【正文】 ....... 4 甲醇的化學(xué)性質(zhì) ................................... 4 廠址選擇 ............................................ 6 廠址選擇原則 ..................................... 6 本次設(shè)計(jì)所選廠址 ................................. 6 甲醇生產(chǎn)方法的對(duì)比、確定 ............................. 8 國內(nèi)外生產(chǎn)甲醇的主要技術(shù) .......................... 8 國內(nèi)外生產(chǎn)甲醇主要技術(shù)比較 ....................... 13 本設(shè)計(jì)采用的方法 ................................ 14 產(chǎn)品指標(biāo) ........................................... 16 第二章 工藝流程設(shè)計(jì) .................................... 17 工藝原理 ........................................... 17 工藝條件 ........................................ 17 工藝流程 ........................................... 19 工藝流程簡述 .................................... 20 工藝操作參數(shù)確定 ................................... 21 主要設(shè)備 ........................................... 22 合成塔的選擇 .................................... 22 精餾塔的選擇 .................................... 22 第三章物能衡算 ........................................ 24 全流程物能衡算 ..................................... 24 ASPEN PLUS 物能衡 算流程圖 ........................ 25 第四章設(shè)備計(jì)算 ........................................ 35 預(yù)蒸餾塔計(jì)算 ....................................... 35 預(yù)蒸餾塔模擬工藝圖 .............................. 35 預(yù)蒸餾塔模擬方法 ................................ 35 靈敏度分析 ...................................... 35 [鍵入文字 ] ASPEN PLUS 模擬結(jié)果 ............................. 41 塔徑的計(jì)算 ...................................... 52 塔高的估算 ...................................... 53 溢流裝置 ....................................... 54 浮閥及排列方 .................................... 55 塔板流體力學(xué)計(jì)算 ................................ 57 塔板負(fù)荷性能圖 ................................ 60 入塔氣預(yù)熱器計(jì)算 ................................... 64 入塔氣預(yù)熱器工藝模擬圖 .......................... 64 入塔氣預(yù)熱器模擬方法 ............................ 64 入 塔氣預(yù)熱器模擬結(jié)果 ............................ 64 入塔氣預(yù)熱器的設(shè)計(jì)工藝計(jì)算 ....................... 68 主要附件設(shè)計(jì) .................................... 68 第五章 甲醇產(chǎn)品的安全 .................................. 70 ................................... 70 危險(xiǎn)性概述 ...................................... 