【正文】 O2和H2時(shí)，發(fā)生以下反應(yīng)：CO + 3H2→CH3OH（g）— kJ/mol 反應(yīng)過程中除生成甲醇外，還伴隨一些副反應(yīng)的發(fā)生，生成少量的烴、醇、醛、汨、酸和酯等化合物。最初認(rèn)為合成甲醇是CO或CO2加氫反應(yīng)。隨后提出了CO2加氫和CO水氣轉(zhuǎn)換為CO2的反應(yīng)機(jī)理。X是“表面活性部位”。CO2H2 + X→XCO2 + H2→XH2XO + XH2XH2 + H2→CH3OH + XCH3OH + 2 H2O→H2 + H2O + CO2 + 2X 合成反應(yīng)催化劑比較目前所研究出的二氧化碳催化加氫合成甲醇的具體工況如下表：表46三類催化劑體系的工藝情況類型催化劑壓力MPa溫 度℃轉(zhuǎn)化率(CO2)選擇性(甲醇)空 速h1甲醇收率g/(Lh)銅基催化劑CuZnOAl2O316%%CuOZnOAl2O324020. 09%55. 93%9742391CuOZnOSiO22555000CuZnOZrO225012%50%8000CuOMnO2Al2O332026%%1500CuOZnO/SiO2ZrO224014. 86%90. 42%2400CuZnO/TiO2SiO226017. 08%76. 34%2500126CuZnOLa2O311300%%Pd／La2O311305%%Cu／Zn／Cr／Al +Ag／Al2O3250%99%負(fù)載型催化劑Pd/La2O31235089%PtW/SiO2200%%Re/ZrO2260%其他催化劑Mo2C220%%Fe3C220%%WC220%%SnCl410200%%LP20230%%1000由上表可以看出，這些催化劑催化反應(yīng)時(shí)，其中選擇性高的為CuOZnO/SiO2ZrOCuZnOLa2OCu／Zn／Cr／Al +Ag／Al2O3，操作溫度都差不多，但CuOZnO/SiO2ZrO的轉(zhuǎn)化率比較低，%。綜合考慮了溫度、壓力、二氧化碳的轉(zhuǎn)化率、甲醇的選擇性等因素后，最終決定選擇Cu／Zn／Cr／Al +Ag／Al2O3作為本項(xiàng)目的甲醇合成催化劑。一氧化碳加氫合成甲醇時(shí)反應(yīng)溫度對(duì)反應(yīng)速度的一些基本符合聽雷加氫反應(yīng)的一般規(guī)律，也存在一最適合溫度。如以ZnOCr2O3為催化劑的高壓法，由于催化劑活性較低，所需最適合溫度較高，一般為380℃左右，對(duì)以CuOZnOAl2O3為催化劑的低壓法，因催化劑活性較高，其最適合溫度較低，為230℃～270℃（低于200℃，反應(yīng)速度較慢，高于300℃，則催化劑會(huì)很快失活。最適宜反應(yīng)溫度還與轉(zhuǎn)化深度和催化劑的老化程度有關(guān)，一般為了使催化劑壽命延長(zhǎng)，開始時(shí)宜采用較低溫度，隨著催化劑逐漸老化，反應(yīng)溫度逐步提高。因此在低壓法合成甲醇時(shí)，必須嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度，及時(shí)有效地移走反應(yīng)熱。合成反應(yīng)所需壓力與催化劑類型，反應(yīng)溫度等都有較密切的關(guān)系。當(dāng)使用CuOZnOAl2O3為催化劑時(shí)，由于活性較高，相應(yīng)的反應(yīng)溫度較低，則反應(yīng)壓力也需較低（約為5MPa）。合適的空速與催化劑的活性和反應(yīng)溫度有關(guān)。空速高，可提高催化劑生產(chǎn)能力，減少副反應(yīng)，提高甲醇產(chǎn)品濃度。一氧化碳加氫合成甲醇用銅基催化劑的低壓法，適宜的空速10000h1左右［Nm3/ （m3催化劑（4）原料氣組成 合成甲醇反應(yīng)原料氣H2 ：CO化學(xué)計(jì)量比為2:1。H2 過量有利于反應(yīng)熱移出，反應(yīng)溫度較易控制，并可改善甲醇質(zhì)量，提高反應(yīng)速度。原料氣中含有一定量的二氧化碳時(shí)，由于二氧化碳的一氧化碳的比熱高，而其加氫反應(yīng)熱較小，所以可降低反應(yīng)峰值溫度。CO2的存在也可抑制二甲醚的生成。