年产50万吨甲醇合成工艺初步设计
年产30万吨合成甲醇项目初步设计说明书
一、项目简介本项目是一座年产30万吨合成甲醇的化工项目，主要采用天然气和煤炭为原料，通过催化剂反应，将天然气和煤炭转化为合成气，再通过水蒸气重整和低温变换等工艺步骤，最终合成甲醇。
项目总投资估计为XX亿元。
二、工艺流程1.原料准备:本项目主要使用天然气和煤炭作为原料。
天然气经过除尘、除硫、除水等预处理后，与煤炭一起进入合成气制备单元。
2.合成气制备:合成气制备单元主要包括重整和变换两个步骤。
重整步骤将煤炭燃烧后的烟气与水蒸气进行混合，经过反应生成合成气；变换步骤利用催化剂将天然气进行催化反应，生成一氧化碳和氢气，与重整步骤产生的合成气混合。
3.合成甲醇:合成气进入合成甲醇装置，经过一系列反应和分离步骤，最终转化为甲醇产品。
其中的反应步骤主要包括催化剂反应和蒸汽重整等。
4.产品处理:甲醇产品经过分离、精制、脱水等处理步骤，最终得到合格的甲醇产品。
三、工艺特点1.本项目采用先进的一体化工艺，能够同时利用天然气和煤炭作为原料，提高资源利用效率。
2.本项目使用了先进的催化剂和反应装置，具有高效、低能耗、高选择性的特点。
3.本项目采用封闭生产工艺，能够降低环境污染，提高产品质量。
4.本项目设计了完善的废物处理装置，实现了废物的资源化利用，减少了对环境的影响。
五、经济效益分析1.本项目年产30万吨甲醇，主要销售给化工企业作为原材料。
根据市场调研和产品定价，预计年销售收入为XX亿元。
2.本项目投资估计为XX亿元，预计投资回收期为X年，静态投资回收率为X%。
3.本项目能够提供大量的就业机会，促进当地经济发展。
六、风险分析1.天然气和煤炭市场价格波动风险。
2.环保政策和法规调整风险。
3.技术创新和市场需求变化风险。
4.合作伙伴风险及市场竞争风险。
七、总结本项目的初步设计说明书详细介绍了年产30万吨合成甲醇的工艺流程、工艺特点、经济效益分析和风险分析等方面。
该项目将利用先进的工艺装置和催化剂，通过合成气制备和反应步骤，将天然气和煤炭转化为合成甲醇，可提供大量就业机会和促进当地经济发展。
年产30万吨甲醇工艺设计
甲醇是一种重要的有机化学品，广泛应用于化工、能源、医药、农药等领域。
设计年产30万吨甲醇的工艺需要充分考虑原料、设备、反应条件等多方面的因素。
下面将详细介绍年产30万吨甲醇的工艺设计。
首先，我们需要确定甲醇的生产原料。
甲醇的主要原料是合成气，它由一定比例的一氧化碳和氢气混合而成。
合成气的生产方式有多种，常用的有煤气化和天然气重整。
煤气化将煤炭在高温高压下转化为合成气，天然气重整则通过将天然气进行催化转化来得到合成气。
在选择原料时，需要综合考虑成本、供应稳定性和环境因素等因素。
其次，我们需要确定甲醇的合成反应。
甲醇的合成主要通过低温低压下的催化反应进行。
目前常用的合成甲醇催化剂有铜锌基催化剂和铝酸胶体催化剂。
催化剂的选择需要考虑反应速度、选择性和稳定性等因素。
确定了原料和反应条件之后，我们需要设计甲醇的工艺流程。
一般而言，甲醇的工艺流程包括合成气的制备、催化反应、分离纯化等步骤。
合成气的制备是整个工艺流程的核心环节之一、在煤气化过程中，需要将煤炭进行气化反应，产生合成气。
煤气化反应通常在高温高压下进行，需要合适的催化剂和气化剂。
气化产生的合成气含有大量的杂质，如硫化物、氮气和灰份等。
因此，还需要进行合适的净化处理，以提高合成气的质量。
催化反应是甲醇的合成过程，需要注意反应温度、压力和催化剂的选择。
一般而言，合成甲醇反应温度在200-300摄氏度之间，压力在一定范围内进行调节。
催化剂的选择和工艺条件的优化是提高甲醇合成效率和选择性的关键。
分离纯化是甲醇工艺流程中的重要环节。
合成气反应产生的甲醇需要进行分离和纯化处理，以除去杂质和提高产品纯度。
一般而言，甲醇通过蒸馏、吸附、结晶等分离过程进行纯化。
最后，进行工艺设计时还需要考虑能源消耗和废物处理。
甲醇的生产过程需要消耗大量的能源，需要选择节能的设备和优化工艺条件。
废物处理是环保的重要环节，需要合理处理反应废气和废水，以减少对环境的影响。
以上是年产30万吨甲醇工艺设计的简要介绍，设计过程中需要充分考虑原料、设备、反应条件、能源消耗和废物处理等多方面的因素。
年产50万吨PET生产车间的工艺设计
年产50万吨PET⽣产车间的⼯艺设计年产50万吨PET⽣产车间的⼯艺设计摘要本设计是年产50万吨聚对苯⼆甲酸⼄⼆醇酯（PET）车间合成⼯段初步设计。
本⽂对PET的研究，⽣产和应⽤进⾏了详细的概述，阐述了其在化学⼯业中的作⽤和地位。
并介绍了PET的制备⽅法和确定了PET的⽣产⼯艺。
在确定PET ⽣产⼯艺的基础上进⾏了物料衡算，设备选型和车间设计等过程。
⽂中还对供电、供⽔、采暖等⽅案进⾏了简单的阐述。
关键词：聚对苯⼆甲酸⼄⼆醇酯，PET，酯交换法，反应釜选型⽬录摘要..................................................... I 1.. (1)1.1聚对苯⼆甲酸⼄⼆醇酯（ＰＥＴ）的概述 (1)1.2聚酯⽣产技术进展 (1)1.3中国⽣产消费现状 (2)1.4 (3)1.5中国聚酯⼯业及与国外先进⽔平的差距 (4)2.聚对苯⼆甲酸⼄⼆醇酯（PET）的特性与应⽤ (6)2.1特性 (6)2.2应⽤ (9)2.3聚对苯⼆甲酸⼄⼆醇酯的改性品种 (10)2.3.1增强改性PET (10)2.3.2共混改性PET (10)2.3.3结晶改性PET (10)2.4聚对苯⼆甲酸⼄⼆醇酯的成型加⼯ (10)2.4.1PET的加⼯特性 (10)2.4.2 PET的加⼯⽅法 (11)3.PET制备⽅法的简介和选取 (12)3.1酯交换缩聚法 (12)3.2直接酯化缩聚法 (13)3.3环氧⼄烷法 (13)3.4 PET合成⽅法的选取 (14)4.