化学工程与工艺专业毕业设计-年产30万吨甲醇生产工艺初步设计

化学工程与工艺专业毕业设计-年产30万吨甲醇生产工艺初步设计

海南大学

毕业设计

题目：年产30万吨甲醇生产工艺初步设计学号：***********

*名：***

年级：2006级

学院：材料与化工学院

系别：化工系

专业：化学工程与工艺

指导教师：张德拉徐树英

完成日期：2010年5月20日

摘要

甲醇是简单的饱和脂肪醇，分子式为CH3OH。它是重要的化工原料和清洁燃料，用途广泛，在国民经济中占有十分重要的地位。近些年，随着甲醇下游产品的开发及甲醇作为燃料的推广，甲醇的需求量大幅增长。因此，经过分析比较各种生产原料、合成工艺后，本设计采用焦炉煤气为原料年产30万吨甲醇，以满足国内需求。

设计遵循“技术先进、工艺成熟、经济合理、安全环保”等原则，在充分论证国内外各种先进生产方法、工艺流程和设备配置基础上，选用以原料气经“栲胶脱硫、干法脱硫、甲烷转化、催化合成、三塔精馏”工艺路线生产甲醇。设计的重点工艺流程设计论证，甲醇合成工段及三塔精馏工段的工艺计算及设备设计选型。主要设备合成塔选用Lurgi塔，常压精馏塔选用浮阀塔。此外，在设计中充分考虑环境保护和劳动安全的同时，以减少“三废”排放，加强“三废”治理，确保安全生产，消除并尽可能减少工厂生产对职工的伤害。

关键词：煤气脱硫转化合成精馏工艺设计

一．总论

1．概述

1.1甲醇的性质

甲醇是饱和醇系列中的代表，在常温常压下，纯甲醇是无色、不流动、易挥发、可燃的有毒液体，有类似于乙醇的性质。甲醇可与水、丙酮、醇类、酯类及卤代烷类等很多有机溶剂互溶，但不能与脂肪烃类化合物互溶。甲醇是最简单的饱和脂肪醇，具有脂肪醇的化学性能，其化学性很活泼，如氧化反应、氨化反应、酯化反应、羟基化反应、卤化反应、脱水反应、裂解反应等。其主要物理性质如下表：

表1-1 甲醇的主要物理性质[1]项目数值项目数值液体密度／

kg·m－3

793.1 临界常数

蒸汽密度／kg·m－31.43 临界温度

﹙T c﹚／℃

240

沸点／℃64.65 临界压力

﹙p c﹚／MPa

7.97

熔点／℃－

97.8 生成热／kJ·mol －1

闪点／℃气体﹙25℃﹚－

201.22 开杯法16.0 液体﹙25℃﹚－

238.73 闭杯法12.0 燃烧热／kJ·mol

－1

自燃点／℃气体764.09 在空气中473 液体726.16 在氧气中461 蒸发潜热

﹙64.7℃﹚／

kJ·mol－1

35.295

表面张力／mN·m－1 24.5 熔融热﹙－

97.1℃﹚／

kJ·mol－1

3.169

黏度／mPa·s 热导率／〔J／

﹙m·s·K﹚〕2.1×10

－3

液体黏度﹙20℃﹚0.5945 空气中最大允许

浓度／﹙g·m－

3﹚

0.05

蒸汽黏度﹙15℃﹚0.140 空气中爆炸极限

／%

临界体积

﹙V c﹚／

mL·mol－1

118 下限 6.0

临界压缩系数

﹙Z c﹚

0.224 上限36.5

1.2产品用途

甲醇是重要的一碳化工基础产品和有机化工原料，而且是重要的溶剂，广泛应用于有机合成、染料、医药、涂料和国防等工业，由甲醇出发可制取多种化工产品。目前甲醇深加工产品已达120种，我国以甲醇为原料的一次加工产品已经有近30种。甲醇还是一种很有前景的清洁能源，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；另外燃料级甲醇用于供热和发电，也可达到环保要求。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。

1.3甲醇在国民经济中的重要性

甲醇是由CO和H2合成的，主要生产原料为煤、焦碳、天然气、焦炉气、石油等。甲醇产品目前是全世界需求量巨大的重要基础化工产品和基本化工原料，同时也是新一代的能源燃料，其产量仅次于合成氨而居于第二大化工原料产品。甲醇在石油化学工业、医药工业、轻纺工业、生物化工以及能源、交通运输行业均有广泛用途，在国民经济中占有十分重要的地位。

1.4甲醇的市场需求

随着我国国民经济快速增长，甲醇作为基础化工原料的市场需求量还将大幅提高。此外由于我国是油气资源相对贫乏的国家，进口石油又受到国际石油市场的制约，从长远看，国家能源安全战略将甲醇及其衍生物作为替代液体燃料因该是必然的，动力燃料将成为本世纪甲醇用量最大的新领域，使国内市场需求强劲增长。

1.5焦炉气生产甲醇的方法

甲醇生产的原料大致有煤、石油、天然气和含H2、CO（或CO2）的工业废气等。本设计采用焦炉煤气生产甲醇，主要的工艺流程包括：焦炉气脱焦脱油、焦炉气脱硫、甲烷转化、甲醇合成、精馏精制。

2．设计的目的和意义

2.1设计的目的

（1）生产甲醇以满足日益增长的市场需求同时或得很好的经济收益。

（2）合理利用大量的剩余焦炉煤气减少环境压力。焦炉气传统的利用方法是经过脱焦油、萘、苯和H2S后作为民用燃料气，这样非但将宝贵的化工原料烧掉浪费了，而且还有CO2、SO2和NOx产生，照样污染环境。将焦炉气经净

化处理后用于合成甲醇可使资源得到有效利用更能够减少排放污染。

2.2设计的意义

（1）本工程以焦炉气制取甲醇，从根本上解决了焦炉气的去向问题，而且变废为宝。实现了对焦化富余焦炉气的综合利用，符合国家有关产业政策和行业规划以及环保要求。

（2）可以长远解决公司的生存问题，并且为当地提供更多的就业机会，促进区域经济的发展。

（3）做到了真正意义上的焦化行业向高附加值化工行业方向的转化。

（4）有利于国家能源产业结构的调整，保持国民经济的可持续发展。3．项目设计依据和原则

3.1设计依据

海南大学2010年毕业设计课题《年产30万吨甲醇生产工艺初步设计》任务书，见附件。

3.2设计原则

本课题遵循的设计原则和指导思想：

（1）按技术先进、成熟可靠、经济合理的原则对技术方案进行论证，以确定最佳方案；

（2）尽可能采用节能工艺和高效设备，充分发挥规模效应，降低能耗、物耗和生产成本，提高项目的经济效益和社会效益；

（3）主体工程与环境保护、劳动安全和工业卫生同时考虑，以减少“三废”排放，加强“三废”治理，确保安全生产，消除并尽可能较小工厂生产对化境的不良影响和对工厂职工以及周边地区居民健康的危害。

4．设计范围

本项目设计范围包括：

（1）生产方法确定、生产流程设计与论证

（2）工艺计算（包括物料衡算，热量衡算）

（3）各工段主要生产设备设计与选型

（4）生产车间设备配置与布置设计

（5）工厂选址及总平面布置设计