由于合成甲醇的空速大，接觸時(shí)間短，單程轉(zhuǎn)換率低（10％～15％），因此轉(zhuǎn)化氣中任含有大量的H2 和CO，必須循環(huán)使用。 因此本項(xiàng)目的總工藝流程設(shè)計(jì)草圖：第五章 自動(dòng)控制本項(xiàng)目采用集散型控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制分散，危險(xiǎn)分散，操作與監(jiān)控管理集中，采用分級(jí)階梯的分布式結(jié)構(gòu)，使當(dāng)時(shí)陷入困境的計(jì)算機(jī)集中控制和直接數(shù)字監(jiān)控得到新生。本項(xiàng)目為易燃易爆、高度危險(xiǎn)、連續(xù)生產(chǎn)、高投資運(yùn)行的大型化石油化工項(xiàng)目，應(yīng)配置可靠的、先進(jìn)的設(shè)備。該項(xiàng)目所有的工藝裝置和大部分公用工程、輔助設(shè)施等，均采用DCS進(jìn)行過程控制和檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)集中操作，并建立全廠實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，為全廠計(jì)算機(jī)信息管理和生產(chǎn)調(diào)度建立基礎(chǔ)。廠區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)裝置、公用工程及輔助設(shè)施的DCS顯示操作站和部分控制站及附屬設(shè)備均集中在中心控制室，進(jìn)行集中操作、控制和管理。各工藝裝置或輔助單元的DCS控制站，安裝在各現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜室。在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜室（外操室）內(nèi)可設(shè)置一臺(tái)只讀顯示操作站，為現(xiàn)場(chǎng)操作人員使用；在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜室內(nèi)可設(shè)置一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)工程師站，用于正常的系統(tǒng)維護(hù)和數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)。各裝置的DCS控制單元必須獨(dú)立設(shè)置，減少關(guān)聯(lián)影響，以保證裝置正常生產(chǎn)和開、停工過程的需要（有特別說明的除外）。由于反應(yīng)在高壓下進(jìn)行，所以原料在進(jìn)反應(yīng)精餾塔之前需要升高壓力。采用的調(diào)節(jié)方法為旁路閥調(diào)節(jié)方案，即用改變旁路閥開啟度的方法，來調(diào)節(jié)實(shí)際排出量（）。 進(jìn)料泵控制圖對(duì)于反應(yīng)器，可以通過調(diào)節(jié)冷熱載體流量來調(diào)節(jié)進(jìn)料溫度。該方案是反應(yīng)器溫度標(biāo)來調(diào)節(jié)回流量，保持加熱蒸汽流量為定值。 反應(yīng)器控制圖熱量計(jì)算方法：認(rèn)為傳熱過程加熱油（即熱載體）無相變，則熱量衡算式為：Q=G（ToTi），式中Q——熱量，J；G——載熱體流量，kg/h；C——載熱體比熱，J/（kg在該控制系統(tǒng)，通過對(duì)流量G及進(jìn)、出口溫度Ti 及To的測(cè)量即可算出熱量Q，設(shè)定值即被變量為熱量、操作變量為進(jìn)入再沸器的載熱體流量。在各種傳熱設(shè)備中，以間壁式換熱器應(yīng)用最為普遍，對(duì)于它的自動(dòng)調(diào)節(jié)通常取載熱體作為操作變量，然而調(diào)節(jié)手段上也有多種形式，從傳熱速率方程式（）知道，為了保證出口溫度的恒定，滿足工藝生產(chǎn)的要求，必須對(duì)傳熱量進(jìn)行調(diào)節(jié)。 