年产30万吨粗甲醇精馏工段的设计毕业论文

年产30万吨粗甲醇精馏工段的设计毕业论文目录第1章总论 (1)1.1 概述 (1)1.1.1意义及作用 (1)1.1.2 国外现状 (1)1.1.3 产品性质与特点 (4)1.1.4 产品的生产方法概述 (5)1.2 设计依据 (5)1.3 设计规模 (6)1.4 原料及产品规格 (6)1.4.1 主要原料规格及技术指标 (6)1.4.2 产品规格 (6)第2章设计方案 (8)2.1 工艺原理 (8)2.2甲醇精馏工艺论证 (8)2.2.1精馏工艺和精馏塔的选择 (8)2.2.2单塔精馏工艺 (8)2.2.3双塔精馏工艺 (9)2.2.4三塔精馏工艺 (10)2.2.5双塔与三塔精馏技术比较 (11)2.2.6精馏塔的选择 (12)2.3工艺流程简述 (13)第3章工艺设计计算 (16)3.1工艺参数 (16)3.2 物料衡算的意义和作用 (17)3.2.1 物料衡算 (17)3.2.2 总物料衡算表 (20)3.3热量衡算 (21)3.3.1预塔热量衡算 (23)3.3.2主塔热量衡算 (25)3.3.3常压精馏塔能量衡算 (27)3.4热量衡算表 (31)第4章主要设备的工艺计算及选型 (32)4.1理论板数的计算 (32)4.1.1常压塔理论塔板计算 (32)4.2常压精馏塔主要尺寸的计算 (34)4.2.1常压精馏塔设计的主要依据和条件 (34)4.2.2初估塔径 (36)4.2.3塔件设计 (38)4.2.4塔板流体力学验算 (41)4.2.5 负荷性能 (43)4.2.6常压塔主要尺寸确定 (46)4.3 预精馏塔模拟 (48)4.4加压塔模拟 (50)4.5塔设备一览表 (52)第5章附属设备的选择 (53)5.1确定物性数据 (53)5.2工艺结构尺寸 (54)5.3换热器衡算 (56)5.3.1热量衡算 (56)5.3.2 换热器流体的流动阻力 (59)5.4泵的选型原则 (60)5.5各类泵的性能参数 (62)5.6泵的计算 (64)参考文献 (67)后记及其他 (68)附图1 (69)附图2 (70)第1章总论1.1 概述1.1.1意义及作用目前，甲醇在有机合成工业中，是仅次于烯烃和芳烃的重要基础有机原料。

随着技术的发展和能源结构的改变，甲醇又开辟了许多新的用途。

甲醇是比较好的人工合成蛋白的原料，蛋白转化效率高，发酵速率快，安全无毒性，价格便宜。

甲醇用途广泛，是基础的有机化工原料和优质燃料。

主要应用与精细化工，塑料等领域，用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺、硫酸二甲酯等多种有机产品，也是农药。

医药的重要原料之一。

甲醇在深加工后可作为一种新型清洁燃料，也加入汽油掺烧。

甲醇是容易输送的清洁燃料，可以单独或与汽油混合作为汽车燃料，用它作为汽油添加剂可起节约芳烃，提高辛烷值的作用，汽车制造也将成为耗用甲醇的巨大部门，甲醇的消费已超过其传统用途，潜在的耗用量将远远超过其化工用途，渗透到国民经济的各个部门。

特别是随着能源结构的改变，甲醇有未来主要燃料的候补燃料之称，需用量十分巨大。

1.1.2 国外现状我国目前甲醇的产量还较低，但今年来发展速度较快，近五年来甲醇的生产规模有了突飞猛进的发展。

从我国能源结构出发，甲醇由煤制的技术已经成熟，近几年由煤制甲醇的工艺已经全面工业化生产，将来在我国甲醇有希望替代石油燃料和石油化工的原料，蕴藏着潜在的巨大市场。

我国甲醇工业无疑将迅速发展起来。

目前国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，业普遍估计，目前我国甲醇生产成本大约在1400元~1800元/吨（约200美元/吨）。

一旦出现市场供过于求的局面，国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大部分甲醇生产企业来讲会压力剧增。

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已达到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达到480万吨/年。

国外企业装置规模大，公用设施分摊投资就少，且采用天然气路线，单位产能投资大幅下降，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，采用天然气两段转化或自热转化技术，包括德国鲁奇公司、丹麦托普索公司、英国卜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降至最低。

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产生较大影响，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骤然增多的甲醇。

2010年之前，国外甲醇以低价冲击中国市场几无悬念。

现实是：国外甲醇生产规模大，技术先进，管理严格，能耗低，产品质量稳定；国大甲醇装置的产品质量已经达到国际水平，但许多小甲醇或联醇装置产品质量尚不稳定。

国煤基甲醇每吨产品能耗为50～60吉焦，耗煤1.6吨左右，耗水22～30吨。

以天然气为原料生产的甲醇每吨产品能耗约为40吉焦，耗天然气900～1150立方米，耗水16～20吨。

我国小型联醇装置每吨产品耗能则高达70吉焦。

而国外大型甲醇装置基本都以天然气为原料，并且每吨产品能耗只有25～30吉焦，耗天然气760～920立方米，耗水10～15吨。

另外，由于我国甲醇生产大多采用煤基路线，酸性气体和灰渣排放量较大，需投入较多资金建设环保处理设施。

而国外以天然气为原料的大型甲醇装置，基本属于清洁生产，对环境影响较小，环保投入也相应较小。

许多业专家都向记者提到了国甲醇生产的一个先天不足：我国甲醇生产所需原料煤炭、天然气主要集中在经济较落后、交通不便的西部，而我国甲醇市场消费中心在华东和华南地区。

西部甲醇运到华东和华南地区需铁路或公路的长途运输，运输费用最高达400元/吨（约55美元/吨）。

甲醇产地与消费地相距较远，导致交通运输成为今后我国甲醇发展的主要瓶颈。

而大甲醇装置集中的中东和中南美洲地区，同时也是世界上天然气资源最为丰富的地区，资源地和甲醇生产装置与沿海地区距离较近，生产装置紧靠甲醇装运码头，甲醇产品全部采用海路运输，运输方便。

