【正文】 gi低壓合成工藝]甲醇：%輕組分[以二甲醚(CH3)2O計]：%重組分[以異丁醇C4H9OH計]：%水：%所以：時產(chǎn)精甲醇：Kg/h 時產(chǎn)粗甲醇： Kg/h根據(jù)粗甲醇組分，算得各組分的生成量為：甲醇(32)： Kg/h 二甲醚(46)： Kg/h kmol/h Nm3/h異丁醇(74)： Kg/h kmol/h Nm3/h水(18)： Kg/h kmol/h Nm3/h合成甲醇的化學(xué)反應(yīng)為：主反應(yīng)：CO+2H2CH3OH+ KJ/mol …… ①副反應(yīng)：2CO+4H2(CH3)2O+H2O+ KJ/mol …… ② CO+3H2CH4+H2O+ KJ/mol …… ③ 4CO+8H2C4H9OH+3H2O+ KJ/mol …… ④ CO2+H2CO+ KJ/mol …… ⑤生產(chǎn)中， Nm3, kmol，故CH4每小時生成量為：= Nm3， kmol/h， Kg/h。第2章生產(chǎn)工藝及主要設(shè)備計算工藝計算作為化工工藝設(shè)計，工藝管道，設(shè)備的選擇及生產(chǎn)管理，工藝條件選擇的主要依據(jù)，對平衡原料，產(chǎn)品質(zhì)量，選擇最佳工藝條件，確定操作控制指標(biāo)，合理利用生產(chǎn)的廢料，廢氣，廢熱都有重要作用。 CO2 + 3H2 CH3OH(g) + H2O這也是一個可逆放熱反應(yīng)，熱效應(yīng)合成法反應(yīng)機理 本反應(yīng)采用銅基催化劑，5 MPa，250 ℃左右反應(yīng)，清華大學(xué)高森泉，朱起明等認為其機理為吸附理論，反應(yīng)模式為：H2+2˙→2H˙ ①CO+H˙→HCO˙②HCO˙+H˙ →H2CO˙˙H2CO˙˙+2H˙→CH3OH+3˙CH3OH˙→ CH3OH+˙反應(yīng)為①，②控制。反應(yīng)熱力學(xué)一氧化碳加氫合成甲醇的反應(yīng)式為 CO+2H2CH3OH(g)這是一個可逆放熱反應(yīng)，熱效應(yīng)。甲醇還可經(jīng)生物發(fā)酵生成甲醇蛋白，用作飼料添加劑，有著廣闊的應(yīng)用前景。隨著C1化工的發(fā)展，由甲醇為原料合成乙二醇、乙醛和乙醇等工藝正日益受到重視。石油作為及其重要的能源儲量是有限的，而甲醇燃料以其安全、廉價、燃燒充分，利用率高、環(huán)保的眾多優(yōu)點，替代汽油已經(jīng)成為車用燃料的發(fā)展方向之一。比如神華集團發(fā)展以甲醇為中間體的煤基化學(xué)品深加工，利用先進成熟技術(shù)，發(fā)展“甲醇－醋酸及其衍生物”；利用國外開發(fā)成功的MTO或MTP先進技術(shù)，發(fā)展“甲醇－烯烴及衍生物”的2大系列。在化工生產(chǎn)中，甲醇可用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺、甲基叔丁基醚（MTBE）、聚乙烯醇（PVA）、硫酸二甲酯、對苯二甲酸二甲酯（DMT）、二甲醚、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲醇等。 甲醇是極為重要的有機化工原料，在化工、醫(yī)藥、輕工、紡織及運輸?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。分離粗甲醇后的氣體適當(dāng)放空，控制系統(tǒng)中的惰性氣體含量。2．本設(shè)計的合成工藝經(jīng)過凈化的原料氣，經(jīng)預(yù)熱加壓，于5 Mpa、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)，則合成工序配置原則為圖22。