換熱器控制系統(tǒng)操作站是操作人員監(jiān)視、控制生產(chǎn)過程、維護(hù)設(shè)備和處理事故的人機(jī)接口。操作站應(yīng)具有完善的報(bào)警功能，對(duì)過程變量報(bào)警和系統(tǒng)故障報(bào)警應(yīng)有明顯區(qū)別。系統(tǒng)的可用性應(yīng)≥%。冗余設(shè)備必須能在線自診斷，出錯(cuò)報(bào)警，無差錯(cuò)切換。通信網(wǎng)絡(luò)分為過程控制網(wǎng)和工廠管理網(wǎng)。通信速度不低于10Mb/s，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間通信應(yīng)是對(duì)等方式。通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)相連，與工廠網(wǎng)的通信帶寬不宜低于1Gb/s。系統(tǒng)應(yīng)具備聯(lián)接工廠管理網(wǎng)的功能。若可燃?xì)怏w、有毒氣體報(bào)警器信號(hào)引入DCS，應(yīng)分別接到各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜室內(nèi)獨(dú)立的DCS卡件中，在DCS系統(tǒng)操作站上或信號(hào)報(bào)警盤上顯示報(bào)警。電視監(jiān)控站應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)有線電視系統(tǒng)（CATV）攝像頭圖像的顯示、監(jiān)控。電視監(jiān)控站操作系統(tǒng)為WINDOWS XP系統(tǒng)。其中：?！?。給水方案以節(jié)約用水為原則，合理利用水資源。排水系統(tǒng)的劃分以清污分流為原則，生產(chǎn)污水和初期雨水均需進(jìn)行生化處理。本項(xiàng)目給水水源由衢州市城區(qū)管網(wǎng)延伸供水和聯(lián)片供水，日供水能力8萬噸，基本可以滿足工廠生產(chǎn)生活需要。、生活供水系統(tǒng)104噸/年，主要用于生活用水和各生產(chǎn)裝置工藝水、地坪沖洗、循環(huán)水補(bǔ)充水、消防水池補(bǔ)水等。廠內(nèi)生產(chǎn)生活供水管網(wǎng)呈校狀布置，可滿足本項(xiàng)目用水壓力要求。本項(xiàng)目所需脫鹽水量最大為100000噸/年，主要供給換熱等工藝裝置。正常生產(chǎn)脫鹽水使用回收蒸汽冷凝水與市政給水一并處理滿足工藝生產(chǎn)裝置之用量。，主要供給精餾等工藝裝置。 循環(huán)水系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)系統(tǒng)能力2000 m3/h供水壓力（G）回水壓力（G）供水溫度30℃回水溫度38℃濃縮倍數(shù)N=4補(bǔ)水量/循環(huán)水量2%排污量/循環(huán)水量%系統(tǒng)由冷卻塔、泵房、旁濾器、防止換熱設(shè)備腐蝕結(jié)垢的水質(zhì)穩(wěn)定投加設(shè)施和抑制菌藻繁殖的加氯設(shè)施組成。循環(huán)冷卻水泵為四臺(tái)電動(dòng)泵，三用一備，每臺(tái)泵Q＝700m3/h，H=45m。本著清污分流的劃分原則，結(jié)合廠外排水條件和滿足環(huán)保要求，廠區(qū)排水系統(tǒng)劃分為：生產(chǎn)污水，生活污水，雨水、生產(chǎn)凈下水等。全廠生活污水匯集后經(jīng)處理后排入污水處理站處理。本項(xiàng)目的消防水源來自工業(yè)園區(qū)內(nèi)的消防系統(tǒng)，消防水主干管按環(huán)形布置。最大一次滅火用水量為414m3/h，火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為3個(gè)小時(shí)?；馂?zāi)時(shí)啟動(dòng)消防主泵滅火，平時(shí)通過穩(wěn)壓泵保證。