【正文】 蝕劑。污染物的排放必須達(dá)到規(guī)定的指標(biāo)，并保證工廠安全運(yùn)行和操作人員的健康不受損害；(4) 以經(jīng)濟(jì)效益為中心，加強(qiáng)項(xiàng)目的市場(chǎng)調(diào)研，做好市場(chǎng)分析及風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)價(jià)，降低建設(shè)投資，最大限度地降低項(xiàng)目產(chǎn)品生產(chǎn)成本，提高項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)項(xiàng)目產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。 (1) 嚴(yán)格遵守國(guó)家和地區(qū)的相關(guān)政策以及法律法規(guī)，符合國(guó)家的產(chǎn)業(yè)政策、投資方向及行業(yè)和地區(qū)的規(guī)劃；(2)采用有發(fā)展?jié)摿Φ纳a(chǎn)工藝和技術(shù)；(3)堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展，以人為本，重視環(huán)境保護(hù)、安全和工業(yè)衛(wèi)生。 76第7章 管路設(shè)計(jì) 84： 84 進(jìn)塔管為例說明管路設(shè)計(jì)過程 84第8章 自動(dòng)控制方案 90 90 90 90 91 92 92 93第1章 總論 (1)項(xiàng)目名稱：５萬噸/／年制甲醇項(xiàng)目設(shè)計(jì)；(2)承辦單位名稱：華能珞璜電廠； (3)企業(yè)性質(zhì)：國(guó)有； (4)投資項(xiàng)目的性質(zhì)：擴(kuò)建；(5)項(xiàng)目類型：化工。５萬噸/／年制甲醇項(xiàng)目設(shè)計(jì).５萬噸/／年制甲醇項(xiàng)目設(shè)計(jì) 目錄第1章 總論 5 5 可行研究報(bào)告編制依據(jù)、指導(dǎo)思想和原則 5 5 5 6 6 6第2章 工藝路線確定與描述 8 8 超臨界萃取 8 煉鋼吹煉氣 8 飲料添加劑 8 焊接保護(hù)氣 8 煙絲膨脹劑 9 食品冷藏保鮮劑 9 油田助采劑 9 植物氣肥 9 抑爆充加劑 10 木材保存劑 10 混凝土添加劑 10 核反應(yīng)堆凈化劑 10 灰塵遮蔽劑 10 廢潤(rùn)滑油凈化、回收劑 10 工業(yè)設(shè)備殘留物質(zhì)、污垢清除劑 10 滅菌劑 11 硼砂 11 用于生產(chǎn)泡沫板材 11 用于生產(chǎn)無機(jī)化工產(chǎn)品 11 白炭黑 11 輕質(zhì)氧化鎂 11 代替氟氮烴用發(fā)泡劑 12 用于生產(chǎn)有機(jī)化工產(chǎn)品 12 14。 14 不同化學(xué)吸收法的比較 14 15 15 16 16 反應(yīng)工段工藝 18 精餾工藝 18第3章 物料衡算和能量衡算 19 吸收工段物料衡算和能量衡算 19 預(yù)處理工段物料衡算和能量衡算 19 二氧化碳一級(jí)壓縮物料及能量守恒 19 二氧化碳一級(jí)壓縮后換熱冷卻物料及能量衡算 20 二氧化碳二級(jí)壓縮物料及能量守恒 21 二氧化碳二級(jí)壓縮后換熱冷卻物料及能量衡算 22 二氧化碳三級(jí)壓縮物料及能量守恒 23 二氧化碳三級(jí)壓縮后換熱冷卻物料及能量衡算 24 氫氣的壓縮物料及能量守恒 25 循環(huán)氣的壓縮物料及能量守恒 26 反應(yīng)工段物料衡算和能量衡算 28 物料衡算 28 能量衡算 29第4章 吸收解吸塔的計(jì)算及設(shè)計(jì) 32： 32 32 粘度 33 擴(kuò)散系數(shù) 