【正文】 ，雖然具有氣流床煤氣化的共同優(yōu)點(diǎn)，仍是美中不足。另外，這種氣化爐均采用水冷壁而不是耐火磚，爐襯的使用壽命長(zhǎng)。目前，常用的、技術(shù)較成熟的氣流床主要有干粉和水煤漿兩種。因?yàn)檫@種流程易于和變換反應(yīng)器配套，激冷中產(chǎn)生的蒸汽可滿足變換反應(yīng)的需要。從技術(shù)先進(jìn)性、能耗、環(huán)保等方面考慮，對(duì)于大型甲醇煤氣化應(yīng)選用氣流床氣化為宜. 從流程分，可分為冷激式流程和廢熱鍋爐流程。 (5)氣化強(qiáng)度大。 (3)～， 可大大節(jié)省合成氣的壓縮功。氣流床氣化具有以下特點(diǎn)［5］： (1)采用。典型代表為GSP,Shell,Texaco氣流床氣化工藝。（3）缺少大型使用經(jīng)驗(yàn)；要在大型甲醇裝置中推廣，受一定限制。它的缺點(diǎn)是：（1）在常壓或接近于常壓下生產(chǎn)，生產(chǎn)強(qiáng)度低、能耗高、碳轉(zhuǎn)化率只有88%～90%。生成的煤氣基本不含焦油，但飛灰量很大。采用一定粒度分布的細(xì)粒煤（＜10mm）為原料，吹入爐內(nèi)的氣化劑使煤粒呈連續(xù)隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的流化狀態(tài)，床層中的混合和傳熱都很快。移動(dòng)床氣化，是目前世界上用于生產(chǎn)合成氣的主要方法之一。采用一定粒度范圍的碎煤（5mm～50mm）為原料，與氣化劑逆流接觸，爐內(nèi)溫度分布曲線出現(xiàn)最高點(diǎn)，反應(yīng)殘?jiān)鼜臓t底排出，生成氣中含有可觀量的揮發(fā)氣。然后利用三塔精餾工藝將粗甲醇精制得到精甲醇。本產(chǎn)品（精甲醇）執(zhí)行國(guó)家《GB338—92》標(biāo)準(zhǔn)，具體指標(biāo)見下表項(xiàng) 目指標(biāo)優(yōu)等品一等品合格品色度（鉑—鈷），號(hào) ≤510密度（200C），g/cm3～～溫度范圍(0℃,101325Pa)，℃沸程（177。廠址選擇該廠建設(shè)在某煤礦附近，計(jì)劃占地約140畝；廠房基建部分由某工程設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)。綜合倉(cāng)庫(kù) 建設(shè)規(guī)模生產(chǎn)能力：年產(chǎn)20萬噸甲醇，年開工日為330天，建設(shè)期2年。(2)設(shè)輔助車間3個(gè)機(jī)修車間：包括機(jī)修、電儀修理。精餾車間：甲醇精餾和甲醇貯罐區(qū)。凈化車間：包括脫硫（常壓粗煤氣脫硫、變換氣脫硫）、一氧化碳變換、脫二氧化碳及精脫硫。整個(gè)設(shè)計(jì)應(yīng)貫徹節(jié)省基建投資，充分重視技術(shù)進(jìn)步，降低工程造價(jià)，節(jié)能環(huán)保等思想，設(shè)計(jì)生產(chǎn)高質(zhì)量甲醇產(chǎn)品。以設(shè)計(jì)任務(wù)書為基礎(chǔ)，適應(yīng)我國(guó)甲醇工業(yè)發(fā)展的需要。（2）合成工段的工藝參數(shù)參閱某化學(xué)工程公司的甲醇合成廠的工藝參數(shù)資料。 設(shè)計(jì)的依據(jù)《年產(chǎn)20萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝畢業(yè)設(shè)計(jì)》任務(wù)書，見附件。通過設(shè)計(jì)可以鞏固、深化和擴(kuò)大所學(xué)基本知識(shí)，培養(yǎng)分析解決問題的能力；還可以培養(yǎng)創(chuàng)新精神，樹立良好的學(xué)術(shù)思想和工作作風(fēng)。隨著石油和天然氣價(jià)格的迅速上漲，煤制甲醇更加具有優(yōu)勢(shì)。甲醇作為石油的補(bǔ)充已成為現(xiàn)實(shí)，發(fā)展甲醇工業(yè)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。對(duì)于我國(guó)，從資源背景看，煤炭?jī)?chǔ)量遠(yuǎn)大于石油、天然氣儲(chǔ)量，隨著石油資源緊缺、油價(jià)上漲，因此在大力發(fā)展煤炭潔凈利用技術(shù)的背景下，在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)煤是我國(guó)甲醇生產(chǎn)最重要的原料［4］。自1923年開始工業(yè)化生產(chǎn)以來，甲醇合成的原料路線經(jīng)歷了很大變化。