【正文】 +H2→CH 3CHOH+H2O 沈陽(yáng)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 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(shè)的前期工作，也 是項(xiàng)目可行性研究的組成部分。廠址選擇通常分為兩個(gè)階段 : ⑴ 確定選址范圍和建廠地點(diǎn)。 ⑵ 確定廠址最后具體位置。包括：廠址場(chǎng)地條件，土地征用的數(shù)量、質(zhì)量及處理難度，廠址下有無(wú)礦藏等；距離水源地的熱設(shè)施的工程量遠(yuǎn)近和給排水的揚(yáng)程；修建鐵路專用線與場(chǎng)外公路等交通設(shè)施的工程量與投資；供電、供熱設(shè)施的工程量及投資；距已有城鎮(zhèn)生活區(qū)域公共服務(wù)區(qū)設(shè)施的遠(yuǎn)近；“三廢”排放對(duì)城鎮(zhèn)和周圍環(huán)境的影響及環(huán)保費(fèi)用等。 本次甲醇生產(chǎn)廠址選擇在黑龍江省大慶市讓胡路區(qū)馬鞍山， 大慶市是中華人民共和國(guó) 黑龍江省 西部下轄的 地級(jí)市 。市區(qū)地理位置北緯 45176。 至 46176。 ，東經(jīng) 124176。 至 125176。 之間，東與 綏化 地區(qū)相連，沈陽(yáng)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 7 南與 吉林省 隔江（ 松花江 ）相望，西部、北部與齊齊哈爾市接壤。全市總面積 21219平方公里，其中市區(qū)面積 5107 平方公里 ,截至 2020 年底市區(qū)建成區(qū)面積 207 平方公里 為 、大慶油田為 中國(guó)第一大 油田 、 大慶是 世界第十大油田 大慶油田 所在地；是一座以石油 、 石化 為支柱產(chǎn)業(yè)的的新興城市。全市年平均氣溫℃ ，最冷月平均氣溫－ ℃ ，極端最低氣溫－ ℃ ；最熱月平均氣溫 ℃ ，極端最高氣溫 ℃ ，年均 無(wú)霜期 143 天；年均風(fēng)速 ，年 16 級(jí)風(fēng)日數(shù)為 30天；年降水 ，年蒸發(fā) 635mm，年干燥度為 ，大陸度為 ；年日照時(shí)數(shù)為 2726 小時(shí)，年太陽(yáng)總 輻射 量 。冬季受大陸冷高壓控制影響，盛行偏北風(fēng)，寒冷少雪，熱量嚴(yán)重匱乏；夏季受副熱帶海洋氣團(tuán)影響，盛行 偏南風(fēng)，夏季前期干熱，后期降水集中且變率大，時(shí)有旱澇；春秋兩季為過(guò)渡季節(jié)，春季冷暖多變，干旱多風(fēng)，風(fēng)借旱情，旱助風(fēng)威， 水資源 嚴(yán)重匱乏；秋季多寒潮，降溫急劇，春溫高于秋溫，春雨少于秋雨。由于氣候的大陸性和季風(fēng)交替共同影響，在春季的增溫和秋季的降 溫過(guò)程中，溫度升降頻繁且劇烈；同時(shí)，由于晴天日數(shù)多，晝夜溫度變差大。年降水量在 400 至 550 毫米之間，生長(zhǎng)期降水量一般在 350 至 480 毫米之間，占年降水量的 85%以上。截至十一五計(jì)劃結(jié)束，大慶市地區(qū)生產(chǎn)總值由 1400 億元增長(zhǎng)到 2900 億元，地方經(jīng)濟(jì)增加值由 310億元增長(zhǎng)到 1100 億元，固定資產(chǎn)投資由 302 億元增長(zhǎng)到 1036 億元，糧食總產(chǎn)由 億斤增長(zhǎng)到 ，社會(huì)消費(fèi)品零售總額由 億元增長(zhǎng)到 591 億元，地方財(cái)政收入由 70億元增長(zhǎng)到 億元，主要指標(biāo)都翻一番以上，實(shí)現(xiàn)歷史性突破。地方經(jīng)濟(jì)總量突破千億元，油與非油經(jīng)濟(jì)比例由 65:35 調(diào)整到 52:48，萬(wàn)元 GDP 綜合能 耗下降 20%，發(fā)展方式不斷轉(zhuǎn)變，經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化。它與石油伴生，每噸原油含天然氣 50－ 70 立方米；它以甲烷為主，占 －%，可直接作為生產(chǎn)化肥的原料；凝析油含量較高，每立方米含 70－ 170 克之多，工業(yè)價(jià)值極高。