物料衡算 (15)4.1酯交换阶段 (15)4.1.1第⼀酯交换器R101物料衡算 (15)4.1.2第⼆酯交换器R102物料衡算 (16)4.1.3第三酯交换器R102物料衡算 (16)4.1.4 BHET储槽物料衡算 (17)4.2缩聚阶段 (18)4.2.1第⼀聚合釜R201物料衡算 (18)4.2.2第⼆聚合釜R202物料衡算 (19)4.2.3第⼆聚合釜R203物料衡算 (19)4.3切粒包装 (19)5关键设备的选型 (20)5.1釜的选型 (20)5.2 其他设备的选型 (20)6.车间设备布置设计 (21)6.1车间设备布置的原则 (21)6.1.1车间设备布置的原则 (21)6.1.2 车间设备平⾯布置的原则 (21)6.1.3 车间设⽴⾯布置的原则 (22)6.2车间设备布置 (22)6.2.1车间设备平⾯布置 (22)6.2.2车间设备⽴⾯布置 (22)7. 公⽤⼯程 (23)7.1供⽔ (23)7.2供电 (23)7.3供暖 (23)7.4 通风 (23)参考⽂献 (24)致谢 (25)1.1.1聚对苯⼆甲酸⼄⼆醇酯（ＰＥＴ）的概述聚对苯⼆甲酸⼄⼆醇酯 (PET)为聚对苯⼆甲酸和⼄⼆醇直接酯化法或聚对苯⼆甲酸⼆甲酯与⼄⼆醇酯交换法制成的聚合物，俗称涤纶，英⽂名称Polyethyleneterephthalate，简称PET或PETP。
毕业设计说明书-甲醇生产
110kt/a粗甲醇合成、精馏工段工艺设计初步设计阶段摘要本次毕业设计项目为甲醇生产，设计阶段为初步设计，设计内容包括选择设计方案、化工工艺计算、绘图和撰写毕业设计说明书，其中绘图包括甲醇合成、精馏工段物料流程图，甲醇合成工段工艺管道及仪表流程图，粗甲醇精馏工段工艺管道及仪表流程图，甲醇合成工段设备平面布置图，粗甲醇精馏工段设备平面布置图。
化工工艺计算包括合成工段物料衡算和热量衡算，精馏工段物料衡算和热量衡算。
本次设计中采用的甲醇生产方法为天然气制甲醇，使用的是三塔精馏装置。
甲醇是一种重要的有机化工原料，还是一种优良燃料可作能源，甲醇和汽油或其它物质可混合成各种不同用途的工业用或民用的新型燃料。
国内每年进口大量甲醇来满足市场需求，市场价格趋向国际市场化。
近年来，甲醇需求量增加，部份甲醇厂又因为种种原因停产或减产，因此不能满足国内市场的需求。
本次设计的实际意义在于设计出更好的甲醇生产方案，能够投入到生产中，保证生产出更优质量的甲醇，效率更高的甲醇生产装置，以解决供不应求的问题。
关键词：甲醇，合成，精馏，工艺计算110kt / a Crude methanol synthesis, distillation process designpreliminary design stageAuthor:Wang fangTutor:Zhang xian mingAbstractThis graduation project design for methanol production, design stage is the initial design, design elements include the selection of design schemes, chemical process calculation, drawing and writing the graduation design instruction, wherein the drawing, including synthesis of methanol distillation section material flow chart, the methanol synthesis process piping and instrument diagram, the crude methanol distillation process piping and instrument diagram map, methanol synthesis process equipment layout , the crude methanol distillation process equipment layout . Chemical process synthesis process including material balance and heat balance, distillation section material balance and heat balance. This design uses methanol production method for the production of methanol from natural gas, using a three-tower rectification device.Methanol is an important organic chemical raw materials, or an excellent fuel for energy, methanol and gasoline or other substances can be mixed into a variety of different uses of industrial or civil fuel. The annual import large quantities of methanol to meet market demand, the market trend of price of international market. In recent years, increased demand for methanol, methanol plant and in part because of various reasons production or output, thus can not meet the needs of the domestic market. The design of practical significance in designing better methanol production plan, can put into production, ensure the