最新版年产8万吨甲醇的生产工艺设计毕业设计Word文件下载.docx

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1.4.2本设计所采用的生产方法4

1.5生产方案与工艺流程设计4

1.6工艺流程简述5

1.6.1甲醇合成工艺流程简述5

1.6.2甲醇精馏工艺流程简述6

第二章工艺计算8

2.1工艺技术参数8

2.1.1原料天然气规格8

2.1.2合成工段的工艺参数8

2.1.3产品质量标准9

2.2合成工段物料衡算9

2.2.1合成塔中发生的化学反应:

9

2.2.2粗甲醇中甲醇扩散损失10

2.2.3合成反应中各气体的消耗和生成情况11

2.2.4新鲜气和弛放气气量的确定12

2.2.5循环气气量的确定13

2.2.6入塔气和出塔气组成13

2.2.7甲醇分离器出口气体组成的确定14

2.2.8原料计算15

2.3合成工段热量衡算15

2.3.1合成塔的热平衡计算15

2.3.2入塔热量计算16

2.3.3塔内反应热的计算16

2.3.4塔出口气体总热量计算16

2.3.5全塔热量损失的确定17

2.3.6沸腾水吸收热量的确定17

2.3.7入换热器的被加热气体热量的确定17

2.3.8出换热器的被加热气体热量的确定18

2.3.9入换热器的热气体热量的确定18

2.3.10出换热器的热气体热量的确定18

2.3.11出换热器的加热气体的温度的确定18

2.3.12水冷器热平衡方程18

2.3.13水冷器入口气体显热的确定19

2.3.14水冷器出口气体显热的确定19

2.3.15出水冷器的粗甲醇液体热量的确定19

2.3.16水冷器冷却水吸热的确定20

2.3.17冷却水用量的确定20

2.4精馏工段物料衡算20

2.4.1预精馏塔物料衡算20

2.4.2主精馏塔物料衡算21

2.5主精馏塔热量衡算22

2.6理论塔板数的确定24

2.6.1求最小回流比及操作回流比24

2.6.2求精馏塔的气液相负荷25

2.6.3求操作线方程25

2.6.4理论板层数（采用逐板法）26

2.7精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算27

2.8精馏塔塔体工艺尺寸的计算29

2.8.1塔径的计算29

2.8.2填料层高度的计算31

2.8.3填料层压降的计算31

2.8.4筒体壁厚的计算32

2.8.5管径的计算33

2.8.6塔的附属设备及塔高的的计算及选型35

2.9重要符号说明36

第三章三废处理37

3.1甲醇生产对环境的污染37

3.1.1废气37

3.1.2废水37

3.2处理方法37

3.2.1废气处理37

3.2.2废水处理37

结论39

致谢40

参考文献41

附录A

附录B

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。

为了满足就经济发展对甲醇的需求，开展了此8万ta的甲醇生产设计。

本设计本着符合国情、技术先进和易得、经济、环保的原则，采用天然气为原料；

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；

双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。

根据热力学定律，对甲醇精馏塔进行热量衡算，求得理论塔板数、实际塔板数以及最小回流比。

并根据设计要求，对甲醇精馏塔的塔径，塔高、裙座、封头在理论上进行了尺寸计算及选择并且分别对精馏段、提馏段进行了校核，满足设计要求，达到所需要的工艺条件。

关键词：

甲醇；

衡算；

精馏；

工艺设计

Abstract：

Methanolisanextremelyimportantorganicchemicalrawmaterials,butalsoafuel,isacarbon-basedchemicalproducts,occupiesaveryimportantpositioninthenationaleconomy.Inrecentyears,withthedevelopmentofmethanolaffiliatedproducts,especiallypromotetheuseofmethanolfuel,asignificantincreaseindemandformethanol.Inordertomeettheeconomicdevelopmentneedsofmethanol,tocarryoutthis80,000tamethanoldesigns.Accordingtothelawsofthermodynamics,methanoldistillationcolumnofthespiritofnationalconditions,advancedtechnologyandaccessibility,economy,environmentalprotectionprinciples,theuseofnaturalgasasarawmaterial;

utilizeGSPgasificationtechnologyforgas;

NHDpurifiedsynthesisgaspurificationprocess;

utilizationtubeuniformtemperaturesynthesisofmethanolsynthesisreactorunderlowpressure;

towersrefinedmethanoldistillationprocess;

additiontightlycontrolledwasteemissions,makefulluseofwaste,toensurepersonnelsafetyandaccordancewiththedesignrequirementsofthemethanoldistillationtowertowerdiameter,towertheory,werecalculatedseparayandchoosetherectifyingsectionandstrippingsectionwascheckedtomeetthedesignrequirements,achievethedesiredprocessconditions.

Keywords:

Methanol;

Accountancy;

Distillationprocess;

Design

前言

随着经济发展，燃料的需求量急速增加，导致石油匮乏，而甲醇作为一种新型燃料，进入人们的生活，迅速得到人们的关注，所以甲醇的生产对国民经济具有重大的意义。

本次设计主要对甲醇的国内外生产消费现状、物性及用途进行分析，对其现有各种生产工艺做简要介绍及对比，重点探究Lurgi工艺（管壳式甲醇合成工艺），对甲醇的合成、分离及提纯阶段精馏塔进行详细设计，并根据物性及操作条件等综合因素对塔进行选型、设计，通过物料衡算、热量衡算做出年产8万吨甲醇最理想的设计方案。

第一章概述

1.1甲醇的性质

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˚C，沸点64.5˚C，闪点（开杯）16˚C，自燃点473˚C，折射率（20˚C）1.3287，表面张力（25˚C）45.05mNm，蒸气压（20˚C）12.265kPa，粘度（20˚C）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甲醇的用途

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]。

1.3甲醇生产工艺的发展

甲醇是醇类中最简单的一元醇，1661年英国化学家R.波义耳首先在木材干馏后的液体产物中发现甲醇，故甲醇俗称木精、木醇。

在自然界只有某些树叶或果实中含有少量的游离态甲醇，绝大多数以酯或醚的形式存在。

1857年法国的M·

贝特洛在实验室用一氯甲烷在碱性溶液中水解也制得了甲醇。

1923年德国BASF公司首先用合成气在高压下实现了甲醇的工业化生产，直到1965年，这种高压法工艺是合成甲醇的唯一方法。

1966年英国ICI公司开发了低压法工艺，接着又开发了中压法工艺。

1971年德国的Lurgi公司相继开发了适用于天然气－渣油为原料的低压法工艺。

由于低压法比高压法在能耗、装置建设和单系列反应器生产能力方面具有明显的优越性，所以从70年代中期起，国外新建装置大多采用低压法工艺。

世界上典型的甲醇合成工艺主要有ICI工艺、Lurgi工艺和三菱瓦斯化学公司（MCC）工艺。

目前，国外的液相甲醇合成新工艺具有投资省、热效率高、生产成本低的显著优点，尤其是LPMEOHTM工艺，采用浆态反应器，特别适用于用现代气流床煤气化炉生产的低H2（CO＋CO2）比的原料气，在价格上能够与天然气原料竞争。

我国的甲醇生产始于1957年，50年代在吉林、兰州和太原等地建成了以煤或焦炭为原料来生产甲醇的装置。

60年代建成了一批中小型装置，并在合成氨工业的基础上开发了联产法生产甲醇的工艺。

70年代四川维尼纶厂引进了一套以乙炔尾气为原料的95kta低压法装置，采用英国ICI技术。

1995年12月，由化工部第八设计院和上海化工设计院联合设计的200kta甲醇生产装置在上海太