年产30万吨甲醇精致工段工艺设计本科毕业设计Word文档下载推荐.docx
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学生：
郑亿
毕业设计（论文）题目：
毕业设计（论文）内容：
1、甲醇合成工艺
2、甲醇精制过程的研究现状
3、生产流程设计论证
4、物能衡算
5、设备计算
6、ASPEN工艺核算及优化
7、车间布置非工艺设计与安排
毕业设计（论文）专题部分：
甲醇精制装置工段工艺设计
起止时间：
2015年3月2日至2015年5月24日
指导教师：
年月日
摘要
甲醇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。
经过分析比较各种精馏工艺，本设计采用甲醇二塔精馏流程。
该设计遵循“技术先进、工艺成熟、经济合理、安全环保”等原则，在充分论证甲醇精馏的发展历程和国内外的研究现状，熟悉甲醇精馏工艺流程、技术设备等基础上，并在Aspen化工模拟系统中的塔精馏模块对常压精馏塔进行模拟的辅助下最后绘制出工艺流程图、带控制点的物料流程图、设备图和设备布置图。
此外，该设计充分考虑环境保护和劳动安全，以减少“三废”排放，加强“三废”治理。
关键词：
甲醇；
精馏；
模拟
Abstract
Methanolisanimportantchemicalrawmaterial.Itisalsoacleanandversatilefuelwhichplaysaveryimportantroleinthenowadaysnationaleconomy.Withthedevelopmentofdownstreamproductsofmethanol,itrecentyears.
Afteranalysisandcomparisonofvariousdistillationprocesses,thisdesignusestwotowersofmethanoldistillation.Thedesignfollowstheprincipalofadvanced-technology,maturityeconomicandenvironmentalprotection.Infulldemonstrationresearchstatusmethanoldistillationcourseofdevelopmentatthefamiliarwithmethanoldistillationprocess,withtheaidsoftechnicalequipmentandAspenPLUSsimulationofchemicalmaterialsflowchartofcolumndistillationsystemmodule,tosimulateatmosphericdistillationtodrawthefinalprocessflowsheetandmaterialflowchartwithcontrolpoints,andtheequipmentlayout.Inaddition,thedesignfullyconsidersenvironmentalprotectionandlaborsafetyinordertoreducethethreewastesandtostrengthenthethreewastestreatment.
Keywords:
Methanol;
Purification;
Simulation
第一章文献综述
1.1甲醇基本性质及用途
1.1.1甲醇物理和化学性质
甲醇的分子式为CH3OH，其分子量为32.04。
通常条件下，甲醇无色透明、易流动、易挥发，具有与乙醇相似的气味。
其一般性质列于表1。
甲醇的粘度、密度等性质随温度改变如表2所示。
[1]
甲醇的电导率，主要决定于它含有的能电离的杂质，如胺、酸、硫化物和金属等。
甲醇不能与脂肪族烃类相混合。
它易于吸收水蒸汽、二氧化碳和某些其他物质，因此，只有用特殊的方法才能制得完全无水的甲醇。
甲醇的沸点随压力变化如表3所示。
[2]
表1甲醇的一般性质
性质
数据
密度
0.81009ml（℃）
导热系数
2.09×
103J（cm.s，K）
相对密度
0.7913（d20）4
表面张力
（22.55dyncm）（20℃）
沸点
64.5℃～64.7℃
熔点
一97.8℃
折射率
1.3287（20℃）
闪点
16℃（开口容器）～12℃（闭口容器）
蒸发潜热
自燃点
473℃（空气中）～461℃（氧气中）
熔融热
3.169KJmol
临界温度
240℃
燃烧热
727.038KJmol（25℃液体）742.738KJmol
临界压力
79.54×
106Pa（78.5atm）
临界体积
117.8mlmol
生成热
238.798KJmol（25℃液体）201.385KJmol（25℃气体）
热容
2.5l～2.53J（g.℃）（20"
（2～25℃
液体），45J（mol.℃）（25℃气体）
蒸汽压
1.2879×
104Pa（96.6mmHg）（20℃）
膨胀系数
0.00119（20℃）