production of better quality and higher efficiency of methanol, methanol production device, in order to solve the problem of short supply.Key words: methanol, synthesis, distillation, process calculation目录1总论 (1)1.1概述 (5)1.1.1甲醇的物化性质 (5)1.1.2甲醇用途 (5)1.1.3甲醇生产方法及特点 (6)1.2甲醇在国内的发展的现状 (6)1.2.1甲醇在国内的市场需求及生产情况 (6)1.2.2甲醇现在的生产试验情况 (7)1.3设计任务的依据 (8)1.4设计产品所需的主要设备 (9)1.5甲醇生产中有害物质排放及处理 (9)2甲醇生产方案确定 (11)2.1甲醇生产方法简介 (11)2.2天然气制甲醇生产工艺简介 (11)3甲醇生产流程简述 (13)3.1合成工艺流程简述 (13)3.2精馏工艺流程简述 (13)4工艺计算 (15)4.1甲醇合成工段物料平衡计算 (15)4.1.1初始条件 (16)4.1.2物料平衡的基本关系式 (18)4.1.3系统中不同气体组成的确定 (22)4.2甲醇合成工段热量平衡计算 (335)4.2.2甲醇水冷器的热量平衡计算 (373)4.3粗甲醇精馏工段物料平衡计算 (36)4.3.1预塔的物料平衡 (37)4.3.2加压塔物料平衡计算 (342)4.3.3常压塔物料平衡计算 (44)4.4粗甲醇精馏工段热量平衡计算 (46)4.4.1预塔全塔热平衡计算 (47)4.4.2预塔精馏段热量平衡计算 (49)4.4.3预塔提馏段热量平衡计算 (46)4.4.4加压塔全塔热平衡计算 (50)4.4.5加压塔精馏段热量平衡计算 (51)4.4.6加压塔提馏段热量平衡计算 (52)4.4.7常压塔全塔热平衡计算 (52)4.4.8常压塔精馏段热量平衡计算 (54)4.4.9常压塔提馏段热量平衡计算 (54)5主要设备介绍 (56)6原材料消耗量 (54)7设备布置论述 (55)7.1 设备布置的原则 (55)7.2甲醇合成、精馏工段设备布置 (57)7.2.1 塔设备的布置 (57)7.2.2 换热器的布置 (57)7.2.3 泵的布置 (58)8环境保护与安全措施 (59)8.1甲醇具有毒性 (59)8.2甲醇的运输风险 (59)8.3化工三废处理 (60)9设计体会和收获 (61)致谢 (62)参考文献 (63)1总论1.1概述甲醇是一种重要的有机化工原料，主要用于生产甲醛。
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。
【免费下载】年产30万吨煤制甲醇合成工段初步设计
目录第1章概述 (4)1.1甲醇性质 (4)1.2甲醇用途 (4)1.3甲醇生产工艺的发 (4)1. 4甲醇生产原料 (5)第2章工艺流程设计 (6)2.1合成甲醇工艺的选择 (6)2.1.1甲醇合成塔的选择 (6)2.1.2催化剂的选用 (6)2.1.3合成工序工艺操作条件的确定与论证 (8)第3章工艺流程 (10)3.1甲醇合成工艺流程 (10)第4章工艺计算 (12)4.1物料衡算 (12)4.1.1合成工段 (13)4.2能量衡算 (18)4.2.1煤发电量 (18)4.2.2合成工段 (18)第5章主要设备的计算和选型 (22)5.1甲醇合成塔的设计 (22)5.2水冷器的工艺设计 (25)5.3循环压缩机的选型 (28)5.4气化炉的选型 (28)5.5甲醇合成厂的主要设备一览表 (28)第6章合成车间设计 (29)6.1厂房的整体布置设计 (29)6.2合成车间设备布置的设计 (29)第7章设计结果评价 (30)参考文献 (31)致谢 (32)第1章概述1.1甲醇性质甲醇俗称木醇、木精，英文名为methanol，分子式CH3OH。
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32.04，相对密度0.7914(d420)，蒸气相对密度1.11(空气=1)，熔点-97.8℃，沸点64.7℃，闪点（开杯）16℃，自燃点473℃，折射率(20℃)1.3287，表面张力（25℃）45.05mN/m，蒸气压（20℃）12.265kPa，粘度（20℃）0.5945mPa•s。
能与水、乙醇、乙醚、苯、酮类和大多数其他有机溶剂混溶。
蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限6.0％～36.5﹪（体积比）。
化学性质较活泼，能发生氧化、酯化、羰基化等化学反应。
1.2甲醇用途甲醇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。
甲醇主要用于生产甲醛，消耗量要占到甲醇总产量的一半，甲醛则是生产各种合成树脂不可少的原料。
年产60万吨甲醇制烯烃初步设计
年产60万吨甲醇制烯烃项目工艺流程初步设计摘要在富煤少油的国情下，我国的基础化工原料不可能一直用油来制备。
新途径甲醇制烯烃技术找到了煤代替石油的一个方向，而现在国内技术已相当成熟。
今就对比国内外各个工艺，找到适合的工艺路线，画出PDF图；用Aspen Plus 对工艺流程进行模拟；在用得到的数据进行设备选型画出设备条件图；对厂区，车间进行布置，画出厂区布置图、车间平立面图；最后对环境与经济做出评价与概算。