得天獨(dú)厚的原料優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)金的生產(chǎn)工藝，現(xiàn)代化的質(zhì)量監(jiān)測(cè)手段，嚴(yán)格的內(nèi)部管理。 甲醇生產(chǎn)方法的對(duì)比、確定 甲醇合成生產(chǎn)技術(shù)十分成熟，工藝技術(shù)主要分三種：高壓甲醇合成（ 30MPa 以上）、中壓甲醇合成（ 10～ 15MPa）和低壓甲醇合成（ 5～ 10MPa）。 當(dāng)代甲醇生產(chǎn)技術(shù)以海爾德 托普索（ Haldor Topsoe）公司、 Kvaerner 工藝技術(shù) /Syix 公司（英國(guó) ICI）、克虜伯 烏德公司、魯齊油氣化學(xué)（ Lurgi）公司。該技術(shù)適用于較小規(guī)模也適用于很大規(guī)模（大于 10000t/d）的裝置。天然氣與蒸汽的混合物預(yù)熱后進(jìn)入一次轉(zhuǎn)化器，出來(lái)的氣體直接進(jìn)入注氧的二次轉(zhuǎn)化器。煙氣熱量預(yù)熱轉(zhuǎn)化器進(jìn)料。冷卻后合成氣經(jīng)一段壓縮后進(jìn)入合成回路，合成回路有三臺(tái)絕熱反應(yīng)器。粗甲醇分出后直接送去蒸餾（擁有三座蒸餾塔）。 該工藝總能耗（包括制氧用能）約為 29GJ/t。伊朗正在建設(shè) 3030t/d 大規(guī)模裝置，定了 2020年投運(yùn)。 CO2 轉(zhuǎn)化的優(yōu)點(diǎn)在于可優(yōu)化用于甲醇生產(chǎn)的合成氣組成。然而只有當(dāng)有大量相對(duì)較純的 CO2 可用和費(fèi)用較低時(shí)， CO2 轉(zhuǎn)化才是經(jīng)濟(jì)的。該裝置有 825t/d 過(guò)剩的 CO2 可資利用。轉(zhuǎn)化部分（占投資 60%）的 CO2 轉(zhuǎn)化器要小得多，而合成反應(yīng)器（占投資10%~15%）稍大。 三菱氣體化學(xué)公司和三菱重工公司提出一種流程，從轉(zhuǎn)化爐煙氣中回收 CO2 和利用轉(zhuǎn)化器中的 CO2。 CO2 回收過(guò)程可使用三菱重工專有的受阻胺 KS1，作為單乙醇胺（ MEA）吸收劑的替代品。 ⑵ 克虜伯 伍德公司工藝 伍德公司甲醇技術(shù)特點(diǎn)采用 I. C. I 低壓合 成工藝及催化劑 , 日產(chǎn) 2020 甲醇沈陽(yáng)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 10 裝置合成壓力為 8. 0M Pa。 CA SAL E 公司 ARC 合成塔 (多層軸徑向合成塔 ) , 單系列生產(chǎn)能力最高可達(dá) 3000M TPD。等溫合成塔 : 副產(chǎn)中壓蒸汽的管殼式合成塔 , 中壓蒸汽壓力為 3. 5～ 4. 0M Pa, 單塔生產(chǎn)能力最高可達(dá) 1200M TPD。冷管式合成塔 : 軸向、冷管間接換熱 , 單塔生產(chǎn)能力最高可達(dá) 2020M TPD?？刹捎?2 塔、 3 塔精餾或 4 塔精餾 , 其比較如下 : 2 塔精餾 , 甲醇回收率為 98. 5% , 1 噸甲醇耗 1. 2 噸低壓蒸汽。 4 塔精餾 , 設(shè)甲醇回收塔 , 甲醇回收率為 99. 5% ,1 噸甲醇耗 0. 45 噸低壓蒸汽。其特點(diǎn)是合成塔為列管式 , 副產(chǎn)蒸汽 ,管內(nèi)是 L u rgi 合成催化劑 , 管間是鍋爐水 , 副產(chǎn) 3. 5～ 4. 0M Pa 的飽和中壓蒸汽。若規(guī)模更大 , 則采用列管式合成塔后再串一個(gè)冷管式或熱管式合成塔 , 同時(shí)還可采用兩個(gè)系列的合成塔并聯(lián)。有時(shí)也采用兩塔精餾。因此 , 精餾消耗的低壓蒸汽很少。采用低壓甲醇（ LPM）合成工藝。合成氣蒸汽轉(zhuǎn)化采用鎳基催化劑。合成回路由循環(huán)機(jī)、甲醇轉(zhuǎn)化器、熱回收和冷卻器及甲醇分離塔組成。 總能耗為 32GJ/t。己有 58套裝置采用 ICI LPM 工藝，二套在設(shè)計(jì)中。合成氣生產(chǎn)占甲醇裝置總投資的 50%～60%。現(xiàn)已取得一些重沈陽(yáng)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 11 要進(jìn)展。 