年产20万吨甲醇合成工艺设计1
煤制甲醇合成工段工艺设计
年产25万吨煤制甲醇合成工段工艺设计摘要在有机合成工业中，甲醇是第四大基础原料，被广泛应用于人们的生活中，近几年，甲醇需求量高速增长。
在工业生产中，甲醇合成工段在生产甲醇中占据重要的部分，因此，本设计是在低压下利用列管式等温反应器合成甲醇，对煤制甲醇过程中甲醇合成工段进行设计，并对甲醇合成工段进行物料衡算、热量衡算和合成工段所需的反应器及附属设备进行设计，确定甲醇反应器的类型、壳体直径、封头等结构及尺寸，编制设计说明书，绘制煤制甲醇合成工段工艺流程图、反应器结构图、设备平面布置图和设备立面布置图。
关键词甲醇; 合成工段; 工艺设计；反应器With an annual output of 250000tons of methanolsynthesis process designAbstractIn organic synthesis industry, methanol is the fourth big basic raw materials, widely used in people's life, in recent years, methanol demand rapid growth. In industrial production, methanol synthesis section occupy an important part in the production of methanol, as a result,The main content of this design is in the process of coal methanol synthesis methanol synthesis process of design, and the methanol synthesis process of material balance, heat balance and reactor and ancillary equipment needed for the section design, determine the type of methanol reactor, shell diameter, sealing the top structure and size, preparation of design specifications, process flow diagram and drawing coal methanol synthesis section process flow diagram, reactor structure, equipment layout and elevation layout.Keyword Methanol, synthesis section, process desig,reactor目录第1章绪论 (1)1.1 甲醇的性质 (1)1.2 甲醇的用途 (2)1.3 甲醇的生产方法 (2)1.3.1 高压法 (2)1.3.2 低压法 (3)1.3.2 中压法 (3)1.4 设计任务 (4)1.4.1 设计的依据 (4)1.4.2 设计的内容 (4)1.4.3 设计的条件 (4)1.4.4 产品质量标准 (4)第2章工艺流程 (5)2.1 催化剂 (5)2.2 甲醇反应器 (6)2.3 甲醇合成工艺流程 (8)2.3.1 操作条件 (8)2.3.2 工艺流程 (8)第3章物料衡算及热量衡算 (9)3.1 甲醇合成工段的物料衡算 (9)3.1.1 设计的条件和参数 (9)3.1.2 化学反应 (9)3.1.3 物料衡算 (10)3.2 热量衡算 (17)3.2.1 反应器热量计算 (17)3.2.2 反应物料预热器热量计算 (20)3.2.3 水冷器热量计算 (22)第4章反应器的工艺计算 (25)第5章附属设备设计及计算 (29)5.1 循环压缩机的选型 (29)5.2 水冷器的计算 (29)5.3 分离器的选型 (34)5.4 贮槽的选型 (34)甲醇合成工段主要设备一览表 (34)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)附录A 译文 (38)译文标题 (38)附录B 外文原文 (46)第1章 绪论1.1 甲醇的性质甲醇是饱和脂肪醇中最简单的一元醇，因为它最先是由木材中干馏获得的，所以俗名又称为“木醇”或“木精”。
年产10万吨甲醇合成二甲醚工艺设计
年产10万吨甲醇合成二甲醚工艺设计1. 引言甲醇是一种重要的化工原料，在许多工业领域都有广泛的应用，比如作为燃料、溶剂和合成其他化学品的中间体。
而二甲醚（DME）是一种重要的替代燃料和清洁能源，在汽车和家庭用品等方面具有潜在应用价值。
为了满足市场需求，在本文中，我们将设计一种工艺，以每年产出10万吨的甲醇，并利用甲醇合成二甲醚。
2. 工艺图下图展示了年产10万吨甲醇合成二甲醚的工艺图：工艺图工艺图3. 工艺步骤3.1 甲醇生产首先，我们需要生产甲醇。
这可以通过对天然气进行蒸汽重整反应来实现。
该反应将天然气中的甲烷转化为一氧化碳和氢气。
然后，将一氧化碳和氢气在催化剂的存在下进行合成反应，生成甲醇。
3.2 甲醇净化生产的甲醇需要经过净化步骤，以去除杂质。
这包括使用吸附剂和分离技术，如蒸馏和结晶，将甲醇中的杂质去除，提高甲醇的纯度。
3.3 甲醇合成二甲醚在甲醇净化后，我们将进行甲醇合成二甲醚的反应。
该反应将甲醇与催化剂一起加热，生成二甲醚。
这是一个可逆反应，所以我们需要对反应条件进行控制，以提高二甲醚的产率。
3.4 二甲醚净化生产的二甲醚需要经过净化步骤。
这包括使用分离技术，如蒸馏和结晶，将二甲醚中的杂质去除，提高二甲醚的纯度。
4. 工艺参数为了实现年产10万吨甲醇合成二甲醚的目标，我们需要考虑以下工艺参数：•甲醇生产装置的产能•甲醇净化装置的效率•甲醇合成二甲醚反应的温度和压力•甲醇合成二甲醚反应的催化剂选择和用量•二甲醚净化装置的效率这些参数将直接影响到工艺的效果和产量。
5. 结论通过设计合理的工艺步骤和参数，我们可以实现每年产10万吨甲醇合成二甲醚的目标。
这有望满足市场需求，并为清洁能源领域做出贡献。
然而，需要注意的是，实际生产中可能会受到许多因素的影响，包括原材料供应、设备故障等等。
因此，需要进行全面的工艺设计和风险评估，以确保工艺的可行性和稳定性。
参考文献•Smith, J. M., Van Ness, H. C., & Abbott, M. M. (2005). Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics (7th ed.). McGraw-Hill.。
甲醇合成的工艺流程
甲醇合成的工艺流程：水煤浆经新型气化炉加压气化制取的水煤气，经净化处理制得总硫含量小于0.1 ppm，氢碳比(H2-CO2)/(CO+CO2) =2.05~2.15的合格合成气。
经透平压缩机压缩段5级叶轮加压后，在缸内与甲醇分离器来的循环气（40℃，4.6Mpa）按一定比例混合，经过循环段1级叶轮加压至5.20Mpa后，送入缓冲槽中，获得压力为5.15MPa，温度约为60℃的入塔气。
入塔气以每小时528903Nm3的流量进入入塔预热器的壳程，被来自合成塔反应后的出塔热气体加热到225℃后，进入合成塔顶部。
合成塔为立式绝热管壳型反应器。
管内装有NC306型低压合成甲醇催化剂。
当合成气进入催化剂床层后，在5.10MPa，220~260℃下CO、CO2与H2反应生成甲醇和水，同时还有微量的其它有机杂质生成。
合成甲醇的两个反应都是强放热反应，反应释放出的热大部分由合成塔壳侧的沸腾水带走。
通过控制汽包压力来控制催化剂层温度及合成塔出口温度。
