diào)溫方便；副產(chǎn)低壓蒸汽 設備結(jié)構(gòu) 簡單 復雜 復雜 簡單 對材料的要求 低 高 中 低 設備造價 低 高 中 低 大型化潛力 大 中 中 大 反應器材質(zhì) 合成氣中含有氫和一氧化碳，氫氣在高溫高壓下會和鋼材發(fā)生脫碳反應（即氫分子擴散到金屬內(nèi)部，和金屬材料中的碳發(fā)生反應生成甲烷逸出現(xiàn)象），會大大降低鋼材的性能。 魚鱗式徑向流分布器的結(jié)構(gòu)特點 是： （ 1）氣流從切線方向進出催化劑床層，可以最低限度減少催化劑層的死角； （ 2）氣流分布通過調(diào)節(jié)不等孔徑和孔數(shù)，以及魚鱗板的再分布特性加以控制，保證了徑向流的均勻分布。 魚鱗式徑向流分布器的工作原理：首先利用不等徑小孔的不等距布置對氣體進行一次分布，其次是利用魚鱗式徑向流分布器上的切線孔來改變氣體進出催化劑筐的角度，對氣體進行二次分布，以提高氣體分布的均勻度。該類型塔的技術關鍵：一是 冷激分布器的設計；二是魚鱗式徑向流分布器的設計。 該類型塔的主要結(jié)構(gòu)特點：間接換熱與直接換熱相結(jié)合，軸向流與徑向流相結(jié)合的一種全新甲醇合成反應器。 GC 型軸徑向多層絕熱式甲醇合成反應器 軸徑向多層絕熱式甲醇合成反應器是軸向、徑向催化劑床層結(jié)構(gòu)，移熱方式為直接冷激 +間接換熱的組合式甲醇合成反應器。 主要缺點：結(jié)構(gòu)復雜，加工制造困難，焊點較多，易泄漏；由于冷管束的存在，催化劑裝填均勻度難以保證；特別是使用未反應氣作為冷卻介質(zhì)時，由于未反應氣與催化劑床層的溫差較大，存在一定的 “ 冷壁效應 ” ，影響了催化劑的使用效率。該類型甲醇合成反應器的主要結(jié)構(gòu)特點化工大學畢業(yè)設計（論文） 11 是采用螺旋式冷管或 U 形冷管（目的是為了消除冷管的熱應力）埋于催化劑床層中，通過管內(nèi)的冷卻介質(zhì)與管外的催化劑進行連續(xù)間接熱交換，以達到及時移出反應熱的目的，冷卻介質(zhì)為鍋爐水或未反應氣。 主要缺點：設備結(jié)構(gòu)復雜，制造困難，對材料及制造要求較高，設備投資大；催化劑裝卸較困難；高壓空間的利用率低，催化劑裝填系數(shù)?。▋H 35％），單塔生產(chǎn)能力小，大型 化難度大；除 MRF 塔為徑向塔外，其余塔型均為全軸向塔，塔阻力較大。列管式甲醇合成反應器的移熱方式是冷卻介質(zhì)通過列管與反應氣之間進行間接換熱，其冷卻介質(zhì)為未反應氣或鍋爐水。 列管式等溫甲醇合成反應器如圖三。 該類型塔的主要缺點：冷激氣的加入不可避免地 “ 沖稀 ” 了反應氣中生成物的濃度，且因催化劑床層為全軸向床層，因此塔阻力較大。 冷激分布器設計與計算的依據(jù)是流體動力學、熱力學及實驗測定與放大。噴嘴的設計主要根據(jù)混合空間內(nèi)氣體流速及流動狀態(tài)的要求，其設計的主要參數(shù)有：噴嘴的數(shù)量、角度、噴孔的大小及不等距等。衡 量冷熱氣體的混合均勻度的指標是混合因子，影響混合因子的因素主要有混合空間的大小、形狀及冷熱氣體的流速等。由于冷熱氣體為直接混合式傳熱，因此傳熱效率高，效果好；另一方面，由于該類型塔的塔內(nèi)移熱是通過加入的冷激氣量進行調(diào)節(jié)的，因此它的適應性特別強，可以根據(jù)塔內(nèi)各段催化劑床層的反應情況來決定加入冷激氣的多少，操控手段較為靈活，操作穩(wěn)定可靠。該類型的甲醇合成反應器的主要技術關鍵是：冷激分布器的設計。該類型甲醇合成反應器的主要結(jié)構(gòu)特點是在各段催化劑床層之間設一冷激分布器，通過冷激分布器使冷氣體與熱氣體在其內(nèi)直接混合，達到降低反應氣溫度的目的。 冷激式絕熱反應器 這類反應器把反應床層分為若干絕熱段，段間直接加入冷的原料氣使反應氣冷卻，故稱之為冷激式絕熱反應器。 ⑥ 便于操作控制和工藝參數(shù)調(diào)節(jié) 、 合成反應器的結(jié)構(gòu)與材質(zhì) 甲醇合成反應器的結(jié)構(gòu)形式較多，根據(jù)反應熱移出方式不同，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，充分利用反應余熱，降低能耗。 化工大學畢業(yè)設計（論文） 9 ③ 高空速能獲得高產(chǎn)率，但氣體通過催化劑床層的壓力降必然會增加，因此應使合成塔的流體阻力盡可能小，避免局部阻力過大的結(jié)構(gòu)。 、 工藝對甲醇合成反映器的要求 ① 甲醇合成是放熱反應，因此，合成反應器的結(jié)構(gòu)應能保證在反應過程中及時將反應放出的熱量移出，以保持反映溫度盡量接近理想溫度分布?？偟内厔菔窍虼純糁蹈?，副產(chǎn)品中壓蒸汽，投資省、操作靈活、方便的方向發(fā)展。