前言 (3)
1.1 概述 (4)
1.2 甲醇的合成方法 (9)
1.3 甲醇的合成路线 (10)
1.4 合成甲醇的目的和意义 (13)
1.5 本设计的主要方法及原理 (14)
造气工段：使用二步法造气 (14)
合成工段 (14)
生产工艺及主要设备计算 (16)
2.1 甲醇生产的物料平衡计算 (16)
2.1.1 合成塔物料平衡计算 (16)
2.1.2 粗甲醇精馏的物料平衡计算 (23)
2.2 甲醇生产的能量平衡计算 (26)
2.2.1 合成塔能量计算 (26)
2.2.2 常压精馏塔能量衡算 (28)
2.3 主要设备计算及选型 (30)
2.3.1 常压精馏塔计算 (31)
2.3.2 初估塔径 (32)
2.3.3 理论板数的计算 (34)
2.3.4 塔内件设计 (37)
2.3.5 塔板流体力学验算 (40)
甲醇合成工艺设计
2.3.6 塔板负荷性能 (42)
2.3.7 常压塔主要尺寸确定 (44)
2.3.8 辅助设备 (46)
参考文献 (48)
[5] 天津大学化工原理教研室《化工原理》（上、下）天津科学技术出版社，1994 (48)
结束语 (49)
前言
众所周知，甲醇是重要的化工产品，也是重要的化工原料，又是很有发展前途的重要燃料。由甲醇合成的后加工产品名目繁多，效益显著，市场非常活跃。甲醇作为一种新型燃料，市场前景非常看好，作为燃料的甲醇在四年之内增长了12倍。
合成甲醇技术是煤化工技术在能源转换的背景下研究开发的，其宗旨是以水煤气为原料，扩大炭资源的使用范围，缓和石油危机。随着天然气资源的大量开发，加之天然气转换成合成气的技术日益成熟，使以天然气为原料经合成气合成
甲醇合成工艺设计
的甲醇比以煤炭为原料经合成气合成的甲醇在市场上更具竞争力。因此在合成甲醇的原料中用的最多的是天然气。现在世界上几乎所有大型的生产甲醇的厂家均采用天然气，这是因为天然气转化合成气比较容易，是合成甲醇的最理想原料，而且市场价格低，用其他原料生产出来的甲醇成本较高，无法与天然气相竞争。
1 总论
1.1 概述
甲醇作为及其重要的有机化工原料，是碳一化学工业的基础产品，在国民经济中占有重要地位。长期以来，甲醇都是被作为农药，医药，染料等行业的工业原料，但随着科技的进步与发展，甲醇将被应用于越来越多的领域。
1. 生产的发展
1）世界甲醇工业的发展
总体上说，世界甲醇工业从90年代开始经历了1991-1998的供需平衡，1998-1999的供大于求，从2000年初至今的供求基本平衡三个基本阶段。[1]据Nexant Chen Systems公司的最新统计，全球2004年甲醇生产能力为4226.5万t/a[2]以下是最近几年的甲醇需求统计。
全球主要地区甲醇消费构成
2001年2002年2003年2004年
按用途分
甲醛940(31) 970(32) 1010(32) 1050(33) MTBE 830(28) 810(26) 780(25) 760(22)
(其中美国）470(16) 430(14) 340(11) 270(8)
醋酸270(9) 290(9) 300(10) 310(10) MMA 90(3) 90(3) 100(3) 100(3)
其他880(29) 900(29) 930(30) 970(30)
需求合计3020（100) 3060(100) 3100(100) 3180(100)
按地区分
亚洲920(30) 940(31) 990(32) 1040(33)
北美1000(33) 1000(33) 980(31) 970(31)
西欧630(21) 640(21) 650(21) 670(21)
其他470(16) 480(16) 490(16) 500(16)
需求合计3020(100) 3060(100) 3110(100) 3180(100) 从上表可以看出，到2004年为止，甲醇仍主要用于制造甲醛和MTBE。用于制造甲醛的甲醇用量随年份成增长趋势，而MTBE 的需求量则逐年降低。亚洲需求量增长比较迅速，与此相反，北美地区需求则在减少。
目前, 国外以天然气为原料生产的甲醇占92% ,以煤为原料生产的甲醇 2. 3% , 因此国外公司的甲醇技术均集中于天然气制甲醇。国际上广泛采用的先进的甲醇生产工艺技术主要有:DA V Y (原I. C. I)、O PSO E、U hde、L u rgi 公司甲醇技术等, 不同甲醇技术的消耗及能耗差异不大, 其主要的差异在于所采用的主
甲醇合成工艺设计
要设备甲醇合成塔的类型不同。
(a) DA V Y 甲醇技术特点