从合成塔出来的热反应气体进入入塔预热器的管程与入塔合成气逆流换热，被冷却到90℃左右，此时有一部分甲醇被冷凝成液体。
该气液混合物再经水冷器进一步冷凝，冷却到≤40℃，再进入甲醇分离器分离出粗甲醇。
分离出粗甲醇后的气体，压力约为4.60MPa，温度约为40℃，返回循环段，经加压后循环使用系统。
为了防止合成系统中惰性的积累，要连续从系统中排放少量的循环气体：一部分直接排放至精馏工段，另一部分经水洗塔洗涤甲醇后作为弛放气体送往燃气发电管网，整个合成系统的压力由弛放气排放调节阀来控制。
分离出的粗甲醇和水洗塔塔底排出粗甲醇液体，减压至0.4MPa后，进入甲醇膨胀槽，以除去溶解在粗甲醇中大部分气体，然后直接送往甲醇工段或粗甲醇贮槽。
汽包与甲醇合成塔壳侧由二根下水管和六根汽液上升管连接形成一自然循环锅炉，付产4.0MPa中压蒸汽减压至1.3MPa后送入蒸汽管网。
汽包用的锅炉给水来自锅炉给水总管，温度为104℃，压力为5.0MPa。
年产20万吨煤制甲醇合成工艺初步设计煤化工毕业设计
年产 20 万吨煤制甲醇合成工艺初步设计煤化工毕业设毕业设计题目年产20 万吨煤制甲醇生产工艺初步设计学号姓名年级09 煤化工学院系别煤化工系专业煤化工指导教师完成日期2012 年5月14日摘要甲醇是一种极重要的有机化工原料也是一种燃料是碳一化学的基础产品在国民经济中占有十分重要的地位近年来随着甲醇下属产品的开发特别是甲醇燃料的推广应用甲醇的需求大幅度上升为了满足经济发展对甲醇的需求开展了此20万ta的甲醇项目设计的主要内容是进行工艺论证物料衡算和热量衡算等本设计本着符合国情技术先进和易得经济环保的原则采用煤炭为原料利用GSP气化工艺造气NHD净化工艺净化合成气体低压下利用列管均温合成塔合成甲醇三塔精馏工艺精制甲醇此外严格控制三废的排放充分利用废热降低能耗保证人员安全与卫生关键词甲醇合成目录1总论411甲醇性质412甲醇用途413醇生产原料42甲醇的合成521甲醇合成的基本原理5211甲醇合成反应步骤5212合成甲醇的化学反应5213甲醇合成反应的化学平衡63甲醇合成的催化剂631工业用甲醇合成催化剂74甲醇合成的工艺条件941反应温度942压力1043空速1044气体组成115甲醇合成的工艺流程1251甲醇合成的方法1252甲醇合成塔的选择1553甲醇合成的工艺流程186主要设备的工艺计算及选型1961甲醇合成塔的设计1962水冷器的工艺设计2263循环压缩机的选型257设计结果评价268参考文献27致谢27附工程图纸1 甲醇合成塔简图2 甲醇合成工艺流程图1 总论11 甲醇性质甲醇俗称木醇木精英文名为methanol分子式CH3O是一种无色透明易燃有毒易挥发的液体略带酒精味分子量3204 化学性质较活泼能发生氧化酯化羰基化等化学反应是重要有机化工原料和优质燃料广泛应用于精细化工塑料医药林产品加工等领域主要用于生产甲醛消耗量要占到总产量的一半甲醛则是生产各种合成树脂不可少的原料用甲醇作甲基化试剂可生产丙烯酸甲酯对苯二甲酸二甲酯甲胺甲基苯胺甲烷氯化物等羰基化可生产醋酸醋酐甲酸甲酯等重要有机合成中间体它们是制造各种染料药品农药炸药香料喷漆的原料目前用甲醇合成乙二醇乙醛乙醇也日益受到重视甲醇是一种重要的有机溶剂其溶解性能优于乙醇可用于调制油漆作为一种良好的萃取剂甲醇在分析化学中可用于一些物质的分离甲醇是一种能源甲醇燃料以其安全廉价燃烧充分利用率高环保的众多优点替代汽油已经成为车用燃料的发展方向之一甲醇还可经生物发酵生成甲醇蛋白富含维生素和蛋白质具有营养价值高而成本低的优点用作饲料添加剂有着广阔的应用前景醇原料自1923 年开始工业化生产以来甲醇合成的原料路线经历了很大变化20 世纪50 年代以前多以煤和焦碳为原料50 年代以后以天然气为原料的甲醇生产流程被广泛应用进入60 年代以来以重油为原料的甲醇装置有所发展对于我国从资源背景看煤炭储量远大于石油天然气储量随着石油资源紧缺油价上涨因此在大力发展煤炭洁净利用技术的背景下在很长一段时间内煤是我国甲醇生产最重要的原料对甲醇合成而言无论是锌铬催化剂还是铜基催化剂其多相非匀相催化过程按下列过程进行a 扩散气体自气相扩散到催化剂的界面b吸附各种气体在催化剂的活性表面进行化学吸附其中CO在Cu2上吸附H2在Zn2 上吸附并异裂c 表面反应化学吸附的反应物在活性表面上进行反应生成产物d 解析反应产物脱附e 扩散反应产物气体自催化剂界面扩散到气相中去甲醇合成反应的速率是上述五个过程中每一个过程进行速率的总和但全过程的速率取决于最慢步骤的完成速率研究证实以上五个过程中ae 扩散进行得最快b 吸附d 解析进行的速度较快而过程c 表面反应分子在催化剂活性界面的反应速度最慢因此整个反应过程取决于表面反应的进行速率提高压力升高温度均可使甲醇合成反应速率加快但从热力学角度分析由于COCO却H2合成甲醇的反应是强放热的体积缩小反应提高压力降低温度有利于化学平衡向生成甲醇的方向移动同时也有利于抑制副反应的进行是甲醇合成反应是多项铜基催化剂上进行的复杂的可逆的化学反应1 主要的化学反应2甲醇合成的副反应213 甲醇合成反应的化学平衡一氧化碳和氢气合成甲醇是一个气相可逆反应压力对反应起着重要作用用气体分压来表示的平衡常数可用下面公式表示Kp 式中Kp ---- 甲醇的平衡常数P CH3OHPH2P CO ------ 分别表示甲醇氢气一氧化碳的平衡分压反应温度也是影响平衡常数的一个重要因素不同温度下的反应平衡常数见表1-1 其平衡常数随着温度的上升而很快减小因此甲醇合成不能在高温下进行但是低温反应速率太慢所以甲醇生产选用高活性的铜基催化剂使反应温度控制在220〜280C表1-1 不同温度下甲醇反应的平衡常数反应温度C平衡常数KpO 66730 100 1292 2001909X 10-2 300 242 X 10-4 400 1079X 10-53甲醇合成的催化剂甲醇合成是是典型的气固相催化反应过程没有催化剂的存在合成甲醇反应几乎不能进行合成甲醇工业的进展很大程度上取决于催化剂的研制成功以及质量的改进在合成甲醇的生产中很多工艺指标和操作条件都由所用催化剂的性质决定一氧化碳加氢合成甲醇工业化以来合成催化剂合成工艺不断研究改进虽然实验室研究出了多种甲醇合成催化剂但工业上使用的催化剂只有锌铬和铜基催化剂甲醇合成是是典型的气固相催化反应过程没有催化剂的存在合成甲醇应几乎不能进行合成甲醇工业的进展很大程度上取决于催化剂的研制成功以及质量的改进在合成甲醇的生产中很多工艺指标和操作条件都由所用催化剂的性质决定自一氧化碳加氢合成甲醇工业化以来合成催化剂合成工艺不断研究改进虽然实验室研究出了多种甲醇合成催化剂但工业上使用的催化剂只有锌铬和铜基催化剂CuOZnOAI2O3 压力MPa 温度C 英国ICI 51-3 60 30 10 78-118190〜270 德国LG104 51 32 4 49 210〜240 美国C79-2 ---15-117 220 〜330 丹麦LMK 40 10 - 98 220〜270中国C302系列51 32 4 50-100 210 〜280 中国XCN-98 52 208 50100 200〜290 从表的对比可以看出国产催化剂的铜含量已提50 以上制备工艺合理使该催化剂的活性选择性使用寿命和机械强度均达到国外同类催化剂的先进水平并且价格较低1锌铬催化剂ZnOC r2O3锌铬催化剂是最早用于工业合成甲醇的1966年以前的甲醇合成几乎都用锌铬催化剂锌铬催化剂一般采用共沉淀法制造将锌与铬的硝酸盐溶液用碱沉淀经洗涤干燥后成型制的催化剂也可以用氧化铬溶液加到氧化锌悬浮液中充分混合然后分离水分烘干掺进石墨成型还可以干法生产将氧化锌与氧化铬的细分混合均匀添加到少量氧化铬溶液和石墨压片然后烘干压片制的成品锌铬催化剂使用寿命长使用范围宽耐热性好抗毒能力好机械强度好但是锌铬催化剂活性温度高操作温度在320--400 °C之间为了获得较高的转化率必须在高压下操作操作压力可达25--35Mpa 目前逐步被淘汰2 铜基催化剂CuO ZnO C r2O3 或CuOZnOAI2O3铜基催化剂是20世纪60年代开发的产品它具有良好的低温活性较高的选择性通常用于低中压流程1 组成铜基催化剂的主要化学成分是CuOZnO AI2O3或CuO ZnO C r2O3其活性组分是Cu和ZnO同时还要添加一些助催化剂促进催化剂活性C r2O3 的添加可以提高铜在催化剂的分散度同时又能阻止分散的铜晶粒在受热时被烧结长大延长催化剂的使用寿命添加AI2O3 助催化剂使催化剂活性更高而且AI2O3 价廉无毒用AI2O3 代替C r2O3 的铜基催化剂更好2 还原氧化铜对甲醇合成无催化活性投入使用之前需将氧化铜还原成单质铜工业上采用氢气一氧化碳作为还原剂对铜基催化剂进行还原其反应如下CuO H2 —Cu H2OQCuO CO —Cu H2OQ氧化铜的还原反应是强烈的放热反应而且铜基催化剂对热比较敏感因此要严格控制氢及一氧化碳浓度和温度还原升温要缓慢出水均匀以防温度猛升和出水过快影响催化剂的活性寿命还原后的催化剂与空气接触时产生下列反应H2O 12O2—Cu O Q如果与大量的空气接触放出的反应的热将使催化剂超温结烧因此停车卸出之前应先通入少量氧气逐步进行氧化在催化剂的表面形成一层氧化铜保护膜这一过程称为催化剂的钝化铜基催化剂最大的特点是活性高反应温度低操作压力低其缺点是对合成原料气杂质要求严格特别是原料气中的SAs必须精脱除3其他类型的催化剂铜锌铝铜锌铬催化剂是当前甲醇合成工业的主要催化剂但近年来新型催化剂的研制一刻也没停歇过新型催化剂研制方向在于进一步提高催化剂的活性改善催化剂的热稳定性以及延长催化剂的使用寿命如钯系催化剂钼系催化剂和低温液相催化剂这些催化剂虽然在某些方面弥补了铜锌铝铜锌铬催化剂的不足但因其活性不理想或对甲醇的选择性差等自身缺点还只停留在研究阶段而没有实现工业化的应用3 铜基催化剂的中毒和寿命铜基催化剂对硫的中毒十分敏感一般认为其原因是H2S和Cu形成CuS也可能生成Cu2S反应如下CuH2&CuS H22CuH2S f Cu2S H2因此原料气中硫含量应小于Olppm与此类似的是氢卤酸对催化剂的毒性催化剂使用的寿命与合成甲醇的操作条件有关铜基催化剂比锌铬催化剂的耐热性差得多因此防止超温是延长寿命的重要措施甲醇合成反应为放热体积缩小的可逆反应温度压力及气体组成对反应进行的程度及速度有一定的影响下面围绕温度压力气体的组成及空间速度对甲醇合成反应的影响来讨论工艺条件的选择在甲醇合成反应过程中温度对于反应混合物的平衡和速率都有很大影响对于化学反应来说温度升高会使分子的运动加快分子间的有效碰撞增多并使分子克服化合时的阻力的能力增大从而增加了分子有效结合的机会使甲醇合成反应的速度加快但是由一氧化碳加氢生成甲醇的反应和由二氧化碳加氢生成甲醇的反应均为可逆的放热反应对于可逆的放热反应来讲温度升高固然使反应速率常数增大但平衡常数的数值将会降低因此选择合适的操作温度对甲醇合成至关重要所以必须兼顾上述两个方面温度过低达不到催化剂的活性温度则反应不能进行温度太高不仅增加了副反应消耗了原料气而且反应过快温度难以控制容易使催化剂衰老失活一般工业生产中反应温度取决于催化剂的活性温度不同催化剂其反应温度不同另外为了延长催化剂寿命反应初期宜采用较低温度使用一段时间后再升温至适宜温度压力甲醇合成反应为分子数减少的反应因此增加压力有利于反应向甲醇生成方向移动使反应速度提高增加装置生产能力对甲醇合成反应有利但压力的提高对设备的材质加工制造的要求也会提高原料气压缩功耗也要增加以及由于副产物的增加还会引起产品质量的变差pa操作温度350〜420°C至较高的压力和温度下一氧化碳和氢生成甲烷异丁醇等副产物这些副反应的反应热高于甲醇合成反应使床层温度提高副反应加速如果不及时控制回造成温度猛升而损坏催化剂近年来普遍使用的铜基甲醇合成催化剂其活性温度范围在200〜300 C有较高的活性对于规模小于30万吨a的工厂操作压力一般可降为5Mpa左右对于超大型的甲醇装置为了减少设备尺寸合成系统的操作压力可以升至10Mpa左右设采用的是低压法入塔压强为514MPa合成甲醇所以工厂对压力的选择要在技术经济等方面综合考虑空速空速的大小意味着气体与催化剂接触时间的长短在数值上空速与接触时间互为倒数一般来说催化剂活性愈高对同样的生产负荷所需的接触时间就愈短空速愈大甲醇合成所选用的空速的大小既涉及合成反应的醇净值合成塔的生产强度循环气量的大小和系统压力降的大小又涉及到反应热的综合利用当甲醇合成反应采用较低的空速时气体接触催化剂的时间长反应接近平衡反应物的单程转化率高由于单位时间通过的气量小总的产量仍然是低的由于反应物的转化率高单位甲醇合成所需要的循环量较少所以气体循环的动力消耗小当空速增大时将使出口气体中醇含量降低即醇净值降低催化剂床层中既定部位的醇含量与平衡醇浓度增大反应速度也相应增大由于醇净值降低的程度比空速增大的倍数要小从而合成塔的生产强度在增加空速的情况下有所提高因此可以增大空速以增加产量但实际生产中也不能太大否则会带来一系列的问题1提高空速意味着循环气量的增加整个系统阻力增加使得压缩机循环功耗增加2 甲醇合成是放热反应依靠反应热来维持床层温度那么若空速增大单位体积气体产生的反应热随醇净值的下降而减少空速过大催化剂温度就难以维持合成塔不能维持自热则可能在不启用加热炉的情况下使床层温度跨掉气体组成原料气组成对催化剂活性的影响是比较复杂的问题现就以下几种原料气成分对催化剂活性的影响作一下讨论1惰性气体CH4N2A的影响合成系统中惰性气体含量的高低影响到合成气中有效气体成分的高低惰性气体的存在引起COCO2H分压的下降合成系统中惰性气体含量取决于进入合成系统中新鲜气中惰性气体的多少和从合成系统排放的气量的多少排放量过多增加新鲜气的消耗量损失原料气的有效成分排放量过少则影响合成反应进行调节惰性气体的含量可以改变触媒床层的温度分布和系统总体压力当转化率过高而使合成塔出口温度过高时提高惰气含量可以解决温度过高的问题此外在给定系统压力操作下为了维持一定的产量必须确定适当的惰气含量从而选择驰放气合适的排放量2CO和H2比例的影响从化学反应方程式来看合成甲醇时CO与H2的分子比为12CO2和H2的分子比是13 这时可以得到甲醇最大的平衡浓度而且在其他条件一定的情况下可使甲醇合成的瞬间速度最大但由生产实践证明当CO含量高时温度不易控制且会导致羰基铁聚集在催化剂上引起催化剂失活同时由于CO在催化剂的活性中心的吸附速率比H2要快得多所以要求反应气体中的氢含量要大于理论量以提高反应速度氢气过量同时还能抑制高级醇高级烃和还原物质的生成减少H2S中毒提高粗甲醇的浓度和纯度同时又因氢的导热性好可有利于防止局部过热和降低整个催化层的温度但氢气过量会降低生产能力工业生产中用铜系催化剂进行生产时一般认为在合成塔入口的VH2VCO5较为合适实际生产中我们的氢碳比按照以下关系确定H2-CO2COCO2 2052153CO2勺影响CO2对催化剂活性时空产率的影响比较复杂而且存在极值完全没有CO2勺合成气催化剂活性处于不稳定区催化剂运转几十小时后很快失活所以CO2是活性中心的保护剂不能缺少在CO2浓度4以前CO2寸时空产率的影响成正效应促进CO合成甲醇自身也会合成甲醇但如果CO2含量过高就会因其强吸附性而占据催化剂的活性中心因此阻碍反应的进行会使时空产率下降同时也降低了CC和H2的浓度从而降低反应速度影响反应平衡而且由于存在大量的CO2使粗甲醇中的水含量增加在精馏过程中增加能耗一般认为CO2在35左右为宜pa是最初生产甲醇的方法采用锌铬催化剂反应温度360-400 C压力196-294Mpa高压法由于原料和动力消耗大反应温度高生成粗甲醇中有机杂质含量高而且投资大其发展长期以来处于停顿状态低压法50-80 Mpa 是20世纪60 年代后期发展起来的甲醇合成技术低压法基于高活性的铜基催化剂其活性明显高于锌铬催化剂反应温度低240-270 C在较低压力下可获得较高的甲醇收率且选择性好减少了副反应改善了甲醇质量降低了原料消耗此外由于压力低动力消耗降低很多工艺设备制造容易低压法甲醇合成工艺流程158 热交换器29分离器34压缩机器6甲醇合成塔7加热炉10中间储罐11闪蒸塔12轻馏分塔13精馏塔ICI 低压合成基本工艺过程①天然气脱硫②蒸汽转化③补碳及合成气压缩④甲醇合成⑤甲醇精制中压法98-120 Mpa 随着甲醇工业的大型化如采用低压法势必导致工艺管道和设备较大因此在低压法的基础上适当提高合成压力即发展成为中压法中压法仍采用高活性的铜基催化剂反应温度与低压法相同但由于提高了压力相应的动力消耗略有增加目前甲醇的生产方法还主要有①甲烷直接氧化法2CH4CQ2CH3O②由一氧化碳和氢气合成甲醇③液化石油气氧化法2．