关键词：甲醇制烯烃；甲醇；烯烃；初步设计；Preliminary design of the process flow of anannual output of 600,000 tons of methanol toolefinsAbstract：Under the national conditions of rich coal and less oil, China's basic chemical raw materials cannot always be prepared with oil. The new approach to methanol to olefin technology has found a direction in which coal replaces oil, and domestic technology is now quite mature. Now compare the various processes at home and abroad, find the appropriate process route, draw a PDF picture; simulate the process flow with Aspen Plus; use the obtained data to select the equipment condition drawing; select the plant area, workshop, Draw the layout of the factory area, the plan of the workshop, and finally evaluate and estimate the environment and economy.Key word：Methanol to olefin; methanol; olefin; preliminary design;目录年产60万吨甲醇制烯烃项目工艺流程初步设计 (1)摘要 (1)第一章前言 (3)1.1 乙烯、丙烯的用途 (4)1.1.1 乙烯的用途 (4)1.2 乙烯、丙烯的国内外市场供需情况 (5)1.3 主要方法 (7)1.4 课题研究的目的，意义和内容 (8)第二章工艺方案选择 (9)2.1 概述 (9)2.2 煤基甲醇制烯烃工艺对比 (9)2.2.1 MTO反应工艺对比 (9)2.2.2 MTP工艺对比 (11)2.4 工艺流程简述 (13)第三章工艺流程模拟 (14)3.1 工艺流程叙述与模拟 (14)3.1.1 反应工段 (14)3.1.2 预反应工段 (16)3.2.3后续分类工段模拟 (18)3.2.4裂化回收工段 (19)第四章物料衡算 (20)4.1概述 (20)4.2 物料衡算的目的 (21)4.3 物料衡算的方法 (21)4.4 物料衡算的任务 (21)4.5 系统物料衡算 (21)第五章热量衡算 (22)5.1 概述 (22)5.2热量衡算的方法 (22)5.3 热量衡算的任务 (22)5.4 系统热量衡算 (23)第六章设备选型 (23)6.1 反应器设计 (23)6.1.1 反应再生工段反应器 (23)6.1.2预分离工段加氢反应器 (25)6.2 分离器设计 (26)第七章总图与车间布置 (27)7.1 总图布置 (27)7.2 车间布置 (28)第八章环境保护 (29)8.1 概述 (29)8.2 各个工段污染物 (29)8.2.1 废水处理 (29)8.2.2 废气处理 (29)8.2.3 废渣处理 (30)第九章项目概算 (30)9.1 工程概括 (30)9.2 项目总投资概算 (30)结论 (31)致谢 ......................................................................................................................... 错误!未定义书签。
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60万吨煤制甲醇初步工艺设计
煤制甲醇是一种将煤转化为甲醇的生产方式。
首先，我们需要进行初步工艺设计，以确定每年产量为60万吨煤制甲醇的生产方案。
下面是一个设计概述，其中包括从原料煤到成品甲醇的整个生产过程。
1.原料煤准备煤炭是煤制甲醇生产的主要原料，因此需要对原料煤进行预处理。
这包括煤的粉碎和煤的干燥。
经过这些处理，煤炭的颗粒大小和含水率将达到制造甲醇所需的标准。
2.煤气化经过原料煤准备后，将煤炭进行气化。
煤气化是将煤转化为气体燃料的一种产能方式。
通过高温和高压反应，煤与水蒸气和氧气发生化学反应，产生一氧化碳和氢气。
这些气体是后续步骤中甲醇合成的重要原料。
3.气体净化煤气是含有很多有害物质的混合气体，包括硫化物、氮氧化物、氮化物等。
在气体净化步骤中，通过一系列的处理，这些有害物质将被去除或转化为无害的物质。
气体净化通常包括吸附、吸收、催化和过滤等工艺。
4.合成气净化与气体净化类似，合成气也需要进行净化处理。
合成气主要由一氧化碳和氢气组成，因此需要去除其中的杂质。
合成气净化通常包括加压、冷却、分离和吸附等步骤。
5.甲醇合成经过气体净化后，一氧化碳和氢气被送入甲醇合成反应器中。
在甲醇合成反应器中，通过一系列催化反应，一氧化碳和氢气发生化学反应，产生甲醇。
这个过程通常是在高温和高压下进行的。
6.甲醇精制在甲醇合成后，产生的甲醇含有一定量的杂质，如水分、重质烃和酸等。
在甲醇精制过程中，这些杂质将通过蒸馏、吸附、萃取等步骤被去除。
最终得到的是高纯度的甲醇产品。
7.甲醇储存和出口在甲醇精制后，将产生的甲醇储存于储罐中，并进行包装和标记。
根据客户需求，可以选择将甲醇产品出口到国内或国际市场。
需要指出的是，以上只是一个初步工艺设计的概述，具体的工艺细节将根据实际情况进行优化和调整。
同时，在生产过程中需要考虑的因素还包括环境保护、能源消耗和安全生产等方面。
因此，在具体的工艺设计中，需要进行细致的分析和评估，以确保生产过程的可行性和经济性。
以上是一个大致的初步工艺设计，简要介绍了从原料煤到成品甲醇的生产过程。
(整理)年产5万吨甲醇合成工段工艺设计