在不同的催化劑存在下，選用不同的工藝條件可單產(chǎn)甲醇（分高、中、低壓法），或與合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇（聯(lián)醇法）。2005年，該技術(shù)成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)首家焦?fàn)t氣制甲醇裝置上。1995年12月，由化工部第八設(shè)計(jì)院和上海化工設(shè)計(jì)院聯(lián)合設(shè)計(jì)的200 kt/a甲醇生產(chǎn)裝置在上海太平洋化工公司順利投產(chǎn)，標(biāo)志著我國(guó)甲醇生產(chǎn)技術(shù)向大型化和國(guó)產(chǎn)化邁出了新的一步。60年代建成了一批中小型裝置，并在合成氨工業(yè)的基礎(chǔ)上開發(fā)了聯(lián)產(chǎn)法生產(chǎn)甲醇的工藝。目前，國(guó)外的液相甲醇合成新工藝［2］具有投資省、熱效率高、生產(chǎn)成本低的顯著優(yōu)點(diǎn)，尤其是LPMEOHTM工藝，采用漿態(tài)反應(yīng)器，特別適用于用現(xiàn)代氣流床煤氣化爐生產(chǎn)的低H2／(CO＋CO2)比的原料氣，在價(jià)格上能夠與天然氣原料競(jìng)爭(zhēng)。由于低壓法比高壓法在能耗、裝置建設(shè)和單系列反應(yīng)器生產(chǎn)能力方面具有明顯的優(yōu)越性，所以從70年代中期起，國(guó)外新建裝置大多采用低壓法工藝。1966年英國(guó)ICI公司開發(fā)了低壓法工藝，接著又開發(fā)了中壓法工藝。貝特洛在實(shí)驗(yàn)室用一氯甲烷在堿性溶液中水解也制得了甲醇。在自然界只有某些樹葉或果實(shí)中含有少量的游離態(tài)甲醇，絕大多數(shù)以酯或醚的形式存在。甲醇是醇類中最簡(jiǎn)單的一元醇。甲醇還是一種很有前景的清潔能源，甲醇燃料以其安全、廉價(jià)、燃燒充分，利用率高、環(huán)保的眾多優(yōu)點(diǎn)，替代汽油已經(jīng)成為車用燃料的發(fā)展方向之一；另外燃料級(jí)甲醇用于供熱和發(fā)電，也可達(dá)到環(huán)保要求。甲醇也是一種重要的有機(jī)溶劑，其溶解性能優(yōu)于乙醇，可用于調(diào)制油漆。甲醇主要用于生產(chǎn)甲醛，消耗量要占到甲醇總產(chǎn)量的一半，甲醛則是生產(chǎn)各種合成樹脂不可少的原料。化學(xué)性質(zhì)較活潑，能發(fā)生氧化、酯化、羰基化等化學(xué)反應(yīng)。能與水、乙醇、乙醚、苯、酮類和大多數(shù)其他有機(jī)溶劑混溶。內(nèi)蒙古科技大學(xué)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書甲醇合成工藝流程畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄第一章 總論 …………………………………………………………………1 ………………………………………………………………………1 ………………………………………………………3 …………………………………………………………………3 …………………………………………………………4，裝置組成及建設(shè)規(guī)模 ……………………………………4 ……………………………………………………………5 ……………………………………………………………5第二章 工藝論證 ……………………………………………………………6 煤氣化路線的選擇 ………………………………………………………6 ……………………………………………………8 ………………………………………………………11 …………………………………………………………………17第三章 工藝流程 ……………………………………………………………22 GSP氣化工藝流程 ………………………………………………………22 ………………………………………………………23 ………………………………………………………31 ………………………………………………………32 …………………………………………………………34第四章 工藝計(jì)算 ……………………………………………………………35 …………………………………………………………………35 …………………………………………………………………45第五章 主要設(shè)備的工藝計(jì)算及選型 ………………………………………50 ………………………………………………………50 ………………………………………………………54 ………………………………………………………57 ……………………………………………………………57 …………………………………………58第六章 合成車間設(shè)計(jì) ………………………………………………………59 ……………………………………………………59 ………………………………………………59第七章 非工藝專業(yè)要求 ……………………………………………………59 …………………………………………………………………59 …………………………………………………………………60第八章 三廢處理 ……………………………………………………………62 …………………………………………………62 處理方法 …………………………………………………………………63設(shè)計(jì)結(jié)果評(píng)價(jià) ………………………………………………………………65致謝 …………………………………………………………………………65參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………66第一章 總論甲醇俗稱木醇、木精，英文名為methanol，分子式CH3OH。是一種無色、透明、易燃、有毒、易揮發(fā)的液體，略帶酒精味；，(d420)，(空氣=1)，℃，℃，閃點(diǎn)（開杯）16℃，自燃點(diǎn)473℃，折射率(20℃)，表面張力（25℃），蒸氣壓（20℃），粘度（20℃）?s。蒸氣與空氣形成爆炸性混合物，％～﹪（體積比）。甲醇是重要有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料，廣泛應(yīng)用于精細(xì)化工，塑料，醫(yī)藥，林產(chǎn)品加工等領(lǐng)域。用甲醇作甲基化試劑可生產(chǎn)丙烯酸甲酯、對(duì)苯二甲酸二甲酯、甲胺、甲基苯胺、甲烷氯化物等；甲醇羰基化可生產(chǎn)醋酸、醋酐、甲酸甲酯等重要有機(jī)合成中間體，它們是制造各種染料、藥品、農(nóng)藥、炸藥、香料、噴漆的原料，目前用甲醇合成乙二醇、乙醛、乙醇也日益受到重視。作為一種良好的萃取劑，甲醇在分析化學(xué)中可用于一些物質(zhì)的分離。甲醇還可經(jīng)生物發(fā)酵生成甲醇蛋白，富含維生素和蛋白質(zhì)，具有營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高而成本低的優(yōu)點(diǎn)，用作飼料添加劑，有著廣闊的應(yīng)用前景。故甲醇俗稱木精、木醇。1857年法國(guó)的M1923年德國(guó)BASF公司首先用合成氣在高壓下實(shí)現(xiàn)了甲醇的工業(yè)化生產(chǎn)，直到1965年，這種高壓法工藝是合成甲醇的唯一方法。1971年德國(guó)的Lurgi公司相繼開發(fā)了適用于天然氣－渣油為原料的低壓法工藝。世界上典型的甲醇合成工藝主要有ICI工藝、Lurgi工藝和三菱瓦斯化學(xué)公司(MCC)工藝［1］ 。我國(guó)的甲醇生產(chǎn)始于1957年，50年代在吉林、蘭州和太原等地建成了以煤或焦炭為原料來生產(chǎn)甲醇的裝置。70年代四川維尼綸廠引進(jìn)了一套以乙炔尾氣為原料的95 kt/a低壓法裝置，采用英國(guó)ICI技術(shù)。2000年，杭州林達(dá)公司開發(fā)了擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的JW低壓均溫甲醇合成塔技術(shù)［3］，打破長(zhǎng)期來被ICI、Lurgi等國(guó)外少數(shù)公司所壟斷擁的局面，并在2004年獲得國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。合成甲醇的工業(yè)生產(chǎn)是以固體（如煤、焦炭）、液體（如原油、重油、輕油）或氣體（如天然氣及其它可燃性氣體）為原料，經(jīng)造氣、凈化（脫硫）變換，除二氧化碳，配制成一定配比的合成氣。將合成后的粗甲醇經(jīng)預(yù)精鎦脫除甲醚，再精鎦而得成品甲醇。20世紀(jì)50年代以前多以煤和焦碳為原料；50年代以后，以天然氣為原料的甲醇生產(chǎn)流程被廣泛應(yīng)用；進(jìn)入60年代以來，以重油為原料的甲醇裝置有所發(fā)展。由于我國(guó)石油資源短缺，能源安全已經(jīng)成為不可回避的現(xiàn)實(shí)問題，尋求替代能源已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵。煤在世界化石能源儲(chǔ)量中占有很大比重（我國(guó)情況更是如此），而且煤制甲醇的合成技術(shù)很成熟。本設(shè)計(jì)遵循“工藝先進(jìn)、技術(shù)可靠、配置科學(xué)、安全環(huán)?！