30万吨甲醇化工厂初步设计说明书

学生学习初步设计
3.1.2 甲醇合成
CO 与 H2 合成甲醇是种可逆反应：
为减少合成甲醇过程中的副反应，提高甲醇产率，须选择适当的温度、压力 和催化剂，一般温度 300—400℃，压力 20MPa 左右。合成甲醇的反应温度低， 所需压力低，能耗也低，但温度低，反应速度变慢，所以催化剂是关键因素。合 成甲醇原料气 H2/CO 的化学计量比是 2：1。CO 含量过高对温度控制有害，且 能引起羰基铁在催化剂上的积聚，使催化剂失掉活性，故采用 H2 过量，H2／ CO 摩尔比为 2.2—3.0 较好。
1、化工工程设计相关规定。2、国家经济、建筑等相关政策。 3、可行性报告。
1.3 工艺特点
本分厂以煤粉合成气为原料，在水管式合成塔中合成甲醇。反应产生的CO2 与煤重整生成CO，与氢气调节至一定氢碳比后，作为原料进入反应器继续生成 甲醇。
1.4 产品方案
本厂产品主要有甲醇，并副产一定量的中压蒸汽。 甲醇是二甲醚、甲胺等重要化工产品的主要原料，主要销售市场在西北、华 北、东北以及广州为主的珠江三角洲地区，通过南部地区发达的水系及海运运往 长江三角洲等其它主要消费市场。而且本厂产品出场价格均处于市场较低值，运 费低廉，交通方式多样化，具有很强的竞争力。 中压蒸汽可以供给同一工业园 区工厂作为热源。
宁波常年夏季主导风向东南风，冬季主导西北风，将罐区存放在厂区的西北 面方向，侧风向。罐区内的其余空间种植草坪。各个储罐之间的间距符合化工企 业设计防火规范。储罐组内设置集水设施，设置可控制开闭的排水设施。储罐上 方设有遮阳棚。
学生学习初步设计
4.4.3.3 辅助车间布置 1、变电站 变电站设置在厂区的中部，位于生产装置的上风向。靠近东面边缘 处，方便高压进线和低压出线。与生产区保持一定的距离。变电站周围设置围栏， 构成一独立区域。 2、中心控制室 中控室位于变电站的北面，与生产区保持的距离符合甲类装置 的防火防爆要求。 3、维修站 维修站位于厂区的中部靠南，安置在侧风向。由于维修车站还包括机 修、电修、仪修等小车间，为避免相互干扰，维修站分小区布置。同时，维修站 与生产区保持一定的距离。 4、公用工程站 公用工程站位于维修站东面。 5、中心化验室 中心化验室位于中控室南面，与变电站，中控室一起构成一片 建筑群。 6、消防车站 消防站位于厂区中部，附近设有一蓄水池，道路设置使厂区发生火 灾时，车辆迅速的到达现场。 4.4.3.4 行政管理部门布置
学生学习初步设计
30 万吨甲醇化工厂设计任务书 1 总论 1.1 项目概况
本项目新建30万吨甲醇化工厂。建址于宁波化工工业区。 项目总投资为 83362万元。其中固定资产投资为41449.4万元，从中国建设银行贷款35.56%，其 余由自有资金注入。建设周期为两年，投资回收期为5年。
1.2 设计依据
学生学习初步设计
境污染。 精制工艺选用三塔精馏，并在三塔精馏的基础上又增加了回收塔，进一步回
收常压精馏塔塔底排出的含少量甲醇的废水，提高产品收率并减少废水污染物产 生量。
本厂采用 Gaia-BAF 工艺处理废水，该工艺传质均匀、氧利用率高（25%以上）、 能耗低、寿命长及易于施工、具有耐冲击负荷的优异性能。同时兼有活性污泥法、 生物膜法和固定化微生物的长处, 吸收了生物流化床的传质速度快的优点，因而 使得整个污水处理工程的基建投资减少，运行费用降低，处理效率提高，占地面 积大幅减小。工艺出水水质较好，不会放出臭气污染环境,造成二次污染。 具 体的工艺流程如下：
厂区位于宁波工业园区内。厂区的工程地质与水文地质资料地震烈度符合当地 规范。有关气象资料等参考可行性报告。
4.2 设计范围
厂内总平面布置、竖向布置、交通运输设计。
4.3 厂址概况
见可行性报告。
Baidu Nhomakorabea
4.4 总平面布置
4.4.1 总体布局
学生学习初步设计
厂区布置图
厂内可划分为行政区，生产辅助区以及生产区和储罐区。根据建筑物的朝向， 主导风向的影响，设置行政区于本厂的西南角，辅助区与中部，生产区设在东北 面，储罐区安置于工厂西北面。
