【正文】 個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn)， M15 甲醇汽油等系列的國家標(biāo)準(zhǔn)也即將頒布，這些國家標(biāo)準(zhǔn)的頒布和實(shí)施必將進(jìn)一步促進(jìn)和加快甲醇燃料的規(guī)范發(fā)展。甲醇可作為 “功能 ”儲備來補(bǔ)充石油的不足。從 2020 年 7 月以來，我國投資體制的改革，國家不再審批投資項(xiàng)目，但全國各地?cái)M新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 7 上和新上煤化工項(xiàng)目很多，大部分都以煤基合成甲醇作為主要路線。特別是近年來，由于國際油價(jià)的節(jié)節(jié)攀升，煤化工工業(yè)對發(fā)揮我國豐富的煤炭資源優(yōu)勢，以此補(bǔ)充我國油氣資源的不足與滿足對化工產(chǎn)品的需求，保障能源安全，推動煤炭清潔利用，促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮了重要作用。 進(jìn)入 21 世紀(jì)后， 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，甲醇既可以作為有機(jī)化工原料，例如制備醋酸、甲醛、二甲醚等等，又可以作為清潔的液體燃料替代品，從而得到了大量的推廣使用，甲醇作為作為煤化工的主要產(chǎn)品也得到了快速的發(fā)展，生產(chǎn)能力直線上升，而且生產(chǎn)技術(shù)不斷提高。到了 80 年代中期，齊魯?shù)诙S又引進(jìn) Lurgi 公司低壓甲醇合成裝置，用渣油作為原料。到 60 年 代后，上海吳涇化工廠先后建設(shè)了以焦炭和石腦油作為原料的甲醇合成裝置，南京化學(xué)工業(yè)公司研究院因研制了合成氨聯(lián)醇用的中壓銅基催化劑而推動了合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇工業(yè)的發(fā)展。而現(xiàn)在，拉丁美洲和中東等地區(qū)已經(jīng)發(fā)展成為世界甲醇的生產(chǎn)集中地和全球甲醇主要出口地。 世界范圍內(nèi)甲醇的 生產(chǎn)和消費(fèi)格局正在變化。 甲醇裝置正向大型化發(fā)展，國外一共有甲醇生產(chǎn)裝置進(jìn) 110 套，每套的年平均生新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 6 產(chǎn)能力都超過 ，年總達(dá)到了 64Mt，在其中年生產(chǎn)能力超過 的裝置近 32套，總生產(chǎn)能力約為 30Mt，目前正建設(shè)的大型裝置的總生產(chǎn)能力可達(dá) 26Mt。煤作為制備甲醇原料氣的傳統(tǒng)原料，由于氣化和氣體的凈化比較復(fù)雜，生產(chǎn)成本相對較高，但對于缺少油氣但是富煤的國家和地區(qū)，例如我國，這樣就成了主要的原料路線，大約占了 90%。 50 年代以后，石油和天然氣資源大量開采，特別是儲量很豐富、廉價(jià)的天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化技術(shù)的快速發(fā)展使生產(chǎn)甲醇原料氣的成本大大降低，稱為甲醇合成的主要原料路線。 隨著甲醇合成技術(shù)不斷發(fā)展和規(guī)模的不斷擴(kuò)大，原料也發(fā)生了很大的變化，由原來以煤和焦炭氣化生產(chǎn)路線發(fā)展到目前以天然氣和煤作為主要的合成路線。與此同時(shí)，世界其他的化學(xué)公司也相繼開發(fā)自己的中低壓甲醇合成工藝，建設(shè)甲醇合成裝置，但是 ICI 和 Lurgi 中低壓法合成工藝發(fā)展的最快。為此，世界各國一直在探求可以降低合成壓力的工業(yè)生產(chǎn)方法。由于經(jīng)濟(jì)方面 的原因，該裝置 1951 年停止使用。 1927 年，美國的 Commerical Solvent 公司建成世界第一座以一氧化碳和氫氣作為原料合成甲醇的工業(yè)裝置，并且投入工業(yè)生產(chǎn)。 1965 年采用這樣的方法生產(chǎn)的甲醇已經(jīng)達(dá)到了 萬噸。 1913年，德國 BASF 公司在高壓合成氨的實(shí)驗(yàn)裝置上進(jìn)行一氧化碳和氫氣合成含氧化合物的研究，于 1923 年在德國 Leuna 建成世界上第一座年產(chǎn) 3000 噸合成甲醇生產(chǎn)裝置，并成功投產(chǎn)。 1934 年， Damds 和 P’eligt一起從焦木酸中分離出了甲醇，并且測定了甲醇的分子量。除去焦油的焦木酸可以通過精餾分離出天然的甲醇和乙酸，這是生產(chǎn)甲醇的最古老的方法。到了 1661年，德國的 Robert Boyle 發(fā)現(xiàn)焦木酸含有一種 “中性物質(zhì) ”，稱它為木醇（ Wood Alcohol）。 我國甲醇的消費(fèi)增長也很快，從 1957 年的 ，到 1970 年的 83kt，再到1990 年的 660kt、 1991 年的 780kt[9]，而 1995 年已經(jīng)達(dá)到 ， 1996 年達(dá)到[10]， 2020 年 7200kt， 2020 年實(shí)際產(chǎn)量達(dá)到 11260kt，到了 2020 年全年產(chǎn)量達(dá)到近 11160kt[11]，新增甲醇裝置 18 套，新增產(chǎn)能約為 850 萬噸，而且各地還在籌劃建設(shè)的甲醇產(chǎn)能高達(dá) 4320 萬噸，其中相當(dāng)一部分是配套生產(chǎn)其他煤化工產(chǎn)品的 [8]。 1982 年全世界的甲醇產(chǎn)量不足 103kt，而 1990年超過了 103kt，更甚者 1995 年達(dá)到了 103kt [7]，同年世界甲醇的消費(fèi)總量為 103kt。 甲醇工業(yè)的發(fā)展及現(xiàn)狀 甲醇的消費(fèi)量 80 年代以來，世界的甲醇總需求量增長很快，平均年增長率約 8%。可見，甲醇作發(fā)動機(jī)的燃料，經(jīng)濟(jì)上是合理的，所以可以代替汽油作為輪船、機(jī)車、飛機(jī)的燃料，也可以做發(fā)電廠輪機(jī)的燃料。甲醇和燃料油相比是一類廉價(jià)、辛烷值高（高達(dá) 110）、熱效率高、對環(huán)境的污染小的液體燃料。含有豐富的維生素和蛋白質(zhì)，營養(yǎng)價(jià)值超過糧食和大豆油餅，成本比魚粉便宜，無毒，收率高 [5]。此外，甲醇低壓羰基化制備乙酸的技術(shù)在近年來也發(fā)展很快，已經(jīng)成為生產(chǎn)乙酸的主要方法 [4]。此外，在合成材料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料、染 料和油漆等工業(yè)中，甲醛是不可缺少的溶劑和原料。相關(guān)反應(yīng)諸多，例如其氧化反應(yīng)、酯化反應(yīng)、鹵化反應(yīng)、脫水反應(yīng)、甲基化反應(yīng)等等。它相關(guān)的部分物理性質(zhì)如表 11。 