從眾多的結(jié)構(gòu)形式上，我們可以按氣體在塔內(nèi)的流向不同，將它們分為軸向流式、徑向流式、軸徑向流混合式（簡稱軸徑向式）；按其移熱的方式不同，我們可以將它們分為直接冷激式（簡稱冷激式）、間冷式、冷激間冷組合式（簡稱組合式）；按所用的冷卻介質(zhì)的不同，我們可以將它們分為氣冷式和水冷式兩種；按移熱構(gòu)件（或設備）的位置可分為塔內(nèi)移熱式和塔外移熱式。因此甲醇合成反應器的設計必須符合兩個最基本的條件：一是能及時將反應熱移走，使合成反應平衡盡可能接近反應平衡曲線，同時避免因反應熱的積累而燒壞催化劑；二是盡可能的提高高壓空間的利用率，多裝催化劑，以提高甲醇合成反 應器的生產(chǎn)能力。 ?+ V。 甲醇合成 的兩個基本反應： 化工商務網(wǎng) % s! G4 }39。所以用乙醇汽油作為替代燃料對解決我國目前的能源緊張狀況還是遠遠不夠的。在 2020 年，我國僅產(chǎn)糧食 4. 3 億噸，缺口 4 5 千萬噸，隨著人口的增 長及可耕面積的進一步減少，用糧食轉(zhuǎn)化為乙醇作為汽油替代燃料的現(xiàn)實作用并不是很大。國家為緩解石油資源的短缺狀況曾提出乙醇的使用，并在黑龍江、吉林、河南、遼寧、安徽全部地區(qū)及河北、山東、江蘇、湖北 4 省部分地區(qū)進行封閉使用。國內(nèi)甲醇生產(chǎn)企業(yè)若要在競爭中保持不敗 ，或在甲醇行業(yè)中有立足之地，就必須認清競爭的內(nèi)外部環(huán)境和自身的優(yōu)勢、劣勢，制定合理的發(fā)展戰(zhàn)略和競爭戰(zhàn)略。 盡管我國甲醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但也存在不少問題，主要表現(xiàn)為企業(yè)多、規(guī)模小、管理機制僵化、效率低、費用高、效益差、秩序混亂等。目前，國內(nèi)最大的甲醇單套裝置規(guī)模為 40萬 t/a，主要的生產(chǎn)企業(yè)有榆林天然氣化工公司、四川維尼綸廠、上海焦化有限公司、藍天集團光山化工公司、大慶油田化工公司和內(nèi)蒙古蘇里格化工公司等，生產(chǎn)規(guī)模一般在 18 萬～ 40萬 t/a。增長速度加快的原因，除去常規(guī)的甲醛 、醋酸、 MTBE 等行業(yè)需求穩(wěn)步增加外，呼聲高漲的甲醇燃料行業(yè)應該是需求增長的主要動力。進入 2020 年在國內(nèi)經(jīng)濟形勢大好、甲醇需求增長以及國內(nèi)外甲醇市場價格暴漲的影響， 2020年 112月國內(nèi)甲醇的表觀消費量達到了 856萬噸，同比 2020年相比增長了 %。同時，國內(nèi)對甲醇燃料汽油的提倡以及甲醇燃料電池的研制成功，不但為我國甲醇產(chǎn)品開拓了更為廣闊的市場，而且也為我國甲醇產(chǎn)業(yè)提供了進一步發(fā)展的良好機遇。 甲醇作為重要的基礎有機化工原料，在化工產(chǎn)品中有著廣泛的應用。假設到時候國際甲醇市場形勢良好，我國甲醇出口比較順利，出口量增長幅度也比較大，那么我國甲醇供需也會基本平衡或稍有過剩。如果甲醇汽油、二甲醚相關標準和政策無法頒布或出臺時間較晚，甲醇燃料市場需求將會受到很大限制，屆時我國甲醇需求量將只有 1800 萬噸，甚至更少。如果國家甲醇汽油、二甲醚相關標準及政策能夠及時出臺，那么甲醇燃料的市場需求量將大幅度上升， 2020 年我國甲醇需求量將會達到甚至超過 2100 萬噸。 “ 十一五 ” 期間，甲醛、醋酸等產(chǎn)品對于甲醇的需求量相對穩(wěn)定，不會 有太大的變化。2020 年，我國甲醇產(chǎn)能將達到 2542 萬～ 3212 萬噸。 綜上所述，預計 2020 年我國甲醇需求量約為 1800 萬～ 2100 萬噸。根據(jù)專家預測，“ 十一五 ” 期間，我國農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料等行業(yè)對于甲醇的需求將會相對穩(wěn)定；用于生產(chǎn)其他有機化工產(chǎn)品和用作溶劑的甲醇，其消費量的增長也不會太大。預計 2020 年， MTBE 將消耗甲醇 50 萬噸。但是由于這些甲醇制烯烴項目自身都配套有甲醇生產(chǎn)裝置，所以不會外購甲醇，對我國的甲醇市場需求不會產(chǎn) 生影響。預計 “ 十一五 ” 期間甲醇制烯烴將會有一定的發(fā)展空間。 目前國際油價仍處于高位運行，相對于石油法烯烴而言，煤制烯烴具有一定的成本優(yōu)勢。若外購甲醇的二甲醚生產(chǎn)能力中有 70%可以在 2020 年年底前建成，加上現(xiàn)有能力 93 萬噸 /年，屆時需要外購甲醇的二甲醚產(chǎn)能總計為 323 萬噸 /年；若能夠全 部建成，則外購甲醇的二甲醚產(chǎn)能將達到 422 萬噸 /年。根據(jù)全國醇醚協(xié)會統(tǒng)計， “ 十一五 ” 期間在建的二甲醚項目共有 14