1989 年，魯齊公司在南非建設(shè)的合成氣裝置，生產(chǎn)當(dāng)量甲醇能力 9000t/d，需用三個(gè)系列，每一系列都有各自的自熱轉(zhuǎn)化器和蒸汽轉(zhuǎn)化器。 大規(guī)模生產(chǎn)甲醇的可行性己在印度尼西亞 2020t/d 裝置上得以驗(yàn)證。特立尼達(dá) 2500t/d 的裝置也于 2020 年開(kāi)工。兩套裝置均采用魯齊公司新的大型化甲醇工藝。約 10%的甲烷進(jìn)料在裝有約 180 根管子的蒸汽轉(zhuǎn)化器中在低溫下被轉(zhuǎn)化，其余的進(jìn)料在用氧操作的自熱式轉(zhuǎn)化器中在高壓下被轉(zhuǎn)化。聯(lián)合轉(zhuǎn)化器選用德國(guó)南方（ SUD）化學(xué)公司高選擇性的銅基催化劑。在較高溫度下反應(yīng)較快，在較低溫度下有利于平衡。魯奇公司的聯(lián)合轉(zhuǎn)化器較好地解決了這一問(wèn)題的權(quán)衡。催化劑的毒物（如硫）被催化劑所吸收。這樣， 2/3的催化劑既不在高熱情況下又不會(huì)中毒。使合成回路費(fèi)用可節(jié)約 40%，甲醇生產(chǎn)費(fèi)用約為 80 美元 /t，要低55 美元 /t。該裝置采用不到 900 根管子的單系列轉(zhuǎn)化器。轉(zhuǎn)化時(shí)無(wú)需供氧。在相對(duì)較低壓力下操作，可降低能耗和投資費(fèi)用。合成氣直接進(jìn)入管式反應(yīng)器的管程，并徑向透過(guò)催化劑進(jìn)入多孔外管。催化劑床層中插入的熱交換器用于取走反應(yīng)熱。 TEC 現(xiàn)正在設(shè)計(jì) 10000t/d 的甲醇合成裝置，采用二臺(tái) TEC 專有的熱交換器式轉(zhuǎn)化器（ TAFXS）、一臺(tái)吹氧二次轉(zhuǎn)化器和二臺(tái) MRFZ 反應(yīng)器。 KPT 公司還與 BP 公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)了緊湊式轉(zhuǎn)化器。常規(guī)的反應(yīng)器必須將未反應(yīng)氣體循環(huán)至反應(yīng)器。這一設(shè)計(jì)使甲醇合成反應(yīng)器可比常規(guī)反應(yīng)器操作在較低壓力下，從而允許反應(yīng)器和管道使用造價(jià)較低的材 質(zhì)。據(jù)稱，投資費(fèi)用可比常規(guī)方法低 25%~40%，生產(chǎn)費(fèi)用低 25~50 美元 /t。 H CO2 和 N2 組成的合成氣由天然氣部分氧化來(lái)制取。富氧空氣由來(lái)自裝置透平壓縮機(jī)被抽出的空氣通過(guò)膜法來(lái)產(chǎn)生，避免了昂貴的致冷制氧裝置。布局比需要并列設(shè)置的常規(guī)甲醇裝置更為經(jīng)濟(jì)。已投產(chǎn)的最大裝置規(guī)模已達(dá)到或接近 20 萬(wàn)噸 /年。 該低壓均溫型甲醇塔是不同于現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外甲醇塔的全新反應(yīng) 器結(jié)構(gòu)，為國(guó)內(nèi)外首創(chuàng)，經(jīng) PCT 國(guó)際檢索、初步審查和國(guó)家實(shí)審，授予發(fā)明專利權(quán)，具多項(xiàng)獨(dú)特的創(chuàng)新技術(shù)。小彎頭 U 形管套在大彎頭 U 形管內(nèi)構(gòu)成一對(duì)雙 U 形管，雙 U 形管中大小彎頭 U 形管反向排列套裝，氣體在每二根相鄰冷管內(nèi)上下流動(dòng)，方向均為逆流，達(dá)到觸媒層等溫均溫反應(yīng)目的，溫差低達(dá) 10℃。另一種型式為具上下雙環(huán)管的低壓均溫型甲醇塔， 冷管膽有上環(huán)管和下環(huán)管，上環(huán)管連結(jié)進(jìn)氣管和下行冷管，下環(huán)管連結(jié)下行冷管和上行冷管。裝填 325m 國(guó)產(chǎn) C306 催化劑，操作最高壓力為 ，實(shí)際產(chǎn)能 2/ kmkg 可達(dá) 萬(wàn) t/a。隨后開(kāi)發(fā)塔徑 mm2200 ，二層軸向、二層徑向、四層絕熱塔型合成塔，采用兩段橫插式層間換熱結(jié)構(gòu)。 2020 年 4月用于久泰能源 15 萬(wàn) t/a 甲醇裝置，實(shí)際生產(chǎn)能力達(dá) 16 萬(wàn) t/a。