34 吸收塔的具體計(jì)算 36 計(jì)算數(shù)據(jù) 36 填料塔具體計(jì)算過程 37 45 液泛 45 操作負(fù)荷性能圖 45 塔內(nèi)構(gòu)件的選擇 47 解吸塔的具體計(jì)算 48 計(jì)算數(shù)據(jù) 48 填料塔具體計(jì)算過程 49 技術(shù)性能特性 56 液泛 56 操作負(fù)荷性能圖 56第5章 反應(yīng)器設(shè)計(jì) 59 反應(yīng)器的選擇 59 催化劑選擇 60 反應(yīng)器的設(shè)計(jì) 60 熱力學(xué)計(jì)算 60 反應(yīng)器體積計(jì)算 61 絕熱段模型 61 62 物料衡算 62 熱量衡算 64 床層壓力降 66 計(jì)算流程如下 67 反應(yīng)器結(jié)構(gòu)機(jī)械設(shè)計(jì) 68第6章 設(shè)備選型 69 泵的選型 69 泵的選用原則 69 選型結(jié)果 69 換熱器選型和設(shè)計(jì) 70 70 初步模擬結(jié)果初步選型 71 校核結(jié)果和選型 73 選型依據(jù)和過程 75 其他換熱器的工藝條件和要求以及選型結(jié)果逐一列出。 可行研究報(bào)告編制依據(jù)、指導(dǎo)思想和原則(1) 2010年“三井化學(xué)杯”大學(xué)生化工設(shè)計(jì)大賽指導(dǎo)書；(2) 國(guó)家地區(qū)建設(shè)、稅收等有關(guān)法律、法規(guī)；(3)華能珞璜電廠地理、人文、經(jīng)濟(jì)等因素；(4) 發(fā)改投資[2006]1325號(hào)《建設(shè)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法與參數(shù)》（第三版）；(5)《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》、《中華人民共和國(guó)勞動(dòng)安全法》等相關(guān)的國(guó)家法律、法規(guī)；(6)化工建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告內(nèi)容和深度的規(guī)定；(7)項(xiàng)目建議書審批文件。三廢治理、消防、安全、勞動(dòng)保護(hù)措施必須同主體裝置的設(shè)計(jì)、建設(shè)、投運(yùn)同時(shí)進(jìn)行。(1) 建設(shè)意義；(2) 市場(chǎng)分析；(3) 工藝選擇及原料來源；(4) 建設(shè)規(guī)模及產(chǎn)品方案；(5) 廠址選擇；(6) 效益分析。(2)本項(xiàng)目的原料氫氣及產(chǎn)品甲醇均是易燃易爆物質(zhì)，在生產(chǎn)過程中存在火災(zāi)、爆炸等有害因素，因此要做好預(yù)防這些有害因素的工作，即在工程設(shè)計(jì)、工程施工、環(huán)境保護(hù)、安全衛(wèi)生、生產(chǎn)管理等方面必須嚴(yán)格按規(guī)范進(jìn)行，以確保建設(shè)及生產(chǎn)的安全性。(4)本項(xiàng)目擬建在華能珞璜電廠依托長(zhǎng)壽化工園區(qū)充裕的氫氣作為后續(xù)制甲醇的原料 　(1)本項(xiàng)目后續(xù)制甲醇工藝的產(chǎn)品甲醇及原料氫氣均是易燃易爆的物質(zhì)，因此在生產(chǎn)過程中存在火災(zāi)及爆炸等危險(xiǎn)因素。因此，本項(xiàng)目的建設(shè)應(yīng)根據(jù)其生產(chǎn)原料和產(chǎn)品的特殊物理化學(xué)性質(zhì)，在工程設(shè)計(jì)、工程施工、環(huán)境保護(hù)、安全衛(wèi)生、生產(chǎn)管理等方面必須嚴(yán)格按規(guī)范進(jìn)行，以確保建設(shè)及生產(chǎn)的安全性。 (3)目前以二氧化碳制取甲醇的工藝還未工業(yè)化，技術(shù)還不夠成熟，因此本項(xiàng)目存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。第2章 工藝路線確定與描述C02是一種重要的工業(yè)氣體，食品業(yè)、化學(xué)工業(yè)、機(jī)械工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、運(yùn)輸、石油開采、國(guó)防、消防等部門都廣泛用C02?；厥盏腃02中約40％用于生產(chǎn)其它化學(xué)品，35％用于提高油采收率，10％用于制冷，5％用于飲料碳酸化，其他應(yīng)用領(lǐng)域占10％。 超臨界萃取利用C02超臨界萃取，目前國(guó)內(nèi)有關(guān)研究部門已經(jīng)利用該技術(shù)提純100多種生物的精素，尤其是在生物制藥領(lǐng)域和食品保健等品方面，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有幾套工業(yè)裝置。該技術(shù)已在日本普遍應(yīng)用，并已獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。 飲料添加劑C02可用作汽水、啤酒、可樂、碳酸飲料等充氣添加劑。美國(guó)人均消耗飲料為147 kg， kg／a。近年來，C02作為飲料添加劑已得到廣泛的應(yīng)用。 焊接保護(hù)氣C02保護(hù)焊接是一種公認(rèn)的高效率、低成本、省時(shí)省力的焊接方法，并具有可變形小、油銹敏感性低、抗裂、致密性好。我國(guó)c02氣體保護(hù)焊接僅占全部焊接的5％，發(fā)達(dá)國(guó)家67％，全球平均水平為23％，發(fā)展前景十分樂觀。我國(guó)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有7套用C倪作煙絲膨脹劑，煙草行業(yè)如果全部用C02作煙絲膨脹劑，按我國(guó)目前煙草產(chǎn)銷規(guī)模，每年所需消耗C02約30104t。6％，降低了成本。 食品冷藏保鮮劑C02自然降氧，氣調(diào)保鮮是國(guó)際上廣泛應(yīng)用的較現(xiàn)代化的方法。華南農(nóng)學(xué)院有關(guān)研究表明，用C02氣調(diào)貯藏荔枝，C02氣體濃度15％。把雞蛋放在30％～40％C02氣體中經(jīng)6～10d處理，CO2通過蛋殼滲透至雞蛋內(nèi)，延遲形成水樣蛋白的速度，從而達(dá)到保鮮目的。目前，上海、廣州、深圳等地超市利用干冰對(duì)高檔蔬菜防腐、保鮮，各地民航也利用干冰作為航空食品冷凍、保鮮。 植物氣肥植物葉綠素在光合作用下吸收C02產(chǎn)生植物淀粉，這是植物生長(zhǎng)的自然規(guī)律。由山東農(nóng)科院、大連人工公司研制成的C02氣體肥，在山東、河北、河南、遼寧、吉林、黑龍江等省大面積推廣，根據(jù)推廣使用情況，每畝蔬菜大棚的增產(chǎn)幅度在20％。建設(shè)3．5 kt／a C02氣肥裝置(有高純度的C02氣源)，設(shè)備投資僅十幾萬元，年利潤(rùn)可達(dá)百萬元。同時(shí)C02用于覆蓋植物的氣肥，還可提高光合作用效率，使作物早熟，產(chǎn)量提高，品質(zhì)得到改良。C02還是優(yōu)良滅火劑，廣泛應(yīng)用于消防行業(yè)。10％異硫氰酸烯丙酯的干冰蒸汽熏木材，可延長(zhǎng)其保存期。 核反應(yīng)堆凈化劑通過核反應(yīng)堆中的干冰制造裝置，可脫除其放射性物質(zhì)。 