消防水主管沿道路設(shè)置，主干道管徑為12mm，并按照環(huán)形布置。在每個(gè)室外消火栓處的地坪上設(shè)置消火栓箱一個(gè)，內(nèi)設(shè)口徑65mm，30m長(zhǎng)的水龍帶兩根，19mm霧化直流水槍一支。本項(xiàng)目共設(shè)6個(gè)固定式消防水炮，水炮底部均設(shè)控制閥。管道采用焊接鋼管，焊接連接，并做加強(qiáng)級(jí)防腐處理。而化工企業(yè)由于其行業(yè)的特殊性，對(duì)供配電的要求有其獨(dú)有的特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)對(duì)全廠范圍內(nèi)進(jìn)行供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括生產(chǎn)、生活裝置區(qū)、輔助設(shè)施區(qū)等。給電方案以節(jié)約用電為原則，合理利用電力資源。 根據(jù)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB5005295）的要求，本工程用電負(fù)荷大部分為二類負(fù)荷，消防泵、氣化系統(tǒng)內(nèi)部分設(shè)備約60kW為一類負(fù)荷，少部分為三類負(fù)荷。鍋爐房6KV配電以2臺(tái)鍋爐對(duì)應(yīng)分組?？傋儍?nèi)6KV馬達(dá)及2座6/。脫鹽水站低壓電源也由鍋爐房變電所提供?；厮吹仉娫床捎?KV架空方式輸送。全廠110KV總變電所和6KV配電系統(tǒng)及保護(hù)系統(tǒng)均采用綜合自動(dòng)化保護(hù)和控制，鍋爐房、循環(huán)水泵房出線小室6KV開關(guān)站均為無人值守，所有信號(hào)都送到總變電所。本項(xiàng)目的許多裝置內(nèi)有爆炸性介質(zhì)，相應(yīng)的建筑物處在甲、乙類火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所中，屬于火災(zāi)場(chǎng)所，因此應(yīng)根據(jù)不同的防爆區(qū)域，選用不同防爆等級(jí)的儀表，以防爆炸、火災(zāi)現(xiàn)象出現(xiàn)。關(guān)于配電設(shè)計(jì)，不僅要參照工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)規(guī)范，而且要根據(jù)實(shí)際的易燃易爆環(huán)境的生產(chǎn)工藝及安全要求對(duì)負(fù)荷進(jìn)行分級(jí)，正常情況下，這類負(fù)荷都劃分為一級(jí)負(fù)荷。常用的應(yīng)急電源有發(fā)電機(jī)組、干電池、蓄電池以及專用的饋電線路等，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝允許的中斷供電的時(shí)間來選擇。正常情況下，在177。電氣線路基本上都是由橋架架空引入，然后由橋架穿鋼管架空敷設(shè)至電動(dòng)機(jī)旁，再有防爆撓接管引入電動(dòng)機(jī)接線口。本項(xiàng)目大型電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式采用電抗器啟動(dòng)方法：即在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)期間， 把電抗器引入電路內(nèi)以降低啟動(dòng)電流和在電網(wǎng)上的壓降。在啟動(dòng)期間， 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩將隨電動(dòng)機(jī)兩端的電壓的平方降低。具體的設(shè)計(jì)方案由電氣專業(yè)人員負(fù)責(zé)，下面針對(duì)光源選擇方面提出幾點(diǎn)工程上的要求，供設(shè)計(jì)人員參考：1．常用照明采用中性點(diǎn)直接接地的380/220V網(wǎng)絡(luò)，燈電壓為220V：移動(dòng)照明為36V以下，事故照明為220V。3．