【正文】 章丘日月）總的 DMF 產(chǎn)能接近年產(chǎn) 50 萬噸，均采用一步法工藝。乙烯樹脂和乙炔等的溶劑。 間接產(chǎn)品有：二甲基甲酰胺（ DMF）、乙二醇、聚乙烯醇（ PVA）、甲基丙烯酸甲酯 二甲基甲酰胺（ DMF）無色、淡的胺味的液體，主要應(yīng)用于聚氨酯、腈綸、醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、電子等行業(yè)。目前國內(nèi)蛋白飼料的實(shí)際缺口達(dá) 1200 萬噸。 甲醇蛋白 甲醇蛋白是以甲醇為基 質(zhì)生產(chǎn)的單細(xì)胞蛋白。目前還沒有工業(yè)化生產(chǎn)裝置，可以預(yù)見，隨著高油價的到來， MTO/MTP 將很快實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。目前產(chǎn)能在 5 萬噸以上。 二甲基亞砜（ DMSO） 是極為重要的非質(zhì)子極性溶劑和重要的精細(xì)化工產(chǎn)品，一向被譽(yù)為：“萬能溶媒”，在國外稱為“萬能藥”，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、石油、化工、有機(jī)合成、電子、涂料、冶金、染料和高分子材料等許多化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域，并且一些新的用途還在不斷被發(fā)現(xiàn)。由于 DMS 的高毒性和對設(shè)備的高腐蝕性，工業(yè)上都逐漸采用 DMC 來替代 DMS。 硫酸二甲酯（ DMS） 分子式（ CH3O） 2SO2，無色，略有洋蔥氣味的油狀液體，高毒 ，是可疑的人類致癌物。多以甲醇、 CO、 H O2為原料，采用甲醇氧化羰基工藝生產(chǎn)。甲烷氯化物（ CMS）的工業(yè)生產(chǎn)是以甲醇和氯氣為主要原料，采用直接氯化生產(chǎn)工藝，近年來我國 CMS 生產(chǎn)發(fā)展較快 ,總生產(chǎn)能力超過 25 萬 t/a。 甲烷氯化物（ CMS）：甲烷氯化物 (ＣＭＳ )是一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷 (氯仿 )和四氯化碳的總稱 ,是重要的有機(jī)氯產(chǎn)品。目前 MF 主要用于生產(chǎn)甲酰胺、二甲基甲酰胺（ DMF）、甲酸以及為數(shù)眾多的高附加值精細(xì)化工產(chǎn)品，如：丙二酸酯系列產(chǎn)品，乙醇酸及其下游產(chǎn)品、甘氨酸等。甲酸甲酯常用作醫(yī)學(xué)、農(nóng)藥和有機(jī)合成的中間體，醋酸纖維素的溶劑。一甲胺、二甲胺和三甲胺等都是化學(xué)工業(yè)、農(nóng)藥、醫(yī)藥及涂料的中間體，有相當(dāng)大的市場前景。 甲胺 甲胺是一種重要的脂肪胺，以液氨和甲醇為原料，在催化條件下 ，通過加壓精餾分離不同結(jié)構(gòu)的系列產(chǎn)品（一甲胺、二甲胺、三甲胺），是基本的有機(jī)化工原料之一。由 MTBE 及MTBE 裂解制取高純異丁烯，生產(chǎn)高技術(shù)含量、高附加值、市場前景較好的丁基橡膠、甲基丙烯酸甲酯、聚異丁烯等精細(xì)化工產(chǎn)品也被市場看好。 MTBE 異丁烯和甲醇在強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂作用下生成的甲基叔丁基醚是一種良好的高辛烷值汽油成份。另外，它還作為清洗劑，用于高精密儀器（電子儀器）表面的清洗。另外， 2020 年將新增二甲醚產(chǎn)能 萬噸。 二甲醚（ DME） 據(jù)統(tǒng)計(jì)，到 2020 為止，我國共有二甲醚生產(chǎn)企業(yè) 30 家，產(chǎn)能合計(jì) 261 萬噸 /年，產(chǎn)量 130 萬噸。若開工率按 85%計(jì)，屆時羰基法醋酸 產(chǎn)量將達(dá)到 378 萬～ 600 萬 t 噸。 冰醋酸 我國醋酸生產(chǎn)主要有羰化法、乙烯法及乙醇法，根據(jù)全國醋酸行業(yè)協(xié)作組提供的數(shù)據(jù)顯示， 2020 年我國甲醇羰基合成法制醋酸產(chǎn)能約為 90 萬 t，產(chǎn)量 萬 t，消耗甲醇 49 萬 t； 2020 年產(chǎn)能約為 140 萬 t，產(chǎn)量 萬 t，消耗甲醇 76 萬 t。