廢潤(rùn)滑油凈化、回收劑法國(guó)原子能委員會(huì)(cra)的研究人員已獲得一項(xiàng)超臨界CQ和陶瓷超濾膜去除雜質(zhì)回收廢潤(rùn)滑油的技術(shù)專利。 工業(yè)設(shè)備殘留物質(zhì)、污垢清除劑日本氧氣公司開發(fā)成功用干冰丸粒清除工業(yè)設(shè)備和其它表面附著的殘留物質(zhì)、污垢技術(shù)。此法已成功用于清理鐵路貨車和橡膠輪胎模具。 硼砂將預(yù)處理的硼鎂礦粉與碳酸鈉溶液混合加熱，然后再通人C02，外壓后反應(yīng)即可制得硼砂，它主要用于玻璃和陶瓷行業(yè)。 用于生產(chǎn)泡沫板材道光化學(xué)公司以C02為現(xiàn)有聚苯乙烯泡沫板用發(fā)泡劑的替代物，已在世界范圍內(nèi)發(fā)放這項(xiàng)新技術(shù)的許可證。 用于生產(chǎn)無機(jī)化工產(chǎn)品利用C02與金屬或非金屬氧化物為原料生產(chǎn)的無機(jī)化工產(chǎn)品主要有輕質(zhì)MgC0Na2C0NaI． CaC0K2C0堿式PbC0Mgo等多為基本化工原料，廣泛用于冶金、化工、輕工、建材、醫(yī)藥、電子機(jī)械等行業(yè)。目前我國(guó)白炭黑的生產(chǎn)廠家不少，但產(chǎn)量滿足不了國(guó)內(nèi)需求，產(chǎn)品暢銷。此外還可用作磨光劑、油漆及紙張的填料、催化劑的原料、橡膠促進(jìn)劑等。 用于生產(chǎn)有機(jī)化工產(chǎn)品①雙氰胺。②水楊酸。③碳酸丙烯酯。廣泛用于印染、輕紡、有機(jī)合成等行業(yè)。主要用作多種聚合物和樹脂的溶劑，萃取劑以及醫(yī)藥、橡膠助劑和紡織整理劑，羥乙基化試劑，水玻璃系漿料等。它們是尼泊金酯類的重要中間體，可用作食品保鮮劑、化妝品殺菌劑、醫(yī)藥消毒殺菌劑等，也可用于制造有機(jī)磷殺蟲劑、殺腈和制備耐高溫液晶聚合晶。Topsφe公司實(shí)現(xiàn)了由CO2和H2直接合成甲醇的工業(yè)化生產(chǎn)。⑦甲醇及其衍生物。甲酸本身不但是醋酸和香料、醫(yī)藥品生產(chǎn)的原料，而且加熱也能分解為CO：與H2，因此這種方法可將H2保存，極為方便安全。甲烷主要來自天然氣，但天然氣日趨短缺，因此C02轉(zhuǎn)化為甲烷是個(gè)具有戰(zhàn)略意義的課題。 合成有機(jī)高分子化合物自1979年首次發(fā)表利用C02作原料合成高分子化合物的研究報(bào)導(dǎo)以來，這方面的開發(fā)研究十分迅速，合成了許多品種的高分子化合物，其中有不少進(jìn)入實(shí)用化階段。聚碳酸酯(PC)可以加工成透明有韌性的薄膜，耐熱性能好，熱分解溫度為200。能釋放C02可用儀器食品包裝的保鮮。②聚脲。③聚氨基甲酸酯。Co，和丙烯腈以及三亞乙基二胺也能發(fā)生聚合反應(yīng)生產(chǎn)含有氨基甲酸酯單元的三元共聚合體。由C02和十四雙炔發(fā)生分子間的環(huán)化反應(yīng)得到的交聯(lián)共聚體是含有環(huán)狀酯類結(jié)構(gòu)的聚酮聚雙吡喃基甲酮。c02與乙烯基醚發(fā)生聚合反應(yīng)，可得到既有聚酯結(jié)構(gòu)，又有聚酮，聚醚結(jié)構(gòu)的共聚物。1000℃時(shí)，也可得到含有聚酯，聚酮，聚醚結(jié)構(gòu)的共聚物。高分子液晶聚合物兼具低分子液晶和聚合物各種性能，具有良好的耐熱、耐燃、耐腐蝕、電絕緣性能，且在高溫下能保持良好的剛性和強(qiáng)度。究其原因還是目前二氧化碳的利用不具有規(guī)模性，以及經(jīng)濟(jì)效益不顯著。以化工的角度看合成有機(jī)產(chǎn)品將二氧化碳作為新的碳源是最具有潛力，最具有可行性的利用途徑。在生產(chǎn)大宗原料中以合成甲醇為首選。甲醇的用量非常大，2004年全球需求量就已經(jīng)超過3200萬噸，而且增長(zhǎng)勢(shì)頭強(qiáng)勁。