年产15万吨甲醇合成工段工艺设计Process Design of 150 kt/a Methanol Synthesis Section目录摘要 ........................................................................................................... (I)Abstract..................................................................................................................... I I 引言 (1)第1章概述 (2)1.1甲醇的概述 (2)1.1.1理化性质 (2)1.1.2制法 (2)1.1.3用途 (2)1.1.4健康危害 (3)1.1.5市场分析 (3)1.2焦炉煤气 (3)1.2.1概述 (3)1.2.2构成 (4)1.2.3特点 (4)1.3甲醇的生产方法 (4)1.4焦炉煤气制甲醇的发展前景 (5)第2章甲醇的合成 (6)2.1甲醇合成的基本原理 (6)2.2.1温度 (7)2.2.2压力 (8)2.2.3原料气组成 (8)2.2.4空间速率 (9)2.3甲醇合成的工艺流程 (9)2.4甲醇合成反应器 (10)2.4.1工艺对甲醇合成反应器的要求 (10)2.4.2合成反应器的结构和材质 (11)2.4.3反应器的材质 (13)第3章物料衡算 (14)3.1物料衡算 (14)3.2能量衡算 (16)第4章甲醇合成塔的工艺计算 (23)4.1传热面积及催化剂用量 (23)4.1.1传热面积 (23)4.1.2催化剂用量 (23)4.2换热管的选用及排列 (23)4.2.1管子的选用 (23)4.2.2管子的排列 (23)4.3壳体和封头的计算 (23)4.3.1壳体直径 (23)4.3.2壳体厚度 (23)4.3.3封头的确定 (24)4.4管子拉脱力的计算 (24)4.5管板、折流板的确定 (25)4.5.1管板 (25)4.5.2折流板 (25)4.6支座的设计 (25)结论 (27)致谢 ........................................................................................ 错误!未定义书签。
年产55万吨粗甲醇合成精馏毕业设计
甲醇合成塔的设计(最新整理)
规格（mm） δ=46(包括冲压减薄量)
δ=42 δ=60+5
φ38X2 δ=90+7
1
补强管锻件 法兰锻件
20MnMoⅢ 20MnMoⅢ
4.3 筒体与管板的焊接结构的设计 根据甲醇合成塔工作程序，在操作反应前
先要将催化剂颗粒装填在每根换热管内，催化剂 需要定期更换，从操作工艺条件上讲管，箱筒体与 管板之间采用法兰连接比较合理，但是由于其 直径较大，如果采用法兰连接将存在以下不利 因素：1）大直径法兰的密封性较难保证，若操作 失误易造成严重泄漏且，大直径法兰的成本造价2；高） 大直径法兰的密封垫片加工困难。为了防止设备 工作过程中的密封泄漏，减少法兰力矩对管板的 影响，降低制造成本，采用不兼做法兰的管板 结构最为合理。 4.4 在设计时将管箱封头处开设人孔并适当增 大管箱空间结构形式, 为了方便安装维修人员进入合成塔内进行催化剂的装填和对 合成塔的检查与维修，同时也节省了设备制造费用。 4.5 为使壳程进入时均匀且稳定地分布，脱盐水入口采用了环形管路和圆扁管入口设 计；同时，在反应管的指定位置上设置安装了防膜弹性挡圈以破坏沸腾液膜，提高传 热膜系数以利于传热。 4.6 反应管与管板的连接结构设计
高不会很高。
6.结束语 甲醇合成塔自设备投产后，运行情况一直良好，说明其选材、设计强度和结构完
全满足产品的工艺要求和生产能力，为同类产品设计提供了参考经验。
参考文献
1 GB150-1998 《钢制压力容器》国家技术监督局 1998-03-20 发布 2 GB151-1999 《管壳式换热器》国家技术监督局 中国标准出版社
头合成气入口处设置气体分布器，在管板的上部装填一层 200mm 高的绝热层催化剂， 绝热层催化剂上部填装耐火球φ8mm。下管板下面装填耐火球φ25mm。
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30万吨煤制甲醇合成工段初步设计
目录第1章概述 (1)1.1甲醇性质 (1)1.2甲醇用途 (2)1.3甲醇生产工艺的发 (2)1. 4甲醇生产原料 (3)第2章工艺流程设计 (3)2.1合成甲醇工艺的选择 (4)2.1.1甲醇合成塔的选择 (4)2.1.2催化剂的选用 (4)2.1.3合成工序工艺操作条件的确定与论证 (6)第3章工艺流程 (7)3.1甲醇合成工艺流程 (7)第4章工艺计算 (8)4.1物料衡算 (8)4.1.1合成工段 (9)4.2能量衡算....................................................................................................................... 错误!未定义书签。
4.2.1煤发电量............................................................................................................ 错误!未定义书签。
4.2.2合成工段............................................................................................................ 错误!未定义书签。
第5章主要设备的计算和选型............................................................................................... 错误!未定义书签。
5.1甲醇合成塔的设计....................................................................................................... 错误!未定义书签。