据统计，从中东、中南美洲和澳洲地区将甲醇运到亚洲主港地每吨产品的运费只有25美元左右，运输费用较低。

而且，在物流方面，即使条件好的国甲醇企业也仅有厂储运和铁路装运设施，国目前还没有全国性更没有世界性的甲醇中转运输基地，没有甲醇大型专用运输工具。

而国外甲醇生产商大多在世界各地建有大型甲醇中转基地和储运设施，拥有自己或长期租用的甲醇运输船队。

如果谈到国甲醇生产的后天不足，业专家认为主要是目前国甲醇装置建设大多是独资企业，少有合资合作。

这对于动辙投资上百亿元的甲醇及下游产品项目来说，无疑加大了融资难度和投资风险。

而国外甲醇装置大多为合资合作建设与运营。

一般股东构成包括投资商、专利商、销售商和资源供应商等，且投资商和股东委托专业资产管理公司协助运营。

这样便能有效解决融资问题，降低资金成本和投资风险，并在技术、原料供应和产品销售等方面得到保证，最大限度地优化各种生产要素，提高项目竞争力。

尽管我国已成为最主要的甲醇生产国，但目前国甲醇生产企业还属向型企业，产品几乎全部面向国市场，建设项目的市场分析和决策几乎也全部依赖于国市场，出口量微乎其微，根本无暇顾及到国际市场上的需求和变化。

1.1.3 产品性质与特点甲醇是一种无色、透明、易燃、易挥发的有毒液体，略有酒精气味。

分子量32.04，相对密度0.792，凝固点-97.8℃，沸点64.5℃，闪点12.22℃，自燃点463.89℃，蒸气密度1.11，蒸气压13.33kPa(100mmHg 21.2℃)，蒸气与空气混合物爆炸极限为 6.0%-36.5%(体积)。

能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃和许多其他有机溶剂相混溶，遇热、明火或氧化剂易燃烧。

甲醇燃烧时无烟，火焰呈蓝色。

甲醇化学性质较活泼，具有脂肪族伯醇的一般性质，能发生氧化、酯化、羰基化等化学反应，其连有羟基的碳原子上的三个氢原子均可被一一氧化，或脱氢生成甲醛，再氧化成甲酸，甲酸氧化的最终产物是二氧化碳和水。

甲醇不具酸性，同时其分子组成虽有能作为碱性特征的羟基，但也不呈碱性，对酚酞及石蕊均呈中性。

试剂甲醇常密封保存在棕色瓶中置于较冷处。

甲醇经呼吸道、胃肠道和皮肤吸收可致人中毒。

甲醇的健康危害主要是对中枢神经系统有麻醉作用；对视神经和视网膜有特殊选择作用，引起病变；可致代谢性酸中毒。

空气中常规允许浓度为5mg/m3。

甲醇工业废水经处理才能排放，处理后的甲醇允许含量不应大于200mg/L。

在有甲醇蒸汽的现场短时间工作时，要配戴防毒面具、橡皮手套、防护眼镜等安全用具。

包装容器应有“易燃液体”、“有毒品”等危险品标志。

1.1.4 产品的生产方法概述精馏是将沸点不同的组分所组成的混合液，在精馏塔中，同时多次部分气化和多次部分冷凝，使其分离成纯态组分的过程。

其分离的原理如下：对于由沸点不同的组分组成的混合液，加热到一定温度，使其部分气化，并将气相与液相分离。

因低沸点组分易于气化，则所得气相中低沸点组分含量高于液相中的含量，而液相中高沸点组分含量，较气相中高。

若将气相混合蒸汽再部分冷凝下来，将冷凝液再加热到一定温度，使其部分气化，并将气相与液相分离，则所得气相冷凝液中的低沸点组分又高于原气相冷凝液。

如此反复，低沸点组分不断提高。

道最后制得接近纯态的低沸点组分。

1.2 设计依据根据师大学下达的任务书，设计题目为以煤为原料生产甲醇的粗甲醇精馏工段的设计（年产30万吨）。

主要产品工业甲醇符合标准为GB338-92，年生产时间为330天，年生产能力为30万吨甲醇。

参照《GB-管道设计标准》等相关国家标准，以及《化工设备机械基础》、《化工原理》、《化工容器及设备简明设计手册》、《化工设计手册》和《甲醇工学》等图书资料设计。

1.3 设计规模以粗甲醇为生产原料，利用0.6MPa蒸汽和0.2MPa蒸汽为热源，以物理方法，利用各组沸点的原理，并且多次运用汽化和部分冷凝的方法，将粗甲醇中的水、副产品和少量杂质除去，产出最终产品精甲醇。