70 操作處置與儲(chǔ)存 .................................. 71 甲醇生產(chǎn)泄露 應(yīng)急處理 包裝及貯運(yùn)： .................................... 71 毒性和防護(hù) ...................................... 72 第六章 三廢處理 ....................................... 73 參考文獻(xiàn) .............................................. 74 致謝 .................................................. 75 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 1 第一章 文獻(xiàn)綜述 甲醇在國民經(jīng)濟(jì)中的地位及作用 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)不斷穩(wěn)定的發(fā)展，不管是能源生產(chǎn)總量還是需求總量都在不斷增長。該設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是對(duì)甲醇合成工段進(jìn)行物料衡算、熱量衡算和設(shè)備計(jì)算。 近年來，隨著工業(yè)生產(chǎn)甲醇的開發(fā)，特別是甲醇燃料的推廣作用，甲醇的需求幅度上升，用甲醇作為新的石化原料來源已經(jīng)成為一種趨勢。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目： 年產(chǎn) 專 業(yè)： 化學(xué)工程與工藝 班 級(jí)： 姓 名： XXX 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： XXX 論文提交日期年 6 月 10 日 論文答辯日期年 6 月 22 日 摘要 甲醇作為及其重要的有機(jī)化工原料，是碳 — 化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)品。在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。 目前生產(chǎn)甲醇的主要原料是煤和天然氣 ,甲醇的生產(chǎn)工藝過程分為合成氣的制造、甲醇的合成好精制三部分。該設(shè)計(jì)本著符合國情、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的原則，采用天然氣為原料， 運(yùn)用了 Lurgi 工藝合成法，依據(jù)年產(chǎn) 萬噸甲醇的工藝設(shè)計(jì)年產(chǎn) 萬噸甲醇的合成工段工藝。 7O 年代兩次石油危機(jī)和石油價(jià)格的不斷上漲，讓世界各國充分認(rèn)識(shí)到當(dāng)今社會(huì)將是能源結(jié) 構(gòu)逐步向多元 化結(jié)構(gòu)發(fā)展的時(shí)代。 “ 缺油、少氣、富煤 ” 的客觀現(xiàn)實(shí)，意味著今后 30 年內(nèi)，我國一次能源消費(fèi)以煤為主的格局不會(huì)改變。因此，充分利用豐富的煤炭資源，大力發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)和新一代煤化工技術(shù)是非常必要的，既對(duì)我國合理利用資源、有效利用能源和促進(jìn) 經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí) 又對(duì) 保護(hù)國家能源安全具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義 。 出現(xiàn)這種局面的原因， 一是甲醇傳統(tǒng)消費(fèi)領(lǐng)域，如甲醛、醋酸等產(chǎn)品的產(chǎn)量穩(wěn)步提升，對(duì)甲醇的需求量逐步增加；二是新的消費(fèi)領(lǐng)域，如醇醚燃料、甲醇制烯烴等由于發(fā)展前景廣闊，也引發(fā)了國內(nèi)對(duì)甲醇裝置的投資熱 。由于對(duì)醇醚燃料需求的高度期待，我國甲醇發(fā)展過熱，幾乎 “ 遍地開花 ” 。我國規(guī)劃中的甲醇產(chǎn)能已超過同期世界其他各國的總產(chǎn)能。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 2 甲醇在國內(nèi)外發(fā)展概況 建國前，國內(nèi)基本沒有甲醇工業(yè)。 60 年代在南京、淮南、北京等地建 設(shè)了以煤炭和重油為原料的合成甲醇裝置。隨著國民經(jīng)濟(jì)和技術(shù)進(jìn)步的需要，又分別從英國、西德引進(jìn)了低壓合成甲醇裝置。 