年产50万吨甲醇合成工艺初步设计
年产50万吨甲醇合成工艺初步设计摘要本设计重点讨论了合成方案的选择，首先介绍了国内外甲醇工业的现状、甲醇原料的来源和甲醇本身的性质及用途。
其次介绍了合成甲醇的基本原理以、影响合成甲醇的因素、甲醇合成反应速率的影响。
在合成方案里面主要介绍了原料路线、不同原料制甲醇的方法、合成甲醇的三种方法、生产规模的选择、改善生产技术来进行节能降耗、引进国外先进的控制技术，进一步提高控制水平，来发展我国甲醇工业及简易的流程图。
在工艺条件中，主要介绍了温度、压力、氢与一氧化碳的比例和空间速度。
主要设备冷激式绝热反应器和列管式等温反应器介绍。
最后进行了简单的物料衡算。
关键词:甲醇，合成塔一、综述(一)国内外甲醇工业现状甲醇是重要的化工原料，应用广泛，主要用于生产甲醛，其消耗量约占甲醇总量的30%～40%;其次作为甲基化剂，生产甲胺、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基叔丁基醚、对苯二甲酸二甲酯;甲醇羰基化可生产醋酸、酸酐、甲酸甲酯、碳酸二甲酯等。
其次，甲醇低压羰基化生产醋酸，近年来发展很快。
随着碳化工的发展，由甲醇出发合成乙二醇、乙醛、乙醇等工艺正在日益受到重视。
国内甲醇装置规模普遍较小，且多采用煤头路线，以煤为原料的约占到78%;单位产能投资高，约为国外大型甲醇装置投资的2倍，导致财务费用和折旧费用高，这些都会影响成本。
据了解，我国有近200家甲醇生产企业，但其中10万吨/年以上的装置却只占20%，最大的甲醇生产装置产能也就是60万吨/年，其余80%都是10万吨/年以下的装置。
根据这样的装置格局，业内普遍估计，目前我国甲醇生产成本大约在1400,1800元/吨(约200美元/吨)，一旦出现市场供过于求的局面，国内甲醇价格有可能要下跌到约2000元/吨，甚至更低。
这对产能规模小，单位产能投资较高的国内大部分甲醇生产企业来讲会加剧增。
而以中东和中南美洲为代表的国外甲醇装置普遍规模较大。
目前国际上最大规模的甲醇装置产能以达到170万吨/年。
年产50万吨煤制甲醇生产的工艺设计
年产50万吨煤制甲醇生产的工艺设计目录1 前言 .............................................................. 错误!未定义书签。
1.1 合成甲醇的发展历程.......................................... 错误!未定义书签。
1.2 合成甲醇的重要性............................................ 错误!未定义书签。
1.3 国内外甲醇的生产和供需概况.................................. 错误!未定义书签。
1.3.1 国外甲醇的生产和供需概况.............................. 错误!未定义书签。
1.3.2 国内甲醇的生产和供需概况.............................. 错误!未定义书签。
1.4 甲醇的生产方法.............................................. 错误!未定义书签。
1.5 甲醇的生产规模.............................................. 错误!未定义书签。
1.6 粗甲醇的精制原理 (7)1.6.1 粗甲醇的组成 (7)1.6.2 粗甲醇中杂质的分类 (8)1.6.3 精甲醇的质量标准 (9)1.7 几种典型的甲醇精制工艺流程 (10)2 甲醇合成催化剂及合成工艺选择 (13)2.1 催化剂选择 (13)2.2 反应温度 (13)2.3 反应压力 (13)2.4 气体组成 (14)2.5 空速 (14)3 原料气的制取工艺 (15)3.1 煤的选用 (15)3.2 气化工艺 (16)3.3 原料气的变换 (17)3.4 脱硫脱碳工艺 (19)3.5 合成工艺流程 (21)3.6 精馏方案选择 (21)4 物料衡算 (22)4.1 合成过程的反应方程 (22)4.2 合成塔物料衡算 (22)4.3 合成反应中各气体消耗和生产量 (24)4.4 新鲜气和驰放气量的确定 (25)4.5 循环气气量的确定 (26)4.6 入塔气和出塔气组成 (26)4.7 甲醇分离器出口气体组成 (28)4.8 贮罐气组成 (29)5 热量衡算 (30)5.1 合成塔热量衡算相关计算式 (30)5.1.1 合成塔入塔热量计算 (30)5.1.2 合成塔的反应热 (31)5.1.3 合成塔出塔热量计算 (31)5.2 合成塔热量损失 (32)5.3 蒸汽吸收的热量 (32)5.4 合成气换热器的热量衡算 (33)5.4.1 合成气入换热器的热量 (33)5.4.2 合成气出换热器的热量 (33)5.5 换热器的热量衡算 (33)5.5.1 入换热器的出合成塔气热量 (33)5.5.2 出换热器的出合成塔气热量 (33)5.6 水冷器的热量衡算 (34)5.6.1 入水冷器的热量 (34)5.6.2 出水冷器的热量 (34)5.6.3 冷却水的用量 (35)5.7 甲醇分离器的热量衡算 (35)6 合成工段的设备选型 (35)6.1 催化剂的使用量 (35)6.2 合成塔的设计 (35)6.2.1 换热面积的确定 (35)6.2.2 换热管数的确定 (36)6.2.3 合成塔直径 (36)6.2.4 合成塔的壁厚设计 (36)6.2.5 壳体设计液压强度校核 (37)6.2.6 合成塔封头设计 (37)6.2.7 折流板和管板的选择及设计 (38)6.2.8 支座 (38)6.3 合成气进塔换热器的选型 (38)6.4 水冷器的选型 (41)6.5 汽包的选型 (42)6.6 加热器的选型 (42)6.7 分离器的设计 (43)6.8 合成气压缩机选型 (43)6.9 出塔气离心泵 (44)6.10 