本设计的合成工艺以投资成本生产成本产品收率为依据选择中压法为生产甲醇的工艺用CC和H2在加热压力下在催化剂作用下合成甲醇其主要反应式为f CH3CHCC H2经过净化的原料气经预热加压于5 Mpa220 °C下从上到下进入Lurgi反应器在铜基催化剂的作用下发生反应出口温度为250 C左右甲醇7左右因此原料气必须循环则合成工序配置原则为图2-2 甲醇的合成是可逆放热反应为使反应达到较高的转化率应迅速移走反应热本设计采用Lurgi管壳式反应器管程走反应气壳程走4MPa的沸腾水粗甲醇驰放气图1-1 合成合序配置原则甲醇合成的工艺流程图① 这个流程是德国Lurgi 公司开发的甲醇合成工艺流程采用管壳式反应器催化剂装在管内反应热由管间沸腾水放走并副产高压蒸汽甲醇合成原料在离心式透平压缩机内加压到52 MPa 以15的比例混合循环混合气体在进反应器前先与反应后气体换热升温到220 C左右然后进入管壳式反应器反应反应热传给壳程中的水产生的蒸汽进入汽包出塔气温度约为250 C含甲醇7左右经过换热冷却到40 C冷凝的粗甲醇经分离器分离分离粗甲醇后的气体适当放空控制系统中的惰性气体含量这部分空气作为燃料大部分气体进入透平压缩机加压返回合成塔合成塔副产的蒸汽及外部补充的高压蒸汽一起进入过热器加热到50 C带动透平压缩机透平后的低压蒸汽作为甲醇精馏工段所需热源52 甲醇合成塔的选择甲醇合成反应器实际是甲醇合成系统中最重要的设备从操作结构材料及维修等方面考虑甲醇合成反应器应具有以下要求1催化剂床层温度易于控制调节灵活能有效移走反应热并能以较高位能回收反应热2反应器内部结构合理能保证气体均匀通过催化剂床层阻力小气体处理量大合成转化率高催化剂生产强度大3结构紧凑尽可能多填装催化剂提高高压空间利用率高压容器及内件间无渗漏催化剂装御方便制造安装及维修容易甲醇合成塔主要由外筒内件和电加热器三部分组成内件事由催化剂筐和换热器两部分组成根据内件的催化剂筐和换热器的结构形式不同甲醇内件份为若干类型按气体在催化剂床的流向可分为轴向式径向式和轴径复合型按催化剂筐内反应惹得移出方式可分为冷管型连续换热式和冷激型多段换热式两大类按换热器的形式分为列管式螺旋板式波纹板式等多种形式目前国内外的大型甲醇合成塔塔型较多归纳起来可分为五种1冷激式合成塔这是最早的低压甲醇合成塔是用进塔冷气冷激来带走反应热该塔结构简单也适于大型化但碳的转化率低出塔的甲醇浓度低循环量大能耗高又不能副产蒸汽现已经基本被淘汰2 冷管式合成塔这种合成塔源于氨合成塔在催化剂内设置足够换热面积的冷气管用进塔冷管来移走反应热冷管的结构有逆流式并流式和U 型管式由于逆流式与合成反应的放热不相适应即床层出口处温差最大但这时反应放热最小而在床层上部反应最快放热最多但温差却又最小为克服这种不足冷管改为并流或U 形冷管如1984 年ICI公司提出的逆流式冷管型及1993年提出的并流冷管TCC型合成塔和国内林达公司的U形冷管型这种塔型碳转化率较高但仅能在出塔气中副产0 4MPa的低压蒸汽日前大型装置很少使用3 水管式合成塔将床层内的传热管由管内走冷气改为走沸腾水这样可较大地提高传热系数更好地移走反应热缩小传热面积多装催化剂同时可副产25Mpa40MPa勺中压蒸汽是大型化较理想的塔型4固定管板列管合成塔这种合成塔就是一台列管换热器催化剂在管内管间壳程是沸腾水将反应热用于副产30MPa-40MPa勺中压蒸汽代表塔型有Lurgi公司的合成塔和三菱公司套管超级合成塔该塔是在列管内再增加一小管小管内走进塔勺冷气进一步强化传热即反应热通过列管传给壳程沸腾水而同时又通过列管中心的冷气管传给进塔的冷气这样就大大提高转化率降低循环量和能耗然而使合成塔的结构更复杂固定管板列管合成塔虽然可用于大型化但受管长设备直径管板制造所限在日产超过2000t 时往往需要并联两个这种塔型是造价最高的一种也是装卸催化剂较难的一种随着合成压力增高塔径加大管板的厚度也增加管板处的催化剂属于绝热段管板下面还有一段逆传热段也就是进塔气225 E管外的沸腾水却是248 C不是将反应热移走而是水给反应气加热这种合成塔由于列管需用特种不锈钢因而是造价非常高的一种5多床内换热式合成塔这种合成塔由大型氨合成塔发展而来日前各工程公司的氨合成塔均采用二床四床内换热式合成塔针对甲醇合成的特点采用四床或五床内换热式合成塔各床层是绝热反应在各床出口将热量移走这种塔型结构简单造价低不需特种合金钢转化率高适合于大型或超大型装置但反应热不能全部直接副产中压蒸汽典型塔型有Casale 的四床卧式内换热合成塔和中。
年产20万吨煤制甲醇生产工艺设计
年产20万吨煤制甲醇生产工艺初步设计吉林大学毕业设计设计说明书题目：年产20万吨煤制甲醇生产工艺初步设计学号：*********名：**年级： 4学院：材料与化工学院系别：材料系专业：材料科学与工程指导教师：**完成日期：20121201摘要甲醇是一种极重要的有机化工原料，也是一种燃料，是碳一化学的基础产品，在国民经济中占有十分重要的地位。
近年来，随着甲醇下属产品的开发，特别是甲醇燃料的推广应用，甲醇的需求大幅度上升。
为了满足经济发展对甲醇的需求，开展了此20万t/a的甲醇项目。
设计的主要内容是进行工艺论证，物料衡算和热量衡算等。
本设计本着符合国情、技术先进和易得、经济、环保的原则，采用煤炭为原料；利用GSP 气化工艺造气；NHD净化工艺净化合成气体；低压下利用列管均温合成塔合成甲醇；三塔精馏工艺精制甲醇；此外严格控制三废的排放，充分利用废热，降低能耗，保证人员安全与卫生。
关键词：甲醇、合成、精馏。
abstractMethanol is a kind of extremely important organic industrial chemicals, and a kind of fuel too, it is the basic products of the chemistry of carbon one. It is very important in national economy. In recent years, with the development of the products that are made from methanol, especially the popularization and application of the fuel of methanol, the demand for the methanol rises by a large margin. In order to satisfy economic development's demands for methanol , have launched the methanol project of this 200,000t/a. Main