净化工艺选用低温甲醇洗工艺，该技术成熟可靠、气体净化度高，能耗较低， 可将合成气中的 CO2 体积分数脱至 1.0×10-5 以下，H2S 体积分数小于 1.0×10-7， 且溶剂吸收能力大、循环量小、能耗省、价格便宜，操作费用低。
合成塔采用水管式合成塔，提高传热系数，缩小传热面积，能多装催化剂， 同时可副产 2.5MPa～4.0MPa 的中压蒸汽循环利用。催化剂采用纯 H2 对变换催 化剂进行活化，具体实施：以 N2 作为载体，把纯 H2 配入 N2 中，使 N2 中含 H2 的体积分数达 25% 30％，再配入 CS2 对催化剂进行活化，因为本次活化催 化剂使用的是纯 H2，极大程度地减少了对空排放，故而也很大程度地减轻了环
厂区进行了充分的绿化，首先在所有的建筑物的四周植有草坪，其次在行政 大楼的前有一绿化地，夏季可乘凉。 在厂区的边界墙壁上也布置草坪，扩大绿 化面积。
4.5 厂内运输
厂区内所有道路都是环状。厂区设有3个出入口。西面专供人流进出，道路 宽度在11m以上。行政区后设置有两个弧形矩形的停车场，可供汽车以及自行车 的停放。厂区的东南面设有两个大门专供货流进出入。厂内内部所有的道路最窄 处超过3m，可允许检修车辆的通行，同时，消防车能够迅速的抵达失火地点。
氢气
510
<-50 -252.8 4
74.2
31.2
一氧化碳
610
<-50 -191.5 12.5 74.2
184.2
甲醇
385 11.11 64.7 6.7 36
0
2 原料采购及产品规格
储量 t 毒性
0
无
0
有
1186.6
有
可燃等级
甲类 乙类 佳B类
2.1 煤的采购
2.1.1国内采购
通过公路和铁路主要的煤原料从山西、陕西、新疆等省运输，交通方便。通 过宁波港与秦皇岛的港口优势，一部分也可以由港口运输，其价格就大大减少。
0.003
0.005
3 生产工艺
生产甲醇的方法有多种，早期用木材或本质素干馏法制甲醇的方法，今天在
工业上已经被淘汰了。氯甲烷水解法也可以生产甲醇，但因水解法价格昂贵，．没
有得到工业上的应用。油制甲醇设备复杂,操作麻烦,生成炭黑量多而且中国是资 源和能源相对匾乏的国家，随着石油消耗量的日益增加，我国的石油资源也面临
2.1.1国外进口
东盟和澳大利亚为主要进口来源地，虽然进口原料由于关税等因素，价格将 提高很多。但是东南亚醇醚资源稀缺，总厂可与原料供应商建立供求平衡的产业 链，对方供给原料，我方供给产品。出口创汇，经济性不言而喻。
2.2 产品规格：
甲醇产品的质量应满足我国工业甲醇质量标准 GB338—92 中规定规定的技 术指：
学生学习初步设计
5 车间布置与配管 5.1 设计范围
精馏车间装置设备布置，工厂管网铺设。
5.2 车间装置设备布置
5.2.1 精馏车间
5.2.1.1 整体布置 车间半露天布置，分4层，以减少投资和维修费用。根据流程方向，车间采
用一字形布置，按照顺序依次是加压塔、常压塔、吸收塔。 5.2.1.2 精馏车间各类设备布置
3.2 选用生产工艺及设备
3.2.1工艺流程
本工艺采用煤粉为原料，其来源广，价格便宜，环境友好，气化技术成熟。 气化装置采用加压气流床 Texaco(德士古)汽化炉，煤粉与气化剂完全混合，各微 粒单独完成热解、气化、熔渣,不会相互黏结,不受煤的黏结性影响,同时由于气化 温度高,可用高灰熔点煤,对不同煤种的适应性较强。采用液态熔渣排放,灰渣呈玻 璃状,易堆放,可作为水泥配料，对环境无污染。
表 2 甲醇产品指标
项目
优等品
指标 一等品
合格品
色度(铂—钴)，号
≤
5
10
密度(20℃)，g/cm3
0.791～0.792
0.791～0.793
温度范围(0℃，101325Pa)，℃
64.0～65.5
沸程(包括 64.6±0.1℃)，℃ ≤
0.8
1.0
1.5
高锰酸钾试验，min
≥
50
30
20
水溶性试验
行政区位于厂区的西南角，处于上风区。行政区的建筑结构有别于生产区以 及辅助生产区的方方正正，大量的使用弧线布置，包括行政大楼的圆形设计，占 地轮廓的大圆角，给人柔和的感觉，体现了厂区以人为中心的设计理念。行政区 的中央设有一个大型的水池。环形的四周有草坪、大树等，为工人提供良好的工 作环境。 4.4.3.5 绿化布置