在需識(shí)別顏色要求較高、視看條件較好的場(chǎng)所，選用日光色熒光燈、白熾燈和鹵鎢燈。5．在煙霧、粉塵較多的場(chǎng)所和生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)部視察照明，選用鈉燈。此外，選擇的光源應(yīng)考慮燈具的安裝及節(jié)能要求，照明最低懸掛要求參考表。選擇好照明光源后，對(duì)于白熾燈和熒光燈采用單位容量法計(jì)算照度；對(duì)于燈具布置均勻及利用墻和天花板作反射面時(shí)可采用利用系數(shù)法計(jì)算照度；對(duì)于直射燈具采用逐點(diǎn)法計(jì)算。建筑物根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性和后果，按防雷要求可分三類。 采用的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)名稱標(biāo)準(zhǔn)號(hào)《電子產(chǎn)品防靜電放電控制手冊(cè)》GJB/Z105《電子設(shè)備和設(shè)施的接地、搭接和屏蔽設(shè)計(jì)指南》GJB/Z25《石油與石油設(shè)施雷電安全規(guī)范》GB15599《防止靜電事故通用導(dǎo)則》GB12158廠區(qū)的建筑物包括：泵房、倉(cāng)庫(kù)、壓縮機(jī)房、控制室和綜合、行政樓等。為防止電磁感應(yīng)產(chǎn)生火花第一級(jí)和第二級(jí)建、構(gòu)筑物內(nèi)平行敷設(shè)的長(zhǎng)金屬物，如管道、構(gòu)架和電纜外皮等，其凈距小于100mm時(shí)，應(yīng)每隔30m用金屬線跨接，交叉凈距小于100mm時(shí)，其交叉處也應(yīng)跨接。用絲扣緊密連接（不少于5根螺栓）接頭和法蘭盤，在非腐蝕環(huán)境下可不跨接。廠區(qū)的戶外裝置主要包括儲(chǔ)罐、高塔、儲(chǔ)槽、換熱器和高層構(gòu)架等，這些設(shè)備通過管線聯(lián)接。廠區(qū)內(nèi)對(duì)于這些設(shè)備的一些防雷措施主要如下：當(dāng)這些設(shè)施的壁厚大于4mm時(shí)，一般不裝接閃器。沖擊接地電阻要求不大于30Ω，其放散管和呼吸閥宜在管口或其附近裝設(shè)避雷針，高出管頂不應(yīng)小于3m，管口上方1m應(yīng)在保護(hù)范圍內(nèi)。因此，與罐區(qū)安全設(shè)計(jì)密切相關(guān)的則是防止和減少物料輸送產(chǎn)生的靜電，其主要內(nèi)容包括：① 控制物料流速：液體物料在管道中的流速越高，接近管壁處的速度梯度就越高，因而產(chǎn)生的靜電量也越大。② 控制進(jìn)料方式：可燃液體經(jīng)管道進(jìn)入儲(chǔ)罐時(shí)應(yīng)設(shè)防沖擊檔板。③ 防止水等雜質(zhì)混入可燃液體物料：由于不同物質(zhì)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)要產(chǎn)生靜電。④ 管道、儲(chǔ)罐等的接地與跨接：靜電荷的產(chǎn)生并不危險(xiǎn)，實(shí)際的危險(xiǎn)在于電荷的積聚，一旦儲(chǔ)備到足夠的能量，就會(huì)放電產(chǎn)生火花將可燃?xì)怏w引燃引爆。⑤ 其它防靜電設(shè)施：除采取上述措施外，對(duì)大型罐區(qū)，在物料管線上還可設(shè)置靜電緩和器、靜電消除器等防止和減少靜電荷積聚的設(shè)施。上述管道與有爆炸危險(xiǎn)廠房平行敷設(shè)而間距小于10m，在接近廠房的一段，其兩端及每隔30～40m處作接地，每處接地電阻不大于20Ω；平行敷設(shè)間距小于100mm的管道，每隔20～30m用金屬線跨接；較差距離小于100mm處亦應(yīng)作跨接。接地引下線可利用金屬支架，若是活支架，在管道與支持物之間必須增加跨接線；若是非金屬支架，必須另作引下線。若沒有接地裝置，會(huì)造成人員的傷亡，甚至釀成火災(zāi)爆炸。對(duì)于本項(xiàng)目的中壓電氣設(shè)備的接地是中性點(diǎn)不接地工作制，三相三線制也就是IT