1984 年統(tǒng)計(jì)，全國甲醇產(chǎn)量為 46 萬噸，開工率為 77%，當(dāng)年使用量為 43 萬噸。 國內(nèi)重點(diǎn)企業(yè)的甲醇裝置，分別采用煤焦、油、氣三種原料，據(jù) 1987 年不完全統(tǒng)計(jì)，不同原料和生產(chǎn)工藝的甲醇生產(chǎn)能力不同。原料結(jié)構(gòu)以油為原料的占 %，其中單產(chǎn)甲醇占 97%；以煤焦為原料的占 30% ，其中聯(lián)產(chǎn)甲醇占 87。 市場方面， 2020 年以來，國內(nèi)甲醇市場走勢相當(dāng)不錯(cuò)，價(jià)格基本一路上漲，從元月份的 1100 元最高上漲到 2100 元。 2020 年，甲醇市場行情是化工市場中的一道亮麗風(fēng)景，全年主流價(jià)格在 2500～ 3500 元 /噸的區(qū)間運(yùn)行，最高上探至 3950～ 4200 元 /噸，價(jià)格之高震幅之大為近十年之最。 2020～ 2020 年，國內(nèi)甲醇表觀需求量以約 ％的速度遞增， 以此推算， 2020 年全年甲醇表觀需求量將達(dá)到960 萬噸左右。隨后允許外商從事成品油沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 3 批發(fā)業(yè)務(wù)，與世界經(jīng)濟(jì)接軌。從國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展，能源戰(zhàn)略安全保障方面需要，全面推廣甲醇燃料條件已成熟，甲醇燃料的發(fā)展已到了關(guān)鍵時(shí)刻，甲醇燃料的快速發(fā)展已勢在必行！ 1924 年以 前，甲醇生產(chǎn)是用木材為原料干餾而制得，當(dāng)時(shí)世界甲醇產(chǎn)量約為 萬。 在以后的幾年中，美國和歐洲的一些國家，如法國、意大利、英國等也實(shí)現(xiàn)了以特有選擇性的催化劑，使水煤氣合成甲醇 。 二次世界大戰(zhàn)期間，瑞士的朗莎 （ Lonza） 公司用電解氫和二氧化碳，采用鋅基催化劑合成甲醇，在工業(yè)上獲得成功，它使用的二氧化碳是生產(chǎn)硝酸鈣的副產(chǎn)品，經(jīng)過脫除一氧化氮，再用煤還原成為一氧化碳。 50年代，合成甲醇的原料開始采用天然氣和輕油裂解氣。 從 1960 年到 1969 年，甲醇的發(fā)展速度更快， 10 年間世界甲醇產(chǎn)量增長 倍， 世界甲醇產(chǎn)量由 1960 年 236 萬噸增長到 1969 年的 萬噸。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 4 甲醇的主要性質(zhì) 無色、透明、高度揮發(fā)、易燃液體。分子式 CH3OH、分子量 、相對(duì)密度 (20/4℃ )、熔點(diǎn) ℃、沸點(diǎn) ℃、閃點(diǎn) ℃、自燃點(diǎn)℃、蒸氣密度 、蒸氣壓 (100mmHg ℃ )。能與水、乙醇、乙醚、苯、酮、鹵代烴和許多其他有機(jī)溶劑相混 溶。遇明火會(huì)爆炸 ， 在空氣中甲醇蒸汽的爆炸極限~%(體積 )。與水互溶且體積縮小 ,能與乙醇、乙酸等多種有機(jī)溶劑互溶 甲醇為有毒化工產(chǎn)品。 甲醇的一般性質(zhì)列于表 11 表 11 甲醇的一般性質(zhì) 性 質(zhì) 數(shù) 據(jù) 性 質(zhì) 數(shù) 據(jù) 密度 g/ml（ 0℃ ) 臨界壓力 Pa 105 沸點(diǎn) ℃ ～ 蒸汽壓 Pa（ 20℃ ) 104 熔點(diǎn) ℃ 黏度 Pa甲醇裂解產(chǎn)生 CO 和 H2， 是制備 CO 和 H2的重要化學(xué)方法。 CH3OH + NH3→CH3NH2 + H2O 2CH3OH + NH3→(CH3)2NH + 2H2O 3CH3OH + NH3→(CH3)3+ 3H2O （ 5） 脫水反應(yīng) 甲醇在高溫和酸性催化劑如 ZSM5， rAl2O3 作用下分子間脫水生成二甲醚 ： 2CH3OH→(CH 3)2O+H2O （ 6） 裂解反應(yīng) 在銅催化劑上 ， 甲醇可裂解成 CO 和 H2： CH3OH→CO+H 2 （ 7） 氯化反應(yīng) 甲醇和氯化氫在 Zn/ZrO 催化劑上發(fā)生氯化反應(yīng)生成一氯甲烷 ： CH3OH+HCl→CH3Cl+H2O 氯甲烷和氯化氫在 CH3Cl2 / ZrO2 催化劑作用下進(jìn)一步發(fā)生氧氯化反應(yīng)生成二氯甲烷和三氯甲烷： CH3Cl2+HCl+ 2→CHCl 3 +H2O CH3OH+HCl+ 2→CH 2Cl 2 +H2O （ 8）其他反應(yīng) 甲醇和苯在 ， 350~380℃反應(yīng)條件下 ， 在催化劑的作用下可生成甲苯 ： CH3OH+C6H6→C 6H5CH3+H2O 220℃ ,20MPa 下 ,甲醇在鈷催化劑的作用下發(fā)生同系化發(fā)反應(yīng)生成乙醇 : CH3OH+CO