如果能用從煙氣捕集來的二氧化碳替代天然氣作為合成甲醇的原料則可大幅降低成本，同時(shí)達(dá)到二氧化碳的減排。表 31 物理吸收法與化學(xué)吸收法的比較吸收法描述吸收劑優(yōu)缺點(diǎn)物理吸收法該法是在加壓下用有機(jī)溶劑對(duì)酸性氣體進(jìn)行吸收來達(dá)到分離脫除的目的。適合于CO2分壓較高,凈化度要求低的情況。乙醇胺類的水溶液、K2CO3水溶液、氨水采用化學(xué)吸收法進(jìn)行燃燒后CO2捕集,具有吸收速度快、吸收能力強(qiáng)、處理量大、回收CO2純度高等優(yōu)點(diǎn)。 不同化學(xué)吸收法的比較化學(xué)吸收法因其工藝簡(jiǎn)單、技術(shù)較為成熟,近幾十年在國(guó)外得到了廣泛的研究和應(yīng)用。 各種不同的化學(xué)吸收法的比較見下表。氨水吸收法氨水法即以氨水為吸收劑,該法脫碳吸收效率高。但氨水脫碳工藝中常常存在一些問題如NH4HCO3穩(wěn)定性較差,作為肥料施加到土壤里以后,很快就會(huì)分解釋放CO2,使其重新返回到大氣中。但醇胺存在一定的降解和腐蝕性。其理由如下：(1)本項(xiàng)目是在已有燃煤電廠的基礎(chǔ)上實(shí)施二氧化碳捕集，采用其燃燒后的煙氣作為原料。即采用燃燒后捕集。綜合考慮應(yīng)該采用化學(xué)吸收法。因此本項(xiàng)目采用醇胺法。一乙醇胺具有單位質(zhì)量吸收二氧化碳量大的特點(diǎn)，且在廣泛的濃度內(nèi)對(duì)二氧化碳的脫除率較高。選定方案的為用MEA吸收二氧化碳，用于合成甲醇。整個(gè)吸收系統(tǒng)包括一個(gè)吸收塔 ，一個(gè)解吸塔，一個(gè)貧富液換熱器，一個(gè)貧液冷卻器，解吸塔再沸器，解吸塔冷凝器和一個(gè)氣液分離器。吸收塔里面有三段填料，為MEA吸收二氧化碳提供氣液接觸條件。尾氣洗滌是為了回收尾氣中微量的MEA，一方面可以減少M(fèi)EA的損失，另一方面降低對(duì)環(huán)境的影響。塔底有液體儲(chǔ)槽儲(chǔ)存吸收了二氧化碳的MEA富液。解吸塔的結(jié)構(gòu)和吸收塔相似有兩段填料，塔頂有一冷凝器和氣液分離器，將解吸出來的再生氣中的水和MEA冷凝從再生氣中分離出去，然后送回解吸塔以維持整個(gè)吸收系統(tǒng)中的水平衡和MEA平衡。再生的二氧化碳送往后續(xù)原料預(yù)處理工段。氫氣和循環(huán)氣都不需要額外的處理直接加壓便可達(dá)到壓力要求。 MPa，溫度178℃。進(jìn)入二段壓縮， MPa，溫度約為178℃。然后再進(jìn)入三段壓縮， MPa，溫度175℃。將冷二氧化碳與之前三段壓縮的二氧化碳換熱回收冷量和熱量。將二氧化碳、氫氣、循環(huán)氣在混合器混合送往反應(yīng)工段。反應(yīng)器采用的是華東理工大學(xué)開發(fā)的絕熱管殼復(fù)合式反應(yīng)器該反應(yīng)器是在Lurgi公司的外冷列管式反應(yīng)器上的創(chuàng)新。絕熱催化劑層可以使較低溫度的入口氣迅速升溫達(dá)到最佳反應(yīng)溫度。反應(yīng)器列管外有沸騰水將反應(yīng)熱移去，保證反應(yīng)處于較平穩(wěn)的溫度范圍，并副產(chǎn)低壓蒸汽。反應(yīng)氣與進(jìn)料氣換熱后溫度下降到157℃，將反應(yīng)出口氣冷凝35℃，大部分的水和甲醇會(huì)冷凝為液體，送往精餾塔精餾。 精餾工藝精餾工藝非常簡(jiǎn)單，就是一個(gè)單塔精餾。二氧化碳和氫氣的反應(yīng)式為從反應(yīng)式中我們可以看到有大量的水生成，而副反應(yīng)生成二甲醚、乙醇、雜醇、高級(jí)烷烴等都是脫水反應(yīng)。現(xiàn)在的銅基催化劑選擇性相當(dāng)高，%，%，因此以純凈的氫氣和二氧化碳合成甲醇的雜質(zhì)含量必然