冷却水离心泵 (44)6.11 粗产品泵 (44)7 甲醇精馏工段的设计 (45)7.1 预精馏塔的设计 (45)7.1.1 进料组成 (45)7.1.2 加碱量的计算 (45)7.1.3 清晰分割法取出二甲醚 (46)7.1.4 预精馏塔塔釜温度计算 (47)7.1.5 理论板数的计算 (47)7.2 加压精馏塔设计 (48)7.2.1 清晰分割法分离物系 (48)7.2.2 塔顶、进料、塔釜温度计算 (49)7.2.3 回流比及理论板数计算 (50)7.3 加压精馏塔工艺尺寸设计 (51)7.3.1 平均摩尔质量、密度、表面张力计算 (51)7.3.2 精馏段塔径设计 (52)7.3.3 提馏段塔径设计 (53)7.3.4 塔板工艺尺寸计算 (54)7.3.5 热量衡算 (56)7.4 常压精馏塔设计 (58)7.4.1 清晰分割法分离物系 (58)7.4.2 塔顶、进料、塔釜温度计算 (59)7.4.3 回流比及理论板数计算 (60)7.5 常压精馏塔工艺尺寸设计 (61)7.5.1 平均摩尔质量、密度、表面张力计算 (61)7.5.2 精馏段塔径设计 (63)7.5.3 提馏段塔径设计 (63)7.5.4 精馏段塔板工艺尺寸计算 (64)7.5.5 精馏段塔板负荷性能图 (66)7.5.6 提馏段塔板工艺尺寸计算 (69)7.5.7 提馏段塔板负荷性能图 (71)7.6 热量衡算 (73)8 安全技术与环境保护................................................. 错误!未定义书签。
五十万吨天然气制甲醇工艺流程
五十万吨天然气制甲醇工艺流程Title:五十万吨天然气制甲醇工艺流程Title: A Process Flow of Producing 5 Million Tons of Methanol from Natural GasIntroduction:The conversion of natural gas into methanol is a significant industrial process that offers a versatile and efficient method of utilizing this abundant energy source.This document outlines the process flow for producing 5 million tons of methanol from natural gas, highlighting the key steps and considerations involved.简介：将天然气转化为甲醇是一种重要的工业过程，它为利用这种丰富的能源提供了一种灵活且高效的方法。
本文概述了从天然气生产500万吨甲醇的工艺流程，突出了涉及的关键步骤和考虑因素。
Step 1: Feedstock PreparationIn the first step of the process, the natural gas feedstock is prepared for conversion.This involves removing impurities such as sulfur compounds and moisture to ensure the quality of the final product.步骤1：原料准备在工艺的第一步中，需要对天然气原料进行准备，以进行转化。
这包括去除硫化物等杂质和水分，以确保最终产品的质量。
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年产50万吨甲醇合成工艺初步设计
摘要
本设计重点讨论了合成方案的选择，首先介绍了国内外甲醇工业的现状、甲醇原料的来源和甲醇本身的性质及用途。
其次介绍了合成甲醇的基本原理以、影响合成甲醇的因素、甲醇合成反应速率的影响。
在合成方案里面主要介绍了原料路线、不同原料制甲醇的方法、合成甲醇的三种方法、生产规模的选择、改善生产技术来进行节能降耗、引进国外先进的控制技术，进一步提高控制水平，来发展我国甲醇工业及简易的流程图。
在工艺条件中，主要介绍了温度、压力、氢与一氧化碳的比例和空间速度。
主要设备冷激式绝热反应器和列管式等温反应器介绍。
最后进行了简单的物料衡算。
关键词:甲醇，合成塔
一、综述
(一)国内外甲醇工业现状
甲醇是重要的化工原料，应用广泛，主要用于生产甲醛，其消耗量约占甲醇总量的30%～40%;其次作为甲基化剂，生产甲胺、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基叔丁基醚、对苯二甲酸二甲酯;甲醇羰基化可生产醋酸、酸酐、甲酸甲酯、碳酸二甲酯等。
其次，甲醇低压羰基化生产醋酸，近年来发展很快。
随着碳化工的发展，由甲醇出发合成乙二醇、乙醛、乙醇等工艺正在日益受到重视。
国内甲醇装置规模普遍较小，且多采用煤头路线，以煤为原料的约占到78%;单位产能投资高，约为国外大型甲醇装置投资的2倍，导致财务费用和折旧费用高，这些都会影响成本。
据了解，我国有近200家甲醇生产企业，但其中10万吨/年以上的装置却只占20%，最大的甲醇生产装置产能也就是60万吨/年，其余80%都是10万吨/年以下的装置。
根据这样的装置格局，业内普遍估计，目前我国甲醇生产成本大约在1400,1800元/吨(约200美元/吨)，一旦出现市场供过于求的局面，国内甲醇价格有可能要下跌到约2000元/吨，甚至更低。
这对产能规模小，单位产能投资较高的国内大部分甲醇生产企业来讲会加剧增。
而以中东和中南美洲为代表的国外甲醇装置普遍规模较大。
目前国际上最大规模的甲醇装置产能以达到170万吨/年。
2008年4月底，沙特甲醇公司170万吨/年的巨型甲醇装置在阿尔朱拜勒投产，使得
该公司5套大型甲醇装置的总产能投资大幅下降，成本竞争力大为增强。
据石油和化工规划院分析，目前国外天然气产地在建的大型甲醇生产装置成本只有60～80美元/吨。