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展 ，甲醛產(chǎn)量每年以 ％的速度增長，年需原料甲醇 100 萬噸以上。 直接產(chǎn)品有：甲醛、冰醋酸、二甲醚（ DME）、 MTBE、甲胺、甲酸甲酯、甲烷氯化物（ CMS）、碳酸二甲酯（ DMC）、硫酸二甲酯、二甲基亞砜（ DMSO）、 MTO/MTP、甲醇蛋白 甲醛 甲醛是甲醇最重要的下游產(chǎn)品之一，也是最重要的基本有機(jī)化工原料之一。 1991 年，我國的生產(chǎn)能力僅為 70 萬噸，截止 2020 年底，我國甲醇產(chǎn)能已達(dá) 740 萬噸， 117 家生產(chǎn)企業(yè)共生產(chǎn)甲醇 萬噸， 2020 年甲醇產(chǎn)量達(dá)到 500 萬噸，比 2020 年增長 %，進(jìn)口量 萬噸，因此下降 %。亞洲 需求量增長比較迅速，與此相反，北美地區(qū)需求則在減少。 表 全球主要地區(qū)甲醇消費(fèi)構(gòu)成 2020年 2020年 2020年 2020年 按用途分 甲醛 940(31) 970(32) 1010(32) 1050(33) MTBE 830(28) 810(26) 780(25) 760(22) (其中美國） 470(16) 430(14) 340(11) 270(8) 醋酸 270(9) 290(9) 300(10) 310(10) MMA 90(3) 90(3) 100(3) 100(3) 其他 880(29) 900(29) 930(30) 970(30) 需求合計(jì) 3020（ 100) 3060(100) 3100(100) 3180(100) 按地區(qū)分 亞洲 920(30) 940(31) 990(32) 1040(33) 北美 1000(33) 1000(33) 980(31) 970(31) 西歐 630(21) 640(21) 650(21) 670(21) 其他 470(16) 480(16) 490(16) 500(16) 需求合計(jì) 3020(100) 3060(100) 3110(100) 3180(100) 從上表可以看出，到 2020 年為止，甲醇仍主要用于制造甲醛和 MTBE。 甲醇工業(yè)發(fā)展前景 世界甲醇工業(yè)的發(fā)展 總體上說，世界甲醇工業(yè)從 90 年代開始經(jīng)歷了 19911998 的供需平衡， 19981999的供大于求，從 2020 年初至今的供求基本平衡三個基本階段。甲醇在常溫下無腐蝕性，但對于鉛、鋁例外。甲醇有很強(qiáng)的毒性，口服 5～ 10ml 可以引起嚴(yán)重中毒， 10ml 以上造成失明， 30ml 以上可致人死亡。與氧化劑接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或引起燃燒。甲醇蒸汽和空氣混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起爆炸。甲醇能溶解多種樹脂，但不能與脂肪烴類化合物互溶。甲醇能和水以任意比互溶，但不形成共沸物，能和多數(shù)常用的有機(jī)溶劑 (乙醇、乙醚、丙酮、苯等 )混溶，并形成恒沸點(diǎn)混合物。 文獻(xiàn)綜 述 甲醇性質(zhì)簡介 物理性質(zhì) 甲醇是最簡單的飽和一元醇，俗稱 “木精 ”、 “木醇 ”，其分子式為 CH3OH，分子量為 。 塔設(shè)備針對加壓 精餾塔 ，它 采用 F1 型重閥型浮閥塔，起初先通過簡捷法進(jìn)行 Aspen 模擬，進(jìn)而確定分離要求，通過分離要求來確定大致的塔板數(shù)，進(jìn)行嚴(yán)格法的 Aspen 模擬 ，通過靈敏度分析選取合適的摩爾回流比、塔板數(shù)以 及進(jìn)料位置 ，最后進(jìn)行塔設(shè)備的計(jì)算。模擬時應(yīng)先用簡捷法模型設(shè)定一個傳熱系數(shù)，確定熱物流的出口溫度，模擬得到換熱面積。 換熱器針對的是 換熱器 E301，它 采用的是管殼式換熱器 ,嚴(yán)格意義上講是一個浮頭式換熱器 ,原 因是物料前后溫差較大 ,所以選取浮頭式換熱器。