content that design to carry on craft prove, supplies weighing apparatus regard as with heat weighing apparatus charging etc The principle of the design in line with according with the national conditions, technologically advanced and apt, economy, protecting environment,. Coals is adopted as raw materials; the craft of GSP gasification is utilized to make water gas; the craft of NHD purification is utilized to purify the syngas; tubular average -temperature reaction is utilized to synthesize methanol keeping in low pressure; the rectification craft of three towers is utilized to rectify methanol; In addition control the discharge of the three wastes strictly, fully utilize used heat, reduce energy consumption, guarantee the personal security and hygiene.Keyword: Methanol, synthesis, rectification.目录1总论 (1)1.1概述 (1)1.2设计的目的和意义 (3)1.3设计依据 (3)1.4设计的指导思想 (4)1.5设计的范围，装置组成及建设规模 (4)1.6原料煤的规格 (5)1.7产品质量标准 (5)2工艺论证 (6)2.1 煤气化路线的选择 (6)2.2净化工艺方案的选择 (8)2.3合成甲醇工艺选择 (11)2.4甲醇精馏 (17)3工艺流程 (22)3.1 GSP气化工艺流程 (22)3.2净化装置工艺流程 (23)3.3甲醇合成工艺流程 (31)3.4甲醇精馏工艺流程 (32)3.5氨吸收制冷流程 (34)4工艺计算 (35)4.1物料衡算 (35)4.2能量衡算 (45)5主要设备的工艺计算及选型 (50)5.1甲醇合成塔的设计 (50)5.2水冷器的工艺设计 (54)5.3循环压缩机的选型 (57)5.4气化炉的选型 (57)5.5甲醇合成厂的主要设备一览表 (58)6合成车间设计 (59)6.1厂房的整体布置设计 (59)6.2合成车间设备布置的设计 (59)7非工艺专业要求 (59)7.1公用工程 (59)7.2安全卫生 (60)8 三废处理 (62)8.1甲醇生产对环境的污染 (62)8.2 处理方法 (63)9设计结果评价 (64)10参考文献 (66)致谢 (65)附工程图纸1、甲醇合成厂总工艺流程图2、主设备结构图3、辅设备结构图4、生产车间设备布置图1总论1.1概述1.1.1甲醇性质OH。
年产20万吨甲醇合成工艺设计 化工专业毕业设计 课程设计
年产20万吨甲醇合成工艺设计(一)概述甲醇作为及其重要的有机化工原料，是碳一化学工业的基础产品，在国民经济中占有重要地位。
长期以来，甲醇都是被作为农药，医药，染料等行业的工业原料，但随着科技的进步与发展，甲醇将被应用于越来越多的领域。
当今甲醇生产技术主要采用中压法和低压法两种工艺，并且以低压法为主，这两种方法生产的甲醇约占世界甲醇产量的80%以上。
高压法：(19.6-29.4Mpa)是最初生产甲醇的方法，采用锌铬催化剂，反应温度360-400℃，压力19.6-29.4Mpa。
高压法由于原料和动力消耗大，反应温度高，生成粗甲醇中有机杂质含量高，而且投资大，其发展长期以来处于停顿状态。
低压法：(5.0-8.0 Mpa)是20世纪60年代后期发展起来的甲醇合成技术，低压法基于高活性的铜基催化剂，其活性明显高于锌铬催化剂，反应温度低(240-270℃)。
在较低压力下可获得较高的甲醇收率，且选择性好，减少了副反应，改善了甲醇质量，降低了原料消耗。
此外，由于压力低，动力消耗降低很多，工艺设备制造容易。
中压法：(9.8-12.0 Mpa)随着甲醇工业的大型化，如采用低压法势必导致工艺管道和设备较大，因此在低压法的基础上适当提高合成压力，即发展成为中压法。
中压法仍采用高活性的铜基催化剂，反应温度与低压法相同，但由于提高了压力，相应的动力消耗略有增加。
目前，甲醇的生产方法还主要有①甲烷直接氧化法：2CH4+O2→2CH3OH.②由一氧化碳和氢气合成甲醇，③液化石油气氧化法（二）原料选取本设计选择中压法为生产甲醇的工艺，用CO和H2在加热压力下，在催化剂作用下合成甲醇主要反应式为：CO+ H2→CH3OH因此原料主要是:CO, H2催化剂:Cu。
（三）工艺过程设计经过净化的原料气，经预热加压，于5 Mpa、220 ℃下，从上到下进入Lurgi反应器，在铜基催化剂的作用下发生反应，出口温度为250 ℃左右，甲醇7%左右，因此，原料气必须循环，则合成工序配置原则为图2-3。
20万吨焦炉气制甲醇操作规程
第六节
一、停车步骤
1）、接到调度停车通知后，注意检查各级压力，并做好停车准备工作，准备从高压端到低压端的顺序切气；
2）、减量：通知转化岗位准备减量，开一回一减量，当全开还需减量时，可开四回一进行大减量，减量的多少，应根据转化系统平稳状况，减到转化所需的压力时准备切气；
温度（供水/回水）
32/42℃
污垢系数
0.00034m2K/w
碳钢年腐蚀速度
＜0.125mm/a
Cl-1
＜100mg/L
SS
≤20 mg/L
PH值
6.5~9.5
浓缩倍数
K=3
4、生活用水和消防水
压力
0.5MPa（A）
温度
环境温度
5、精制脱盐水
压力
0.5MPa(A)
温度
≤40℃
电导率（25℃）
≤0.2us/cm
设计操作时间：8000小时/年
其工艺路线为：
1、脱油、粗脱硫、加氢串氧化锌干法脱硫
2、催化氧化
3、合成气及循环气联合压缩
4、低压法合成甲醇
5、粗甲醇3塔精馏
6、汽提法处理工艺冷凝液
二、主要工艺特点
1、采用2.3MPa（G）催化氧化制取甲醇合成气；
2、采用低压甲醇合成工艺以及副产中压蒸汽的管壳式等温甲醇合成塔，其能耗低，产品质量好，运行可靠，投资省；
7）、建立电机用油系统：由电工加入分析合格的润滑油进电机滑油系统，并保持油位2/3以上，最后检查是否有泄漏等情况，并处理至合格。
8）、建立注油系统：加入分析合格的润滑油进注油箱，保持油位1/2以上，然后用手盘动手柄数圈，无问题后开启注油器建立注油系统，并检查注油情况，如有泄漏、堵塞等现象，则停止注油，待处理合格后重新建立注油系统。
年产60万吨煤制甲醇合成工艺设计说明书 (1)