這樣合成甲醇反應(yīng)不斷向右進行，CO的單程轉(zhuǎn)化率可達100%，氣相反應(yīng)物不循環(huán)。GSSTFR是指氣液固滴流流動反應(yīng)系統(tǒng)，CO和H2在催化劑的作用下，在此系統(tǒng)內(nèi)進行反應(yīng)合成甲醇，該甲醇馬上被固態(tài)粉狀吸附劑所吸附，并滴流帶出反應(yīng)系統(tǒng)。該法的缺點是由于反應(yīng)溫度低，反應(yīng)熱不易回收利用；CO2和H2O容易使復(fù)合催化劑中毒，因此對合成氣體的要求很苛刻，不能還有CO2和H2O，還需進一步研究。 Mahajan等人研制了由過渡金屬絡(luò)合物與醇鹽組成的符合催化劑，如四羰基鎳和甲醇鉀，以四氫呋喃為液相介質(zhì)，反應(yīng)溫度為125℃，CO轉(zhuǎn)化率大于90%，選擇性達99%。催化劑均勻分布在液相介質(zhì)中，不存在催化劑表面不均一性和內(nèi)擴散影響問題，反應(yīng)溫度低，一般不超過200℃，20世紀(jì)80年代中期，美國Brookhaven國家實驗室開發(fā)了活性很高的復(fù)合型催化劑，其結(jié)構(gòu)為NaOHRONaM(OAc)2,其中M代表過渡金屬Ni,Pd或Co,R為低碳烷基，當(dāng)M為Ni，R為叔戊烷基時催化劑性能最好，液相介質(zhì)為四氫呋喃，反應(yīng)溫度為80120℃，壓力為2MPa左右，合成氣單程轉(zhuǎn)化率高于80%，甲醇選擇性高達96%。缺點是三相反應(yīng)器壓降較大，液相內(nèi)的擴散系數(shù)比氣相小的多。CO和H2在該液相中的氣液平衡常數(shù)很大，采用CuZnAl催化劑，其單程轉(zhuǎn)化率大于相同條件下氣相的平衡轉(zhuǎn)化率。后來Berty等人提出了相反的觀點，采用的液相介質(zhì)除了熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性外，要求甲醇在其溶液中的溶解度越大越好，產(chǎn)物甲醇不是以氣相形式離開反應(yīng)器，而是以液相形式離開反應(yīng)器，在反應(yīng)器外進行分離。既是催化劑的硫化介質(zhì)，又是反應(yīng)熱吸收介質(zhì)，甲醇在液相介質(zhì)中的溶解度越小越好，產(chǎn)物甲醇以氣相的形式離開反應(yīng)器。(1) 氣液固三項合成甲醇工藝 首先由美國化學(xué)系統(tǒng)公司提出，采用三相流化床，液相是惰性介質(zhì)，催化劑是ICI的CuZn改進型催化劑。所有這些問題向人們揭示，在合成甲醇技術(shù)方面仍有很大的潛力，更新更高的技術(shù)等待我們?nèi)ラ_發(fā)。中壓法仍采用高活性的銅基催化劑，反應(yīng)溫度與低壓法相同，但由于提高了壓力，相應(yīng)的動力消耗略有增加。此外，由于壓力低，動力消耗降低很多，工藝設(shè)備制造容易。低壓法：( Mpa)是20世紀(jì)60年代后期發(fā)展起來的甲醇合成技術(shù)，低壓法基于高活性的銅基催化劑，其活性明顯高于鋅鉻催化劑，反應(yīng)溫度低(240270℃)。高壓法：()是最初生產(chǎn)甲醇的方法，采用鋅鉻催化劑，反應(yīng)溫度360400℃。9 合成塔物料平衡計算9 粗甲醇精餾的物料平衡計算16 節(jié) 甲醇生產(chǎn)的能量平衡計算3 甲醇的合成路線相比之下，液相合成由于使用了比熱容高，導(dǎo)熱系數(shù)大的長鏈烷烴化合物作反應(yīng)介質(zhì)，可使甲醇合成在等溫條件下進行。 