钡脑瓌t；結(jié)合甲醇的性質(zhì)特征設(shè)計(jì)一座年產(chǎn)20萬噸煤制甲醇的生產(chǎn)車間。通過完成設(shè)計(jì)，可以知道甲醇的用途；基本掌握煤制甲醇的生產(chǎn)工藝；了解國(guó)內(nèi)外甲醇工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀；以及甲醇工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。 設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料（1）工藝流程資料參閱某化學(xué)工程公司的甲醇合成廠的工藝流程資料和參考由房鼎業(yè)主編的《甲醇工學(xué)》。 MPa， MPa，入塔溫度225℃，出塔溫度255℃。加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際，擴(kuò)大知識(shí)面；培養(yǎng)獨(dú)立思考、獨(dú)立工作的能力。﹑裝置組成及建設(shè)規(guī)模（1）年產(chǎn)20萬噸甲醇生產(chǎn)工藝流程的設(shè)計(jì)（2）物料衡算、熱量衡算（3）主要生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算與選型（4）環(huán)保措施（5）編寫設(shè)計(jì)說明書（6）繪制設(shè)計(jì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)重點(diǎn)：工藝流程的設(shè)計(jì)，工藝計(jì)算，合成塔設(shè)計(jì)計(jì)算與選型(1)設(shè)生產(chǎn)車間4個(gè)煤氣化車間：包括原料煤的貯存、備煤加工處理、粉煤氣化和空分。合成車間：包括壓縮、甲醇合成。動(dòng)力車間：包括全廠供排水、鍋爐供熱、軟水脫鹽水、供電。綜合樓：包括中心化驗(yàn)室、質(zhì)量檢驗(yàn)、安全環(huán)保。工作制度：合成車間日工作小時(shí)為24小時(shí)，每日3班輪流替換，每班8小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)，共4個(gè)班。 原料煤規(guī)格原料煤的元素分析為：C %；H % ；O %；N % ；S（可燃）%；S（不可燃）%； Cl/（mg/kg）229；F/（mg/kg）104；Na/（mg/kg）2180；K/（mg/kg）292 。），℃ ≤高錳酸鉀試驗(yàn)，min ≥503020水溶性試驗(yàn)澄清水分含量，% ≤酸度（以HCOOH計(jì)），% ≤或堿度（以NH3計(jì)），% ≤羰基化合物含量（以CH2O計(jì)），% ≤蒸發(fā)殘?jiān)浚? ≤表1 甲醇《GB338—92》第二章 工藝流程設(shè)計(jì)甲醇合成合成氣凈化煤制合成氣甲醇精餾圖1 煤制甲醇的簡(jiǎn)單工藝流程首先是采用GSP氣化工藝將原料煤氣化為合成氣；然后通過變換和NHD脫硫脫碳工藝將合成氣轉(zhuǎn)化為滿足甲醇合成條件的原料氣；第三步就是甲醇的合成，加溫到225℃后輸入列管式等溫反應(yīng)器，在XNC98型催化劑的作用下合成甲醇，生成的粗甲醇送入精餾塔精餾，得到精甲醇。 煤氣化技術(shù)按氣化反應(yīng)器的形式，氣化工藝可分為移動(dòng)床（固定床）、流化床、氣流床三種。典型的氣化爐為魯奇（Lurgi）爐。在大型煤制甲醇的裝置中，固定床的優(yōu)點(diǎn)是投資低，可是它有很多不足：（1）對(duì)原料煤的黏結(jié)性有一定有一定要求：（2）氣化強(qiáng)度低：（3）環(huán)境污染負(fù)荷大，治理較麻煩。所以氣體組成和溫度均勻，解決了固定床氣化需用煤的限制。發(fā)展較早且比較成熟的是常壓溫克（Winkler）爐。（2）對(duì)煤的氣化活性要求高，僅適合于氣化褐煤和高活性的煙煤。氣流床采用粉煤為原料，反應(yīng)溫度高，灰分是熔融狀態(tài)。氣流床氣化優(yōu)點(diǎn)很多，它是針對(duì)流化床的不足開發(fā)的。 (2)氣化溫度達(dá)1 400～1 600℃，對(duì)環(huán)保很有利，沒有酚、焦油，有機(jī)硫很少，且硫形態(tài)單一。 (4)碳轉(zhuǎn)化率高，均大于90%，能耗低。 (6)但投資相對(duì)較高，尤其是Shell粉煤氣化。前者在煤氣離開氣化爐后用激冷水直接冷卻，它適合于制造氨氣或氫氣。后者熱煤氣是經(jīng)輻射鍋爐，再送往對(duì)流鍋爐，產(chǎn)生高壓蒸汽可用于發(fā)電或作熱源。干粉氣流床：該技術(shù)的特點(diǎn)是碳的轉(zhuǎn)化率