《过程装备成套技术》课程设计煤制甲醇合成工段工艺流程及典型题目设备的设计组别第四组姓名学号院(系) 化学与化工学院专业过程装备与控制工程指导教师高勇日期2016年6月27日至2016年7月3日目录1甲醇的合成 (1)1.1甲醇合成的基本原理 (1)1.1.1甲醇合成反应步骤 (1)1.1.2合成甲醇的化学反应 (1)1.2甲醇合成催化剂的选用 (2)1.3铜基催化剂的中毒和寿命 (2)1.4甲醇合成的工艺条件 (2)1.4.1反应温度 (2)1.4.2压力 (2)1.4.3空速 (3)1.4.4气体组成 (3)1.5甲醇合成的工艺流程 (3)1.5.1甲醇合成的方法 (3)1.5.2本设计的合成工艺 (4)1.5.3甲醇合成塔的选择 (4)1.5.4甲醇合成工艺流程 (5)2列管式换热器设计及相关计算 (6)2.1设计任务及操作条件 (6)2.2方案简介 (6)2.3设计方案 (6)2.3.1．确定设计方案 (6)2.3.2确定物性数据 (7)2.3.3计算总传热系数 (7)2.3.4计算传热面积 (8)2.3.5工艺结构尺寸 (9)2.3.6换热器核算 (11)3参考文献 (17)1甲醇的合成1.1甲醇合成的基本原理1.1.1甲醇合成反应步骤对甲醇合成而言，无论是锌铬催化剂还是铜基催化剂，其多相（非匀相）催化过程按下列过程进行：a）扩散——气体自气相扩散到催化剂的界面；b）吸附——各种气体在催化剂的活性表面进行化学吸附，其中CO在Cu2+上吸附，H2在Zn2+上吸附并异裂；c）表面反应——化学吸附的反应物在活性表面上进行反应，生成产物；d）解析——反应产物脱附；e）扩散——反应产物气体自催化剂界面扩散到气相中去；以上五个过程中a、e（扩散）进行得最快，b（吸附）、d（解析）进行的速度较快，而过程c（表面反应）分子在催化剂活性界面的反应速度最慢，因此，整个反应过程取决于表面反应的进行速率［1］。
浅析年产20万吨煤制甲醇生产工艺初步设计
浅析年产20万吨煤制甲醇生产工艺初步设计以投资成本，生产成本，产品收率为依据，选择中压法为生产甲醇的工艺，用CO和H2在加热压力下，在催化剂作用下合成甲醇，其主要反应式为：CO+ H2→CH3OH经过净化的原料气，经预热加压，于5 Mpa、220 ℃下，从上到下进入Lurgi 反应器，在铜基催化剂的作用下发生反应，出口温度为250 ℃左右，甲醇7%左右，因此，原料气必须循环。
甲醇的合成是可逆放热反应，为使反应达到较高的转化率，应迅速移走反应热，本设计采用Lurgi管壳式反应器，管程走反应气，壳程走4MPa的沸腾水。
一、甲醇合成塔的选择甲醇合成反应器实际是甲醇合成系统中最重要的设备。
从操作结构，材料及维修等方面考虑。
借鉴大型甲醇合成企业的经验，（大型装置不宜选用激冷式和冷管式），设计选用固定管板列管合成塔。
二、甲醇合成工艺流程来自脱碳装置的新鲜气（40℃，3.4MPa）与循环气一起经甲醇合成气压缩机（C7001）压缩至5.14MPa后，经过入塔气预热器（E7001）加热到225℃，进入甲醇合成塔（R7001）内，甲醇合成气在催化剂作用下发生如下反应：CO + 2H2 = CH3OH + QCO2 + 3H2 = CH3OH + H2O + Q甲醇合成塔（R7001）为列管式等温反应器，管内装有XNC-98型甲醇合成催化剂，管外为沸腾锅炉水。
反应放出大量的热，通过列管管壁传给锅炉水，产生大量中压蒸汽（3.9MPa 饱和蒸汽），减压后送至蒸汽管网。
副产蒸汽确保了甲醇合成塔内反应趋于恒定，且反应温度也可通过副产蒸汽的压力来调节。
甲醇合成的工艺流程甲醇合成塔（R7001）出来的合成气（255℃，4.9MPa），经入塔气预热器（E7001），甲醇水冷器（E7002A，B），进入甲醇分离器（V7002），粗甲醇在此被分离。
分离出的粗甲醇进入甲醇膨胀槽（V7003），被减压至0.4MPa后送至精馏装置。
甲醇分离器（V7002）分离出的混合气与新鲜气按一定比例混合后升压送至甲醇合成塔（R7001）继续进行合成反应。
年产30万吨甲醇生产车间工艺初步设计
海南大学毕业设计题目：年产30万吨甲醇生产车间工艺初步设计学号：XXXX姓名：XXX年级：XXX学院：材料和化工学院系别：材料科学和工程系专业：材料科学和工程指导教师：XXXX完成日期：XXXX目录目录 (2)一、设计任务书 (3)二、概述 (5)三生产方案 (6)四、工艺论证 (7)五、物料衡算 (9)六、能量衡算 (16)七、设备选型和工艺计算 (21)八、合成车间的设计 (27)九、安全生产设计 (28)十、非工艺专业要求 (28)十一、三废处理 (29)十二、经济效益评价 (31)十三、设计结果评析 (30)十四、心得体会和致谢 (35)十五、参考文献 (36)附录……………………………………………………………………………………图纸一、设计任务书（一）课程设计题目年产30万吨甲醇生产车间工艺初步设计（二）设计条件1 原料来源：天然气，海南天然气厂供2 产品：甲醇（一级）3生产能力：30万t/a4 热源条件：加热剂：天然气燃烧及生产过程的废热冷却剂：循环水，进口温度≤30℃出口温度≤40℃5 生产时间：全年连续生产330天，每天工作24小时，三班制。
6 生产厂址：洋浦工业开发区7 当场天候温度：最高40℃，最低8℃，平均18—25℃（三）设计任务1．甲醇（工业一级）生产方法确定、工艺流程设计和论证2．技术指标、工艺参数和操作条件确定和说明3．工艺计算——物料衡算、热量衡算（使用SI制）4．生产设备设计计算和选型。
重点：合成塔和换热器设计计算和选型5．设计结果汇总表（1）技术指标、工艺参数和操作条件汇总表（2）物料衡算汇总表（3）热量衡算汇总表（4）生产设备配置汇总表6．设计绘图（计算机CAD绘制）（1）带控制点工艺原理流程图一张（A3）。
（2）合成塔工艺条件图或结构尺寸图一份（A3）。
（3）换热器结构示意简图一张（A3）。
（4）生产车间平面、立面布置图一份（A3）。
要求：设计绘图：图形、图标、图幅符合《机械制图标准》要求。
3.3工艺流程及产污环节分析3.3.1甲醛生产工艺及产污环节
3.3工艺流程及产污环节分析3.3.1甲醛生产工艺及产污环节分析3.3.1.1甲醛生产原理目前国内外工业甲醛生产均使用甲醇为原料，生产工艺有银催化氧化法、铁钼催化法及尾气循环法、甲缩醛氧化法等，其中绝大多数采用银催化氧化法和铁钼催化法。
银催化氧化法常采用电解银为催化剂，又称电解银法，在甲醇-空气混合物的安全浓度范围内操作，即在甲醇过量的条件下操作，反应温度取决于甲醇过量的程度，通常在620-660℃和常压下反应，发生氧化和脱氢两个反应，约有50%-60%的甲醛是由氧化反应生产的，其余的甲醛则是由脱氢反应生成。
氧化反应是放热反应，脱氢反应在较高温度下进行，反应需要吸收热量，其转化率随温度增加而增加，其中的副产物有CO 、CO 2、H 2、HCOOH 等。
银催化氧化法分为不完全转化法（传统工艺）和完全转化法（改良工艺），传统工艺是采用甲醛不完全转化并用蒸馏回收未反应的甲醛循环使用的方法，改良工艺也称甲醇完全转化工艺，采用较高的反应温度和接近化学当量的氧醇比来达到高转化率，因而它不需要蒸馏设备则可产生甲醇含量为0.5%-1.0%（重量）的工业甲醛产品。
由于该方法具有能耗低、投资高、操作简便等优点，现已成为甲醛生产的主要方法，中国甲醛生产基本采用此种工艺。
工艺过程为：以甲醇为原料，首先以一定配比的甲醇和空气经过过热器、过滤器进入氧化器，在催化剂作用下使甲醛氧化、脱氢为醛。
甲醛气体和水蒸气经冷却、冷凝由吸收塔吸收，制成浓度为37%的甲醛溶液成品。
基本化学反应式可表示为：主反应： ①氧化反应：322600~7001157.4/2Ag CH OH O HCHO H O kJ mol +−−−−→++℃ ②脱氢反应：32600-90.2CH OH HCHO H kJ/mol −−−−→+℃以上Ag③氧化反应：6002221248.2/2H O H O kJ mol +−−−−→+℃以上 副反应： ①322232673.9/2CH OH O CO H O kJ mol +→++②3222391.75/CH OH O CO H O kJ mol +→++③3242115.37/CH OH H CH H O kJ mol +→++主反应①要在200℃左右才能进行，因此经预热进入反应器的原料气混合气，必须用电热丝点火加热。