不仅如此，国外大型甲醇装置多以天然气为原料，采用天然气两端转化技术，包括德国鲁奇公司，丹麦托普索公司，英国卜内门化工公司和日本三菱公司等企业的技术。
相对煤基甲醇技术，天然气转化技术成熟可靠，转化规模受甲醇规模影响较小，装置紧凑，占地面积小。
尽管近年来国际市场天然气价格也在上涨。
但国外甲醇生产企业依靠长期供应协议将价格影响因素将至最低。
而我国大部分甲醇生产以煤为原料，气化装置规模有限和占地面积大的先天缺陷制约着甲醇生产装置向大型化发展。
同时近年来煤炭价格的大幅度上涨对本来还具有一定成本优势的煤基甲醇生产较大影响，再加上煤基甲醇大多建在西部地区，运输费用较高。
种种因素进一步削弱了煤基甲醇的价格竞争力。
国外大型甲醇装置集中投产后，传统的销售渠道无法消化聚然增多的甲醇。
2010年之前，国外甲醇以低价冲击中国市场几无悬念。
甲醇合成工段设计基础数据
1.原料气组成
2.粗甲醇组成
3.粗甲醇中合成气溶解情况表
4.合成工艺条件
合成方法及工艺条件自行选择，工艺要体现绿色、环保、先进，并具有一定的经济性。
公用工程：
（1）热剂用蒸汽：根据生产需要选用不同压力级别的蒸汽
（2）冷剂用循环冷却水：上水温度可取25℃。
二、甲醇合成的基本原理
(一)反应原理
1. 主反应
CO+2H2=CH3OH
2 副反应
2CO+3H2=(CH3)2O+H2O
CO+3H2=H2O+CH4
4CO+8H2=C4H9OH+3H2O
CO2+H2=CO+H2O
三、生产方案的选择
甲醇的生产技术发展很快，近年来以碳的氧化物与氢合成甲醇的方法在原料路线、工艺技术、节能降耗、生产规模、过程控制与优化等方面都有新的突破与进。
(一)原料路线
世纪50年代，甲醇生产所用的原料主要有煤、焦炭、焦炉气。
到20世纪60年代天然气逐渐成为制造甲醇的主要原料，因为它简化了流程、便于输送、降低了成本。
从甲醇生产的实际情况核算采用天然气为原料要比采用煤为原料投资降低35%，成本降低50%。
目前甲醇生产的路线大致有煤、石油、天然气和H2、CO(或CO2)的工业废气。
20国际上甲醇总产量中约有70%左右是以天然气为原料的。
另外使用烃类加工副产气(乙炔尾气或乙烯裂解废气)则经济效果更显著，但数量有限，使其使用受到限制。
一、工艺流程配置原则
受化学平衡的限制，通过甲醇合成反应器的气体中CO、CO2与氢不可能全部合成甲醇，合成塔出口气体中甲醇摩尔分率仅为3％～6％左右（单程转化率低），未反应的气体必须循环。
图1-1甲醇合成工艺流程框图
图1-2甲醇合成工艺流程示意图
粗甲醇中除了含甲醇外，还含有两大类杂质。
一类是溶于其中气体和易挥发的轻组分，如:气体、一氧化碳、二氧化碳、二甲醚、乙醛、丙酮、甲酸甲酯和羰基铁等;另一类是难挥发的重组分，如:乙醇、高级醇、水等，可用两个精馏塔给予精馏。
粗甲醇首先进入脱除轻组分塔，塔顶分出轻组分，经冷凝后回收其中所含甲醇，不凝气被放空。
此塔一般为板式塔，约为40,50块塔板。
塔底液相进入甲醇精馏塔，塔顶采出产品甲醇，重组分乙醇、高级醇等杂醇油在塔的加料板下6,14块板处侧线气相采出，水由塔釜分出，经回收余热后送废水处理。
甲醇精馏塔为60,70块塔板。
由于低压法合成的甲醇杂质含量少，净化比较容易，利用双塔精制流程，便可以获得纯度(质量分数)高达99.85%的精制产品甲醇。
二、物料衡算
1. 主反应
CO+2H2=CH3OH
2 副反应
2CO+3H2=(CH3)2O+H2O
CO+3H2=H2O+CH4
4CO+8H2=C4H9OH+3H2O
CO2+H2=CO+H2O
按反应CO计算，甲醇的产率86.75%，甲烷的产率0.27%，丁醇的产率0.011%，乙二醚的产率为0.12%，水的产率8.72%，其他成分4.129%
年工作时按照8000h计。
500000t×1000kg/8000h=62500kg/h
产物甲醇的
=62500kg/95.95%=62468.5kg/h/32g/mol=1952.1kmol/h 主反应一氧化碳的量=1952.1kmol/h
主反应氢气的量=1952.1mol/h×4kg/kmol=3904kmol/h
原料一氧化碳加入量=2505.57kmol/h=70155.96kg/h
原料氢气加入量=5846.334kmol/h=11692.66kg/h
原料氢气中含氮量=157.26kmol/h=4403.28kg/h
生成甲烷的量=131.0375kmol/h=2096.6kg/h
出料总量：
1kg原料气组质量:11.768kg/kmol 原料气组成：
三． 能量衡算
3.1 热量衡算相关计算公式
热平衡方程式为：4321Q Q Q Q Q r ++=+∑∑∑∑ 式中： 1Q ·····入塔气各气体组分热量 h kJ /
r Q ·····合成反应和副反应的反应热 h kJ /
2Q ·····出塔气各气体组分热量 h kJ / 3Q ·····合成塔热损失 h kJ /
4Q ·····蒸汽吸收的热量 h kJ /
3.2合成塔入塔热量计算
查手册得在498.15K ，5.2Mpa 下各组分气体的定压热容如下表所示：
表组分气体定压热容
由i pi i G C Q ⨯=得入塔气各组分的热量：
各组分带进合成器的热量
则每小时入塔热量：
1Q=170206.69+76578.16+11988.79+4753.06+5522.21×498.15 -269048.8809×498.15=134026714.52KJ/h
3.2 合成塔的反应热
则合成塔每小时生成的反应热：
r Q=190783.62+143.898+54.105+15160.018-107460.256=98681 285kJ/h
3.3合成塔出塔热量计算
各组分带出合成塔的热量
则每小时出塔热量：
2Q=(141055.43+9915.85+1950.96+28267.89+770.73+6451.099 +406.478+279.27+45.7245+7726.8672)×528.15k=104505198.25 84kJ/h。