關(guān)鍵詞： 甲醇，工藝設(shè)計(jì)，三塔精餾，常壓塔 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2 ABSTRACT Methanol is refined through distillation operation, will be refining the crude methanol. This design need to be material crude methanol refining to the alcohol content of % purity. According to the modern understanding of the methanol distillation process design, methanol tower distillation technology for its low energy consumption, product quality good advantage ahead of other technology. So this design was based on three tower distillation process, based on the crude methanol for material balance, energy balance, equipment selection, and the size calculation of main equipment of atmospheric tower technology, the purification of crude methanol has a more profound understanding. Key words： methanol, process design, threetowerdistillation, atmospheric tower 新鄉(xiāng)學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3 第 1 章 前言 甲醇的性質(zhì) 甲醇的物理性質(zhì) 甲醇是最簡單的飽和一元醇，化學(xué)式為： CH3OH，在常溫常壓下，單質(zhì)甲醇是無色、易揮發(fā)、有酒精氣味的有毒液體。根據(jù)現(xiàn)代對甲醇精餾工藝設(shè)計(jì)的了解，甲醇三塔精餾技術(shù)以其能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)領(lǐng)先于其他工藝。 目 錄 摘 要 ................................................................................................................................... 1 ABSTRACT .......................................................................................................................... 2 第 1 章 前言 ......................................................................................................................... 3 甲醇的性質(zhì) .............................................................................................................. 3 甲醇的物理性質(zhì) ............................................................................................... 3 甲醇的化學(xué)性質(zhì) ............................................................................................... 3 甲醇的用途 .............................................................................................................. 3 甲醇工業(yè)的發(fā)展及現(xiàn)狀 .......................................................................................... 4 甲醇的消費(fèi)量 ................................................................................................... 4 世界甲醇工業(yè)發(fā)展 概況 ................................................................................... 4 中國甲醇工業(yè)發(fā)展概況與發(fā)展前景 ............................................................... 6 甲醇精餾方法的選擇 .............................................................................................. 7 甲醇精餾的概述 ............................................................................................... 7 甲醇精餾方法 ................................................................................................... 8 第 2 章 精餾工藝流程的設(shè)計(jì) ............................................................................................. 9 甲醇精餾工藝流程比較 .......................................................................................... 9 銅基催化劑合成粗甲醇的單塔精餾 ............................................................... 9 銅基催化劑合成粗甲醇的雙塔精餾 ............................................................... 9 銅基催化劑合成粗甲醇的三塔精餾 ............................................................. 10 精餾設(shè)備的選擇 .................................................................................................... 11 精餾塔的介紹和選擇 ..................................................................................... 11 其他部分設(shè)備的介紹 ..................................................................................... 14 第 3 章 工藝計(jì)算 ............................................................................................................... 15 物料衡