粘度
5.945×
104Pa.S（0.5945cp）（20℃）
腐蚀性
常温无腐蚀性（铅，铝例外）
临界压缩系数
0.224
爆炸性
6.0～36.5%（Vol）（在空气中爆炸范围）
表2温度对性质的影响
温度℃
10
20
30
40
50
60
密度gcm3
0.8100
0.8008
0.7915
0.7825
0.7740
0.7650
0.7565
粘度cP
0.817
0.690
0.597
0.510
0.450
0.396
0.350
表面张力dyncm
24.5
23.5
22.6
21.8
20.9
20.1
19.3
表3甲醇的沸点
压力mmHg
1
100
200
400
760
-44.0
-16.2
-6.0
5.0
21.2
34.8
49.9
64.7
压力atm
2
5
84
112.5
138.0
167.8
186.5
203.5
214.0
224.0
甲醇可以任意比例同多种有机化合物互溶，并与其中的一些有机化合物生成共沸混合物.据文献记载，迄今己发现与甲醇一起生成共沸混合物的物质有100种以上。
由于有共沸混合物的生成，且沸点与甲醇的沸点相接近，将影响到蒸馏过程对有机杂质的消除。
甲醇具有上述多种重要的物理化学性质，使它在许多工业部门得到广泛的用途，特别是由于能源结构的改变，和碳一化学工业的发展，甲醇的许多重要的工业用途正在研究开发中。
例如甲醇可以裂解制氢，用于燃料电池，日益引人注目。
1.1.2甲醇的安全性
甲醇被人饮用后，就会产生甲醇中毒。
甲醇的致命剂量大约是70毫升。
甲醇有较强的毒性，对人体的神经系统和血液系统影响最大，它经消化道、呼吸道或皮肤摄入都会产生毒性反应，甲醇蒸气能损害人的呼吸道粘膜和视力。
甲醇中毒，通常可以用乙醇解毒法。
其原理是，甲醇本身无毒，而代谢产物有毒，因此可以通过抑制代谢的方法来解毒。
因此，甲醇中毒者，可以通过饮用烈性酒的方式来缓解甲醇代谢，进而使之排出体外。
[3]
1.1.3甲醇的用途
甲醇用途广泛，是基础的有机化工原料和优质燃料。
主要应用于精细化工，塑料等领域。
其还是重要的溶剂，亦可掺入汽油作替代燃料使用。
甲醇作为最主要的基本有机化工原料之一和替代能源的一部分，在当前全球化工产品市场上起着举足轻重的作用。
1.2甲醇合成工艺
1.2.1甲醇合成概述
制取甲醇的主要方法：
由碳的氧化物与氢合成，其反应式如下：
以上反应是在铜系催化剂或锌铬催化剂存在下，在50～300atm，温度240～400℃下进行的。
使用碳的氧化物与氢合成制取工业甲醇大致可以分为以下几个工序，如图1-1所示：
图1-1甲酵生产流程示意图
1.2.2常用合成方法
当今甲醇生产技术主要采用中压法和低压法两种工艺，并且以低压法为主，这两种方法生产的甲醇约占世界甲醇产量的80%以上。
[4]
⑴高压法
高压法（19.6～29.4Mpa）是最初生产甲醇的方法，采用锌铬催化剂，反应温度360～400℃，压力19.6～29.4Mpa。
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。
⑵低压法
低压法（5.0～8.0Mpa）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℃）。
该法选择性好，减少了副反应，改善了甲醇质量，降低了原料消耗。
⑶中压法
中压法（9.8～12.0Mpa）随着甲醇工业的大型化，在低压法的基础上适当提高合成压力发展成为中压法。
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，但相应的动力消耗略有增加。
[5]
1.3甲醇生产问题及改进方向
近年来甲醇技术发展迅速，其中节能降耗和如何提高产品质量是被关注较多。
用精馏的方法除去粗甲醇中的杂质，可以制取一定标准的精甲醇。
根据甲醇的工业生产情况，将我国和国外精甲醇的质量标准分别列于表5和表6。
1.3.1生产中进一步要求提高质量
提高甲醇质量与优化精馏过程和粗甲醇的品质相关，而粗甲醇中含有杂质的种类和甲醇质量，又与原料结构、合成气的组成和合成条件有关。
当前甲醇合成多采用铜系催化剂的中、低压法，由于反应温度低减少了副反应，因此降低了粗甲醇的杂质含量，为精馏过程创造了有利条件。
不论甲醇合成工艺如何改进，粗甲醇中总是含有较多的杂质，需通过精馏方法除去杂质，所以最终决定精甲醇质量的步骤仍在精馏工序。
表5国内甲醇产品标准
指标
一级
二级
三级
外观
无色透明液体，无可见杂质
色度（铂-钴）号≤
15
密度（20）gcm2
0.791～0.792
0.791～0.793
馏程（101.325Kpa，760mmHg）沸程
64.0～64.5
蒸馏量，ml
98以上
温度范围（包括64.6±
0.1℃）℃≥
0.8
1.0
1.5
高锰酸钾，min≤
—
水溶性试验
澄清
水分含量，%≤
0.10
0.15
游离酸（以HCOOH计）ppm≤
游离碱（以NH3计）ppm≤
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