(完整版)煤制甲醇合成工艺毕业设计论文

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 (4)

1.1甲醇性质 (4)

1.2甲醇用途 (4)

1.3醇生产原料 (4)

2甲醇的合成 (5)

2.1甲醇合成的基本原理 (5)

2.1.1甲醇合成反应步骤 (5)

2.1.2合成甲醇的化学反应 (5)

2.1.3甲醇合成反应的化学平衡 (6)

3甲醇合成的催化剂 (6)

3.1工业用甲醇合成催化剂 (7)

4甲醇合成的工艺条件 (9)

4.1反应温度 (9)

4.2压力 (10)

4.3 空速 (10)

4.4气体组成 (11)

5甲醇合成的工艺流程 (12)

5.1甲醇合成的方

法 (12)

5.2甲醇合成塔的选择 (15)

5.3甲醇合成的工艺流程 (18)

6主要设备的工艺计算及选型 (19)

6.1甲醇合成塔的设计 (19)

6.2水冷器的工艺设计 (22)

6.3循环压缩机的选型 (25)

7设计结果评价 (26)

8参考文献 (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

1.1甲醇性质

甲醇俗称木醇、木精，英文名为methanol，分子式CH

OH。是一种无

3

色、透明、易燃、有毒、易挥发的液体，略带酒精味；分子量32.04，相

20)，蒸气相对密度 1.11(空气=1)，熔点-97.8℃，沸点对密度0.7914(d

4

64.7℃，闪点（开杯）16℃，自燃点473℃，折射率(20℃)1.3287，表面张力（25℃）45.05mNm，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。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；甲醇羰基化可生产醋酸、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。甲醇也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甲醇生产原料

合成甲醇的工业生产是以固体（如煤、焦炭）、液体（如原油、重油、轻油）或气体（如天然气及其它可燃性气体）为原料，经造气、净化（脱硫）变换，除二氧化碳，配制成一定配比的合成气。在不同的催化剂存在下，选用不同的工艺条件可单产甲醇（分高、中、低压法），或与合成氨联产甲醇（联醇法）。将合成后的粗甲醇经预精镏脱除甲醚，再精镏而得成品甲醇。

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［4］。

2甲醇的合成

2.1甲醇合成的基本原理

2.1.1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；

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