該塔的特點(diǎn)是操作彈性大，調(diào)節(jié)靈活方便，催化劑壽命長(zhǎng)，設(shè)備高徑比大、易運(yùn)輸、造價(jià)低。缺點(diǎn)：副產(chǎn)蒸汽品位低，氣產(chǎn)量小 GC 低壓徑向水冷板甲醇合成塔 采用板式換熱器，比圓管型水冷結(jié)構(gòu)換熱面積大，水側(cè)流動(dòng)阻力和傳熱阻力降低。 沈陽(yáng)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 14 ICI 工藝 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、催化劑裝卸容易、易于放大；投資省。徑向 ~23℃）、單程轉(zhuǎn)化 率較低（僅為 1520%）、循環(huán)倍率較高（約 6~10），出塔氣中甲醇含量低 34%，雜質(zhì)較多（溫度不穩(wěn)定副反應(yīng)多）。操作費(fèi)用高，開(kāi)工需設(shè)開(kāi)工加熱爐。 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制作較困難、材料要求高、放大較困難、催化劑裝填系數(shù)低。床層與冷管之間的傳熱效率也很高，每噸甲醇能產(chǎn)生 1 噸多（在給水預(yù)熱的條件下）。反應(yīng)過(guò)程按最佳溫度線進(jìn)行。 杭州林達(dá)均溫型（ JW）甲醇合成塔 合成催化劑裝填系數(shù)大，有利于縮小合成塔尺寸，投資低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠（ U 型管），易大型化可發(fā)揮催化劑活性，提高甲醇合成率和催 化劑生產(chǎn)強(qiáng)度，減小副產(chǎn)物量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，延長(zhǎng)催化劑壽命 。 副產(chǎn)蒸汽品位低，氣產(chǎn)量小 GC 低壓徑向水冷板甲醇合成塔 換熱面積大，水側(cè)流動(dòng)阻力和傳熱阻力降低。高壓法由于原料和動(dòng)力消耗大 ， 反應(yīng)溫度高 ， 生成粗甲醇中有機(jī)雜質(zhì)含量高 ， 而且投資大 ， 其發(fā)展長(zhǎng)期以來(lái)處于停頓狀態(tài)。低壓法基于高活性的銅系催化劑 ， 其活性明顯高于鋅鉻催化劑 ， 反應(yīng)溫度低 （ 240270℃ ） 。此外 ， 由于壓力低 ， 動(dòng)力消耗降低，很多工藝設(shè)備 制造容易。中壓法仍采用高活性的銅系催化劑 ， 反應(yīng)溫度與低壓法相同 ， 但由于提高了壓力 ， 相應(yīng)的動(dòng)力消耗略有增加。 由于天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化法制的合成氣中 ,氫過(guò)量而一氧化碳與二氧化碳量不足 ,工業(yè)上解決這個(gè)問(wèn)題的方法一是采用添加二氧化碳的蒸汽轉(zhuǎn)化法 ,以達(dá)到合適的配比 ,二氧化碳可以外部供應(yīng) ,也可以由轉(zhuǎn)化爐煙道氣中回收 .另一種方法是以天 然氣為原料的二段轉(zhuǎn)化法 ,即在第一段轉(zhuǎn)化中進(jìn)行天然氣的蒸汽轉(zhuǎn)化 ,只有約 1/4 的甲烷進(jìn)行反應(yīng) ,第二段進(jìn)行天然氣的部分氧化 ,不僅所得合成氣配比合適而且由于第二段反應(yīng)溫度提高到 800℃以上 ,殘留的甲烷量可以減少 ,增加了合成甲醇的有效氣體組分。 沈陽(yáng)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 16 表 13 GB 338－ 2020(工業(yè)上 ) 項(xiàng)目 指標(biāo) 優(yōu)等品 一 等品 合格品 色度 /Hazen 單位（鉑 鈷色號(hào)） ≤ 5 10 密度（ 20? ） /(g/cm3 ) ～ ～ 沸程（ 0℃ ,在 ℃～ 范圍內(nèi)，包括 +℃） /℃ ≤ 高錳酸鉀試驗(yàn) /min ≥ 50 30 20 水混溶性試驗(yàn) 通過(guò)試驗(yàn)（ 1+3） 通過(guò)試驗(yàn)（ 1+9） 水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)／％ ≤ 酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（以 HCO