年产20万吨煤制甲醇合成工艺初步设计煤化工毕业设计
在煤化工领域，煤制甲醇是一项重要的合成工艺。
本次毕业设计旨在对年产20万吨煤制甲醇合成工艺进行初步设计。
1.引言煤制甲醇是利用煤作为原料，采用合成气法在催化剂的作用下，通过甲醇合成反应反应制得甲醇的工艺。
甲醇是重要的化工原料和燃料，广泛应用于能源、化工、医药、农药和合成材料等领域。
煤制甲醇工艺具有资源广泛、可替代性强等特点，对于我国的能源结构调整和低碳经济发展具有重大意义。
2.工艺概述本次设计以年产20万吨煤制甲醇工艺为研究对象。
工艺主要包括煤气化、洗净和变换、合成甲醇以及甲醇精制和补热等几个步骤。
2.1煤气化煤气化是将煤转化为合成气（CO+H2）的过程。
在本工艺设计中，选用常压热力煤气化工艺，采用煤气化炉将煤转化为合成气。
煤气化炉为锅炉式，在高温下煤与氧气反应生成煤气。
2.2洗净和变换合成气中还含有一定量的杂质，需要通过洗净和变换净化处理。
洗净包括酸气（H2S、CO2）的吸收和除尘两个步骤，主要通过洗涤液对酸气和颗粒物进行吸收和分离。
变换则是通过反应将CO与H2进行适当的比例调整，通常采用水蒸气变换法。
2.3合成甲醇通过将洗净和变换后的合成气进入反应器，在催化剂的作用下进行甲醇合成反应。
本设计中选用Cu-Zn-Al催化剂，并采用固定床反应器进行反应。
在适宜的反应温度和压力下，合成气中的CO和H2与催化剂发生反应生成甲醇。
2.4甲醇精制和补热合成甲醇后，通过分离、蒸馏和精制等过程，将甲醇纯化得到符合质量标准的甲醇产品。
同时也需要对合成反应产生的热量进行回收利用，提高热能利用率。
3.工艺流程4.工艺经济分析进行工艺经济分析是评估该工艺可行性的关键环节。
通过对投资、生产能力、原料消耗和产品收益等方面的计算和估算，可以评估工艺的经济效益，为项目决策提供依据。
5.结论本次毕业设计对年产20万吨煤制甲醇合成工艺进行了初步设计，从工艺概述、工艺流程和工艺经济分析等方面对该工艺进行了详细的研究。
煤制甲醇工艺的应用有助于推动我国能源结构调整和低碳经济发展，具有重要的实际意义。
年产20万吨煤制甲醇工艺设计
年产20万吨煤制甲醇工艺设计专业：精细化学品生产技术组别：第六组指导老师：目录1 文献综述 (4)1.1我国甲醇行业现状与发展建议 (4)1.1.1甲醇发展状况 (4)1.1.2甲醇市场状况 (4)1.1.3甲醇发展方向 (5)1.1.4甲醇行业的发展建议 (5)1.2甲醇生产方法简介 (6)1.2.1煤、焦炭制甲醇的生产方法简述 (6)1.2.2本设计工艺流程 (19)2 煤制甲醇生产工艺流程 (20)2.1煤气化制粗原料气 (20)2.1.1 煤气化基本原理 (20)2.1.2 灰熔聚流化床煤气化技术概述 (20)2.1.3 ICC灰熔聚流化床煤气化工艺 (21)2.2粗原料气栲胶法脱硫 (23)2.2.1 栲胶法脱硫工艺原理 (23)2.2.2 粗原料气栲胶脱硫工艺流程 (23)2.3原料气变换 (24)2.3.1 一氧化碳变换的原理 (24)2.3.2 加压全低变工艺流程 (25)2.4变换气栲胶法脱硫 (26)2.4.1 变换气脱硫原因 (26)2.4.2 变换气栲胶脱硫工艺流程 (26)2.5变换气碳酸丙烯酯法脱碳 (26)2.5.1 碳酸丙烯酯法脱碳原理 (26)2.5.2 碳酸丙烯酯法脱碳工艺流程 (26)2.6合成气（变换气）压缩 (27)2.7合成气合成甲醇 (27)2.7.1 合成甲醇反应原理 (27)2.7.2 鲁奇（Lurgi）低中压发合成甲醇工艺流程 (28)2.7.3 鲁奇（Lurgi）管壳型甲醇合成塔 (30)2.8粗甲醇精馏 (31)2.8.1精馏原理 (31)2.8.2 加压蒸馏的目的及双效法定义 (31)2.8.3 双效法三塔粗甲醇精馏工艺流程 (32)2.8.4 双效法三塔粗甲醇精馏工艺流程特点 (33)2.9工艺流程总结 (33)3 煤制甲醇生产工艺计算.................................... 错误!未定义书签。
3.1ICC灰熔聚流化床煤气化工艺计算......................... 错误!未定义书签。
产万吨甲醇合成工艺设计方案
设计任务书设计<论文）题目：年产40万吨甲醇合成工艺设学院：内门古化工职业学院专业：应用化工技术班级：应化09-4班学生：张琦指导教师：杨志杰李秀清1．设计<论文）的主要任务及目标(1> 结合专业知识和工厂实习、分析选定合适的工艺参数。
(2> 进行工艺计算和设备选型能力的训练。
(3> 进行工程图纸设计、绘制能力的训练。
2．设计<论文）的基本要求和内容(1> 本车间产品特点及工艺流程。
(2> 主要设备物料、热量衡算、结构尺寸计算及辅助设备的选型计算。
(3> 参考资料3．主要参考文献[1] 谢克昌、李忠.甲醇及其衍生物.北京.化学工业出版社.2002.5～7[2] 冯元琦.联醇生产.北京.化学工业出版社.1989.257～268.[3] 柴诚敬、张国亮。
化工流体流动与传热。
北京。
化学工业出版社。
2000.525-5304．进度安排设计<论文）各阶段名称起止日期1 收集有关资料20181-01-28~2018-02-112 熟悉资料，确定方案2018-02-12~2018-02-263 论文写作2018-02-27~2018-03-194 绘制设计图纸2018-03-20~2018-04-035 准备答辩2018-4-10目录摘要 (1)第1章甲醇精馏的工艺原理 (2)第1.1节基本概念 (2)第1.2节甲醇精馏工艺 (3)1.2.1 甲醇精馏工艺原理 (3)1.2.2 主要设备和泵参数 (3)1.2.3膨胀节材料的选用 (6)第2章甲醇生产的工艺计算 (7)第2.1节甲醇生产的物料平衡计算 (7)第2.2 节生产甲醇所需原料气量 (9)2.2.1生产甲醇所需原料气量 (9)第2.3节联醇生产的热量平衡计算 (15)2.3.1甲醇合成塔的热平衡计算 (15)2.3.2甲醇水冷器的热量平衡计算 (18)第2.4节粗甲醇精馏物料及热量计算 (21)2.4.1 预塔和主塔的物料平衡计算 (21)2.4.2 预塔和主塔的热平衡计算 (25)第3章精馏塔的设计计算 (33)第3.1节精馏塔设计的依据及任务 (33)3.1.1设计的依据及来源 (33)3.1.2设计任务及要求 (33)第3.2节计算过程 (34)3.2.1塔型选择 (34)3.2.2操作条件的确定 (34)3.2.2.1 操作压力 (34)3.2.2.2进料状态 (35)3.2.2.3 加热方式 (35)3.2.2.4 热能利用 (35)第3.3节有关的工艺计算 (36)3.3.1 最小回流比及操作回流比的确定 (36)3.3.2 塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算 (37)3.3.3 全凝器冷凝介质的消耗量 (37)3.3.4热能利用 (38)3.3.5 理论塔板层数的确定 (38)3.3.6全塔效率的估算 (39)3.3.7 实际塔板数 (40)第3.4节精馏塔主题尺寸的计算 (40)3.4.1 精馏段与提馏段的体积流量 (40)3.4.1.1 精馏段 (40)3.4.1.2 提馏段 (42)第3.5节塔径的计算 (43)第3.6节塔高的计算 (45)第3.7节塔板结构尺寸的确定 (46)3.7.1 塔板尺寸 (46)3.7.2弓形降液管 (47)3.7.2.1 堰高 (47)3.7.2.2 降液管底隙高度h0 (47)3.7.3进口堰高和受液盘 (47)3.7.4 浮阀数目及排列 (47)3.7.4.1浮阀数目 (48)3.7.4.2排列 (48)3.7.4.3校核 (49)第3.8节流体力学验算 (49)3.8.1 气体通过浮阀塔板的压力降(单板压降> (49)3.8.1.1 干板阻力 (49)3.8.1.2板上充气液层阻力 (49)3.8.1.3由表面张力引起的阻力 (50)第3.9节漏液验算 (50)第3.10节液泛验算 (50)第3.11节雾沫夹带验算 (51)第3.12节操作性能负荷图 (51)3.12.1雾沫夹带上限线 (51)3.12.2液泛线 (52)3.12.3 液体负荷上限线 (52)3.12.4漏液线 (52)3.12.5 液相负荷下限线 (52)第3.13节操作性能负荷图 (53)第3.14节各接管尺寸的确定 (54)3.14.1 进料管 (54)3.14.2釜残液出料管 (55)第3.15节回流液管 (55)第3.16节塔顶上升蒸汽管 (55)第3.17节水蒸汽进口管 (56)第4章辅助设备的计算及选型 (57)第4.1节水冷排设计计算 (58)第4.2节水冷排的设计选型 (59)第4.3节预塔进料泵的选型 (60)参考文献 (62)附录 (63)致谢 (64)年产40万吨甲醇合成工艺设计摘要目前，我国的甲醇市场随着国际市场的原油价格在变化，总体的趋势是走高。