通常的甲醇合成工藝中，未反應(yīng)氣體需循環(huán)返回反應(yīng)器，而KPT則提出將未反應(yīng)氣體送往膜分離器，并將氣體分為富含氫氣的氣體，前者作燃料用，后者返回反應(yīng)器。 大型甲醇生產(chǎn)裝置必須具備與其規(guī)模相適應(yīng)的甲醇反應(yīng)器和反應(yīng)技術(shù)。在2004——2008年新建的14套甲醇裝置中平均規(guī)模為134萬t/a，其中卡塔爾二期工程項目高達230萬t/a。1991年，我國的生產(chǎn)能力僅為70萬噸，截止2004年底，我國甲醇產(chǎn)能已達740萬噸，2005年甲醇產(chǎn)量達到500萬噸，%，%。甲醇在深加工后可作為一種新型清潔燃料，也加入汽油摻燒。甲醇用途廣泛，是基礎(chǔ)的有機化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料。甲醇是一種無色、透明、易燃、易揮發(fā)的有毒液體，略有酒精氣味。摘要甲醇作為及其重要的有機化工原料，是碳一化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)品，在國民經(jīng)濟中占有重要地位。長期以來，甲醇都是被作為農(nóng)藥，醫(yī)藥，染料等行業(yè)的工業(yè)原料，但隨著科技的進步與發(fā)展，甲醇將被應(yīng)用于越來越多的領(lǐng)域。(20/4℃)，℃，℃，℃，℃，蒸氣密度 ，蒸氣壓 (100mmHg ℃)，蒸氣與空氣混合物爆炸下限 6～ % ，能與水、乙醇、乙醚、苯、酮、鹵代烴和許多其他有機溶劑相混溶，遇熱、明火或氧化劑易燃燒。主要應(yīng)用于精細化工，塑料等領(lǐng)域，用來制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多種有機產(chǎn)品，也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料之一。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。 于上世紀(jì)末相比，現(xiàn)在新建甲醇規(guī)模超過百萬噸的已不再少數(shù)。最小規(guī)模的是智利甲醇項目，產(chǎn)能也達84萬t/a，一些上世紀(jì)末還稱得上經(jīng)濟規(guī)模的60萬t/a裝置因失去競爭力而紛紛關(guān)閉。傳統(tǒng)甲醇合成反應(yīng)器有ICI的冷激型反應(yīng)器，Lungi的管殼式反應(yīng)器，Topsdpe的徑向流動反應(yīng)器等，近期出現(xiàn)的新合成甲醇反應(yīng)器有日本東洋工程的MRFZ反應(yīng)器等，而反應(yīng)技術(shù)方面則出現(xiàn)了Lurgi推出的水冷一氣冷相結(jié)合的新流程。 傳統(tǒng)甲醇合成采用氣相工藝，不足之處是原料單程轉(zhuǎn)化率低，合成氣凈化成本高，能耗高。關(guān)鍵詞：設(shè)計 工藝 合成 第1章 甲醇合成的基本概念 3 常用的合成方法 3 合成甲醇的目的和意義 6 本設(shè)計的主要方法及原理7第2章 生產(chǎn)工藝及主要設(shè)備計算 9 甲醇生產(chǎn)的物料平衡計算19 節(jié) 合成塔能量計算 19 節(jié) 常壓精餾塔能量衡算20 主要設(shè)備計算及選型23 節(jié) 常壓精餾塔計算23 節(jié) 初估塔徑25 理論板數(shù)的計算27 塔內(nèi)件設(shè)計30 塔板流體力學(xué)驗算32 塔板負荷性能34 節(jié) 常壓塔主要尺寸確定36 節(jié) 輔助設(shè)備39 第3章 主設(shè)備圖及工藝流程圖39參考文獻