各种生产废水和生活污水首先流入调节池，均化水质调节水量，然后进初沉 池；初沉池的出水由泵提升进入冷却塔；冷却塔采用角形横流式低噪音冷却塔； 废水经过降温处理后自流进入 GAIA-BAF 池进行生化处理。经 Gaia-BAF 池处理 后的出水溢流到集水槽，通过管道送至接触消毒池，经深度处理后复用。复用后 的各项水质指标均达到《污水回用设计规范》中再生水用作冷却用水的水质标准 值。 注：具体工艺方法优缺点及比较详见可行性报告
澄清
-
水分含量，％
≤
0.01
0.15
-
学生学习初步设计
酸度(以 HCOOH 计)，％
≤ 0.001 5
0.003 0
0.005 0
或碱度(以 NH3 计)，％
≤
0.000 2
0.000 8
0.0001 5
羰基化合物含量(以 CH2O 计)，％ ≤
0.002
0.005
0.010
蒸发残渣含量，％
≤
0.001
1、塔设备 所有的塔设备为半露天，用裙座支承安装于基础环上。与塔设 备相关的设备如冷凝器、回流泵等按轴线就近布置，减少管线占地。
四个塔成组布置，位于同一轴线上。由于加压塔的回流罐较大，所以在一层 单独布置，用基座抬高。其余回流罐布置在三层。所有塔的再沸器布置在二层， 冷凝器布置在四层。由于精馏塔过高，精馏塔设备回流全部采用回流泵强制回流。 2、换热器 产品物料的冷凝器置于一层吸收塔的附近，便于出管。 3、泵 精馏车间的泵出口轴线对齐，减少管道铺设的难度，泵之间的距离在 1200mm，方便检修。
严峻考验，但我国煤炭资源相对丰富，大力发展煤化工，合理开发利用煤炭资源
已成共识。发展煤制甲醇，以煤代替石油，是国家能源安全的需要也是化学工业
高速发展的需求。
3.1 甲醇合成法的化学过程
3.1.1 煤的气化
煤在高温常压下，与气化剂反应转化为 CO、H2 等可燃性气体的过程，称为 煤的气化。气化剂主要是水蒸气、空气或它们的混合气。从煤的气化得到甲醇合 成的工业原料——CO 和 H2 的混合物（合成气），通常将水蒸气直接通人炽热的 煤层，其转化为合成气的化学反应如 下：
4.4.2 布置理念
详见可行性研究报告。
4.4.3 分区说明
4.4.3.1 生产区布置 生产区分为合成车间和精馏车间。 合成车间主要包括反应器，闪蒸罐，换
热器。 精馏车间主要有填料吸收塔四个精馏塔等。甲醇的火灾危险性分类均属 于甲类，合成车间与精馏车间的设备间距为25m，符合规定的最小间距要求。 4.4.3.2 罐区布置
精馏段 41760
99.85
4.1 设计依据
4.1.1 采用的法规和标准、规范 1、原化工部文件《化工企业总图管理规定》； 2、《化工企业总图运输技术规定》HG/T20649-98； 3、《建筑设计防火规范》GBJ16-87(2001 版)； 4、《工业企业总平面设计规范》GB50187-93。
4.1.2 设计基础资料
1.5 厂址概况
本厂位于宁波市区西北面，占地面积 40.35 亩。距宁波火车南站 3 公里。离宁 波港 5 公里，并且公路发达。具有沿市、沿江、沿海、沿边、沿线等“五沿”优势。
1.6 主要危险品防护
表1 危险物一览表
学生学习初步设计
品名
自燃 闪
沸
爆炸极限v% 用量t/d
点 ℃ 点 ℃ 点 ℃ 下限 上限
以上反应均是吸热反应，因连续通入水蒸气将使煤层温度下降，为保持煤层温度， 须交替向炉内通入水蒸气和空气，通人空气时，主要是煤的燃烧反应，其放出热 量，加热煤层。煤气代表性成分组成：H248.4％、C038.5％、N26.4％、C026.0％、 O20.2％、CH40.5％。制甲醇所需 H2／CO 值为 2.21，合成气中 H2 与 CO 的摩尔 比可以在 350-400℃、Fe3O4 作催化剂条件下调节，使其比值达到要求，即：
3.2.2流程及设备简图
工艺流程图
学生学习初步设计
甲醇储罐图 注：各图的详细内容见附带的设计cad图
3.3 物料衡算
学生学习初步设计
工艺流程
原料段
物料流量
43992
(kg/h)
设备转化
率%
4 厂区总图
表3 物料衡算数据表
气化段
净化段
42516
42480
96.74
99.88
合成段 41832
98.62