根據(jù)國家安全標(biāo)準(zhǔn)，對非工藝條件中的環(huán)境，安全，貯存，運(yùn)輸方面進(jìn)行了確定。根據(jù)國標(biāo) 150 ，國標(biāo) 151 和 Aspen Plus 的設(shè)備計(jì)算結(jié)果對壓力容器，換熱器等設(shè)備進(jìn)行了選型。文中介紹了甲醇工藝模擬參數(shù)的選取方法，及其如何運(yùn)用靈敏度分析主要設(shè)備，確定最佳的操作條件。針對目前甲醇的生產(chǎn)已經(jīng)非常成熟的情況和國內(nèi)外甲醇生產(chǎn)工藝的分析，本設(shè)計(jì)采用低壓魯奇法進(jìn)行甲醇合成，采用國內(nèi)廣泛使用的 C301 型銅基催化劑，精餾部分采用 三塔流程，一個預(yù)精餾塔和兩 個 主 精餾塔。 本文是采用 Aspen Plus 軟件對甲醇工藝進(jìn)行模擬和探究，首先從甲醇的用途 和甲醇的市場入手闡明甲醇的重要性。總體上說，世界甲醇工業(yè)從 90 年代開始經(jīng)歷了 19911998 的供需平衡， 19981999 的供大于求，從 2020 年初至今的供求基本平衡三個基本階段。引言 本文的設(shè)計(jì)的課題是年產(chǎn)量為五萬噸甲醇工藝的合成工段，針對課題進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算，設(shè)備選型， CAD 出圖等過程的研究。 甲醇是極為重要的有機(jī)化工原料，在化工、醫(yī)藥、輕工、紡織及運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)都有廣泛的應(yīng)用，其衍生物產(chǎn)品發(fā)展前景廣闊。我國的甲醇工業(yè)經(jīng)過十幾年的發(fā)展，生產(chǎn)能力 也 得到了很大提高。本文介紹了甲醇工業(yè)的發(fā)展歷程。根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況和地理環(huán)境對廠址進(jìn)行選擇，最終定為 大連石油化工廠附近 。運(yùn)用 Aspen Plus 對整個工藝進(jìn)行了完整的模擬并針對每個設(shè)備進(jìn)行了分別的設(shè)備計(jì)算。在計(jì)算換熱器的過程中，分別根據(jù)管殼式換熱器標(biāo)準(zhǔn) JB/4714， JB/4715， JB/4716 對每個換熱器進(jìn)行了確定。本文還運(yùn)用 CAD 軟件，繪制帶控制點(diǎn)的甲醇工藝流程圖，根據(jù)設(shè)備計(jì)算和設(shè)備的選型結(jié)果，根據(jù)廠址的選擇環(huán)境，對工廠主要設(shè)備進(jìn)行了平立面布置圖的繪制。它的主要 作用 就是運(yùn)用物料與產(chǎn)品間的換熱來達(dá)到冷卻和加熱的作用。然后查閱國標(biāo)，對換熱器進(jìn)行選型，應(yīng)用嚴(yán)格法進(jìn)行模擬，得到總傳熱系數(shù)和實(shí)際的換熱面積，再加以校核，確定最后的換熱器的型號。 全文最后 根據(jù)對整個設(shè)計(jì)過程的制作，最終得出了設(shè)計(jì)結(jié)果，制作了設(shè)備一覽表，設(shè)計(jì)結(jié)論等一系列總結(jié)性的結(jié)論。常溫常壓下，純甲醇是無色透明、易燃、極易揮發(fā)且略帶醇香味、刺激性氣味的有毒液體。甲醇能和一些鹽如 CaClMgCl2 等形成結(jié)晶化合 物，稱為結(jié)晶醇，如 CaCl2?CH3OH、 MgCl2?6CH3OH，和鹽的結(jié)晶水合物類似。甲醇水溶液的密度隨甲醇濃度和溫度的增加而減?。患状妓芤旱姆悬c(diǎn)隨液相中甲醇濃度的增加而降低。甲醇燃燒時無煙，其燃燒時顯藍(lán)色火焰。在火場中，受熱的容器有爆炸危險，其蒸汽比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇明火會引起回燃，屬危險性類別；試劑甲醇常密封保存在棕色瓶中置于較冷處 。