化工设计作业设计题目示例
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年产20万吨甲醇生产工艺流程设计
年产20万吨甲醇生产工艺流程设计下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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比较以上三者的优缺点，以投资成本，生产成本，产品收率为依据，选择中 压法为生产甲醇的工艺，用 CO 和 H2 在加热压力下，在催化剂作用下合成甲醇， 其主要反应式为：CO+ H2→CH3OH
1.3 甲醇的合成路线 1．常用的合成工艺
虽然开发了高活性的铜基催化剂，合成甲醇从高压法转向低压法，完成了合 成甲醇技术的一次重大飞跃，但仍存在许多问题：反应器结构复杂；单程转化率 低，气体压缩和循环的耗能大；反应温度不易控制，反应器热稳定性差。所有这
其他
880(29)
900(29)
930(30)
970(30)
需求合计
3020（100) 3060(100)
3100(100)
3180(100)
按地区分
亚洲
920(30)
940(31)
990(32)
1040(33)
北美
1000(33)
1000(33)
980(31)
970(31)
西欧
630(21)
640(21)
按用途分
甲醛
940(31)
970(32)
1010(32)
1050(33)
MTBE
830(28)
810(26)
780(25)
760(22)
(其中美国） 470(16)
430(14)
340(11)
270(8)
醋酸
270(9)
290(9)
300(10)
310(10)
MMA
90(3)
90(3)
100(3)
100(3)
低压法：(5.0-8.0 Mpa)是 20 世纪 60 年代后期发展起来的甲醇合成技术， 低压法基于高活性的铜基催化剂，其活性明显高于锌铬催化剂，反应温度低 (240-270℃)。在较低压力下可获得较高的甲醇收率，且选择性好，减少了副反 应，改善了甲醇质量，降低了原料消耗。此外，由于压力低，动力消耗降低很多， 工艺设备制造容易。
2） 我国甲醇工业发展 我国的甲醇工业经过十几年的发展，生产能力得到了很大提高。1991 年， 我国的生产能力仅为 70 万吨，截止 2004 年底，我国甲醇产能已达 740 万吨，117 家生产企业共生产甲醇 440.65 万吨，2005 年甲醇产量达到 500 万吨，比 2004 年增长 22.2%，进口量 99.1 万吨，因此下降 3.1%。 2.生产技术的发展 1） 装置大型化 于上世纪末相比，现在新建甲醇规模超过百万吨的已不再少数。在 2004——2008 年新建的 14 套甲醇装置中平均规模为 134 万 t/a，其中卡塔尔二 期工程项目高达 230 万 t/a。最小规模的是智利甲醇项目，产能也达 84 万 t/a， 一些上世纪末还称得上经济规模的 60 万 t/a 装置因失去竞争力而纷纷关闭。 2） 二次转化和自转化工艺 合成气发生占甲醇装置总投资的 50%—60%，所以许多工程公司将其视为技 术改进重点。已经形成的新工艺在主要是 Syenetix(前 ICI)的先进天然气加热炉 转化工艺(AGHR),Lurgi 的组合转化工艺(CR)和 Tops e 的自热转化工艺(ATR) 3） 新甲醇反应器的合成技术 大型甲醇生产装置必须具备与其规模相适应的甲醇反应器和反应技术。传 统甲醇合成反应器有 ICI 的冷激型反应器，Lungi 的管壳式反应器，Topsdpe 的 径向流动反应器等，近期出现的新合成甲醇反应器有日本东洋工程的 MRF--Z 反 应器等，而反应技术方面则出现了 Lurgi 推出的水冷一气冷相结合的新流程。 4） 引入膜分离技术的反应技术 通常的甲醇合成工艺中，未反应气体需循环返回反应器，而 KPT 则提出将 未反应气体送往膜分离器，并将气体分为富含氢气的气体，前者作燃料用，后者 返回反应器。 5） 液相合成工艺 传统甲醇合成采用气相工艺，不足之处是原料单程转化率低，合成气净化 成本高，能耗高。相比之下，液相合成由于使用了比热容高，导热系数大的长链
河南城建学院毕业设计（论文）
1总 论
1.1 概述
甲醇作为及其重要的有机化工原料，是碳一化学工业的基础产品，在国民经
济中占有重要地位。长期以来，甲醇都是被作为农药，医药，染料等行业的工业
原料，但随着科技的进步与发展，甲醇将被应用于越来越多的领域。
1. 生产的发展
1） 世界甲醇工业的发展
总体上说，世界甲醇工业从 90 年代开始经历了 1991-1998 的供需平衡，
1998-1999 的供大于求，从 2000 年初至今的供求基本平衡三个基本阶段。[1]据
Nexant Chen Systems 公司的最新统计，全球 2004 年甲醇生产能力为 4226.5 万
t/a[2]以下是最近几年的甲醇需求统计。
全球主要地区甲醇消费构成
2001 年
2002 年
2003 年
2004 年
2
河南城建学院毕业设计（论文）
烷烃化合物作反应介质，可使甲醇合成在等温条件下进行。
1.2 甲醇的合成方法
1.常用的合成方法
当今甲醇生产技术主要采用中压法和低压法两种工艺，并且以低压法为主， 这两种方法生产的甲醇约占世界甲醇产量的 80%以上。
高压法：(19.6-29.4Mpa)是最初生产甲醇的方法，采用锌铬催化剂，反应温 度 360-400℃，压力 19.6-29.4Mpa。高压法由于原料和动力消耗大，反应温度高， 生成粗甲醇中有机杂质含量高，而且投资大，其发展长期以来处于停顿状态。
650(21)
670(21)
其他
470(16)
480(16)
490(16)
500(16)
需求合计
3020(100)
3060(0)
3110(100)
3180(100)
从上表可以看出，到 2004 年为止，甲醇仍主要用于制造甲醛和 MTBE。用于
1
年产 20 万吨甲醇合成工艺设计
制造甲醛的甲醇用量随年份成增长趋势，而 MTBE 的需求量则逐年降低。亚洲 需求量增长比较迅速，与此相反，北美地区需求则在减少。
中压法：(9.8-12.0 Mpa)随着甲醇工业的大型化，如采用低压法势必导致工 艺管道和设备较大，因此在低压法的基础上适当提高合成压力，即发展成为中压 法。中压法仍采用高活性的铜基催化剂，反应温度与低压法相同，但由于提高了 压力，相应的动力消耗略有增加。
目前，甲醇的生产方法还主要有①甲烷直接氧化法：2CH4+O2→2CH3OH.②由 一氧化碳和氢气合成甲醇，③液化石油气氧化法