【正文】 ........ 4 甲醇的化學性質(zhì) ................................... 4 廠址選擇 ............................................ 6 廠址選擇原則 ..................................... 6 本次設計所選廠址 ................................. 6 甲醇生產(chǎn)方法的對比、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 本設計采用的方法 ................................ 14 產(chǎn)品指標 ........................................... 16 第二章 工藝流程設計 .................................... 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 第四章設備計算 ........................................ 35 預蒸餾塔計算 ....................................... 35 預蒸餾塔模擬工藝圖 .............................. 35 預蒸餾塔模擬方法 ................................ 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 塔板流體力學計算 ................................ 57 塔板負荷性能圖 ................................ 60 入塔氣預熱器計算 ................................... 64 入塔氣預熱器工藝模擬圖 .......................... 64 入塔氣預熱器模擬方法 ............................ 64 入 塔氣預熱器模擬結(jié)果 ............................ 64 入塔氣預熱器的設計工藝計算 ....................... 68 主要附件設計 .................................... 68 第五章 甲醇產(chǎn)品的安全 .................................. 70 ................................... 70 危險性概述 ...................................... 70 操作處置與儲存 .................................. 71 甲醇生產(chǎn)泄露 應急處理 包裝及貯運： .................................... 71 毒性和防護 ...................................... 72 第六章 三廢處理 ....................................... 73 參考文獻 .............................................. 74 致謝 .................................................. 75 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 文獻綜述 1 第一章 文獻綜述 甲醇在國民經(jīng)濟中的地位及作用 隨著我國國民經(jīng)濟不斷穩(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。該設計的主要內(nèi)容是對甲醇合成工段進行物料衡算、熱量衡算和設備計算。 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。 沈陽化工大學科亞學院 本科畢業(yè)設計 題 目： 年產(chǎn) 專 業(yè)： 化學工程與工藝 摘要 甲醇作為及其重要的有機化工原料，是碳 — 化學工業(yè)的基礎產(chǎn)品。在國民經(jīng)濟中占有重要地位。 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。該設計本著符合國情、經(jīng)濟、環(huán)保的原則，采用天然氣為原料，運用了 Lurgi 工藝合成法，依據(jù)年產(chǎn) 萬噸甲醇的工藝設計年產(chǎn) 萬噸甲醇的合成工段工藝。 7O年代兩次石油危機和石油價格的不斷上漲，讓世界各國充分認識到當今社會將是能源結(jié) 構(gòu)逐步向多元 化結(jié)構(gòu)發(fā)展的時代。 “ 缺油、少氣、富煤 ” 的客觀現(xiàn)實，意味著今后 30 年內(nèi)，我國一次能源消費以煤為主的格局不會改變。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，既對我國合理利用資源、有效利用能源和促進 經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實 又對 保護國家能源安全具有深遠的戰(zhàn)略意義 。 出現(xiàn)這種局面的原因， 一是甲醇傳統(tǒng)消費領域，如甲醛、醋酸等產(chǎn)品的產(chǎn)量穩(wěn)步提升，對甲醇的需求量逐步增加；二是新的消費領域，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)對甲醇裝置的投資熱 。由于對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。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 文獻綜述 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 設了以煤炭和重油為原料的合成甲醇裝置。隨著國民經(jīng)濟和技術(shù)進步的需要，又分別從英國、西德引進了低壓合成甲醇裝置。 1984 年統(tǒng)計，全國甲醇產(chǎn)量為 46 萬噸，開工率為 77%，當年使用量為 43萬噸。 國內(nèi)重點企業(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，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， 20xx 年以來，國內(nèi)甲醇市場走勢相當不錯，價格基本一路上漲，從元月份的 1100 元最高上漲到 2100 元。 20xx 年，甲醇市場行情是化工市場中的一道亮麗風景，全年主流價格在 2500～ 3500 元 /噸的區(qū)間運行，最高上探至 3950～ 4200 元 /噸，價格之高震幅之大為近十年之最。 20xx～ 20xx 年，國內(nèi)甲醇表觀需求量以約 ％的速度遞增， 以此推算， 20xx 年全年甲醇表觀需求量將達到960 萬噸左右。隨后允許外商從事成品油沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 文獻綜述 3 批發(fā)業(yè)務，與世界經(jīng)濟接軌。從國家經(jīng)濟發(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，當時世界甲醇產(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。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 文獻綜述 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 、相對密度 (20/4℃ )、熔點 ℃、沸點 ℃、閃點 ℃、自燃點℃、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溶劑相混 溶。遇明火會爆炸 ， 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 ℃ ～ 蒸汽壓 Pa（ 20℃ ) 104 熔點 ℃ 黏度 Pa甲醇裂解產(chǎn)生 CO 和 H2， 是制備 CO 和 H2的重要化學方法。 CH3OH + NH3→CH3NH2 + H2O 2CH3OH + NH3→(CH3)2NH + 2H2O 3CH3OH + NH3→(CH3)3+ 3H2O （ 5） 脫水反應 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 在銅催化劑上 ， 甲醇可裂解成 CO 和 H2： CH3OH→CO+H 2 （ 7） 氯化反應 甲醇和氯化氫在 Zn/ZrO 催化劑上發(fā)生氯化反應生成一氯甲烷 ： CH3OH+HCl→CH3Cl+H2O 氯甲烷和氯化氫在 CH3Cl2 / ZrO2 催化劑作用下進一步發(fā)生氧氯化反應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 甲醇和苯在 ， 350~380℃反應條件下 ， 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)反應生成乙醇 : CH3OH+CO+H2→CH 3CHOH+H2O 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 文獻綜述 6 廠址選擇 廠址的選擇是十分重要的環(huán)節(jié)是工業(yè)布局的最終環(huán)節(jié)和工業(yè)基本建設的前期工作，也 是項目可行性研究的組成部分。廠址選擇通常分為兩個階段 : ⑴ 確定選址范圍和建廠地點。 ⑵ 確定廠址最后具體位置。