甲醇屬神經(jīng)和血液毒物，它可以通過消化道、呼吸道和皮膚等途徑進(jìn)入人體，對中樞神經(jīng)系統(tǒng)有麻醉作用；對視神經(jīng)和視網(wǎng)膜有特殊選擇作用，引起病變；可導(dǎo)致代謝性酸中毒，故空氣中甲醇蒸汽的最高允許濃度為操作區(qū) 5mg/m3，居民區(qū) mg/m3。 表 1 甲醇物性參數(shù)表 項(xiàng)目 單位 數(shù)值 項(xiàng)目 單位 數(shù)值 沸點(diǎn)（ 105Pa ） ℃ ～ 凝固點(diǎn) ℃ 97～ 臨界壓力 MPa 臨界溫度 ℃ 240 爆炸上限 % 爆炸下限 % 6 最小點(diǎn)火能量 MJ 相對分子量 1 表 2 甲醇飽和蒸汽溫度與壓力平衡表 (1mmHg = ) 溫度℃ 蒸 汽 壓mmHg 溫度℃ 蒸汽 壓mmHg 溫度℃ 蒸汽壓mmHg 20 96 130 6242 30 160 140 8071 40 150 10336 50 406 160 13027 60 625 170 16292 44 1 760 180 20209 40 2 70 927 190 24615 30 4 80 1341 200 29787 20 8 90 1897 210 35770 10 100 2621 220 42573 0 110 3561 230 50414 10 120 4751 240 59660 化學(xué)性質(zhì) 甲醇不具酸性，也不具堿 性，對酚酞和石蕊均呈中性。據(jù) Nexant Chen Systems公司的最新統(tǒng)計(jì)，全球 2020 年甲醇生產(chǎn)能力為 萬 t/a 以下是最近幾年的甲醇需求統(tǒng)計(jì)。用于制造甲醛的甲醇用量隨年份成增長趨勢，而 MTBE 的需求量則逐年降低。 我國甲醇工業(yè)發(fā)展 我國的甲醇工業(yè)經(jīng)過十幾年的發(fā)展，生產(chǎn)能力得到了很大提高。 甲醇下游產(chǎn)品 甲醇的下游產(chǎn)品大致有：甲醛、冰醋酸、二甲醚（ DME）、 MTBE、二甲基甲酰胺（ DMF）、甲胺、甲酸甲酯、甲烷氯化物（ CMS）、乙二醇、碳酸 二甲酯（ DMC）、硫酸二甲酯、甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇（ PVA）、對苯二甲酸二甲酯（ DMT）、二甲基亞砜（ DMSO）、 MTO/MTP、甲醇蛋白、合成橡膠、甲醇燃料、燃料電池等。它最大的用途是生產(chǎn)酚醛樹脂、黏合劑及其它有機(jī)化學(xué)品。為滿足化工市場的需求，應(yīng)大力開發(fā)以甲醇為原料的生產(chǎn)甲醛的新工藝，以滿足優(yōu)質(zhì)工程塑料（酚醛樹脂）和烏洛托品等合成的需要。 2020 年我國羰基法醋酸產(chǎn)能可達(dá)到 705 萬 t。按生產(chǎn) 1 噸醋酸需要 甲醇計(jì)算，則需要消耗甲醇 227 萬～ 360 萬 t。其中需外購甲醇的共 23 家，產(chǎn)能合計(jì) 萬噸；自配甲醇裝置的共 7 家，產(chǎn)能合計(jì) 萬噸。目前國內(nèi)二甲醚的主要用途是替代 LPG、氣霧推進(jìn)劑，其次是作為柴油的主要替代燃料，也作為化工原料，用來生產(chǎn)硫酸二甲酯、聚甲基苯和高純度氮、 N二甲基苯 胺和其他化學(xué)物的甲基試劑。還可作為環(huán)保型制冷劑和發(fā)泡劑等。 MTBE 主要用作汽油的改性劑添加到汽油中。 2020 年我國 MTBE 產(chǎn)量估計(jì)為 170 萬噸。目前國內(nèi)年生產(chǎn)能力為 25 萬噸左右，隨著我國 DMF 的迅速發(fā)展，也帶動了甲胺特別是二甲胺需求量的不斷增加。 甲酸甲酯：甲酸甲酯（ MF），又名蟻酸甲酯，是一種用途廣泛的低沸點(diǎn)溶劑，可直接用作殺蟲劑、殺菌劑和用于處理谷物、水果、干果、煙草的熏蒸劑，可用作合成磺胺和鎮(zhèn)咳藥的原料。甲酸甲 酯有很高的反應(yīng)活性，由它出發(fā)，可制得 50 多個產(chǎn)物，故被稱為萬能中間體。我國甲酸甲酯年生產(chǎn)能力約在 5 萬噸，需求量約為 8 萬噸。ＣＭＳ除可用作脫脂 (漆 )劑、萃取劑、氣霧劑、制冷劑、滅火劑和麻醉劑等以外 ,還是生產(chǎn)醫(yī)藥、農(nóng)藥、合成纖維、塑料、有機(jī)硅和有機(jī)氟系 列產(chǎn)品等的原料。 碳酸二甲酯（ DMC） DMC 是一種重要的工業(yè)碳酸酯，作為優(yōu)良的甲基