DA V Y 低压甲醇合成技术的优势在于其性能优良的低压甲醇合成催化剂, 合成压力: 5. 0～10M Pa, 大规模甲醇生产装置的合成压力为8～10M Pa。合成塔型式有: 第一种, 激冷式合成塔, 单塔生产能力大, 出口甲醇浓度约为4～6%vo l。第二种, 内换热冷管式甲醇合成塔。最近又开发了水管式合成塔。精馏多数采用二塔, 有时也用三塔精馏,与蒸汽系统设置统一考虑。蒸汽系统: 分为高压10.5M Pa、中压2. 8M Pa、低压0. 45M Pa 三级。转化产生的废热与转化炉烟气废热, 用于产生10. 5M Pa、510℃高压过热蒸汽。高压过热蒸汽用于驱动合成压缩机蒸汽透平, 抽出中压蒸汽用作装置内使用。
(b) L u rgi 甲醇技术
L u rgi 公司的合成有自己的特色, 即有自己的合成塔专利。其特点是合成塔为列管式, 副产蒸汽,管内是L u rgi 合成催化剂, 管间是锅炉水, 副产3. 5～ 4. 0M Pa 的饱和中压蒸汽。由于大规模装置如2000M TPD 的合成塔直径太大, 常采用两个合成塔并联。若规模更大, 则采用列管式合成塔后再串一个冷管式或热管式合成塔, 同时还可采用两个系列的合成塔并联。L u rgi 工艺的精馏采用三塔精馏或三塔精馏后再串一个回收塔。有时也采用两塔精馏。三塔精馏流程的预精馏塔和加压精馏塔的再沸器热源来自转化气的余热。因此, 精馏消耗的低压蒸汽很少。
(c) TO PSO E 的甲醇技术特点
TO PSO E 公司为合成氨、甲醇工业主要的专利技术商及催化剂制造商, 其甲醇技术特点主要表现在甲醇合成上的有:甲醇合成塔采用BWR 合成塔(列管副产蒸汽) , 或采用CMD 多床绝热式合成塔。其流程特点为: 采用轴向绝热床层, 塔间设换热器, 废热用于预热锅炉给水或饱和系统循环热水。进塔温度为220℃。单程转化率高、催化剂体积少、合成塔结构简单、单系列生产能力大。合成压力5. 0～10. 0M Pa, 根据装置能力优化。日产2000 吨甲醇装置, 合成压力约为8M Pa。采用三塔或四塔(包括回收塔) 工艺技术。
(d) TEC 甲醇技术特点
合成工艺采用IC I 低压甲醇技术。精馏采用L u rgi 公司的技术。合成采用
IC I 低压甲醇合成催化剂。合成塔: 采用TEC 的MRF- Z 合成塔(多层径向合成塔) , 出口甲醇浓度可达8%vo l。合成塔阻力降小, 为0. 1M Pa。甲醇合成废热用于产生3. 5～ 4. 0M Pa 中压蒸汽, 中压蒸汽可作为工艺蒸汽, 或过热后用于透平驱动蒸汽。
(e) 三菱重工业公司甲醇技术特点
三菱甲醇技术与I. C. I 工艺相类似, 其特点是:
采用结构独特的超级甲醇合成塔。合成压力与甲醇装置能力有关。日产2000 吨甲醇装置, 合成压力约为8. 0M Pa。
超级甲醇合成塔特点是: 采用双套管, 催化剂温度均匀, 单程转化率高, 合成塔出口浓度最高可达14%vo l。副产3. 5～ 4. 0M Pa 中压蒸汽的合成塔, 出口浓度可达8～10%vo l, 合成系统循环量比传统技术大为减少, 所消耗补充气最少。采用2 塔或3 塔精馏, 根据蒸汽系统设置而定。
(f)伍德公司甲醇技术特点
采用I. C. I 低压合成工艺及催化剂, 日产2000甲醇装置合成压力为8. 0M Pa。合成塔: 伍德公司采用改进的气冷激式菱形反应器、等温合成塔、冷管式合成塔。CA SAL E 公司ARC 合成塔(多层轴径向合成塔) , 单系列生产能力最高可达3000M TPD。合成废热回收方式: 预热锅炉给水, 设备投资低。等温合成塔: 副产中压蒸汽的管壳式合成塔, 中压蒸汽压力为3. 5～ 4. 0M Pa, 单塔生产能力最高可达1200M TPD。设备投资高。冷管式合成塔: 轴向、冷管间接换热, 单塔生产能力最高可达2000M TPD。设备投资低。可采用2塔、3 塔精馏或4 塔精馏, 其比较如下: 2 塔精馏, 甲醇回收率为98. 5% , 吨甲醇耗1. 2 吨低压蒸汽。3 塔精馏, 甲醇回收率为99% , 吨甲醇耗0. 47 吨低压蒸汽。4 塔精馏, 设甲醇回收塔, 甲醇回收率为99. 5% ,吨甲醇耗0. 45 吨低压蒸汽。
(g) 林德公司甲醇技术的特点
采用I. C. I 低压合成工艺及催化剂。采用副产蒸汽的螺旋管式等温合成塔, 管内为锅炉水, 中压蒸汽压力为3. 5～ 4. 0M Pa, 气体阻力降低。
其余部分与IC I 低压甲醇类似。
2）我国甲醇工业发展
我国的甲醇工业经过十几年的发展，生产能力得到了很大提高。1991年，
甲醇合成工艺设计
我国的生产能力仅为70万吨，截止2004年底，我国甲醇产能已达740万吨，117家生产企业共生产甲醇440.65万吨，2005年甲醇产量达到500万吨，比2004年增长22.2%，进口量99.1万吨，因此下降3.1%。
我国以天然气为原料合成甲醇技术主要有: 一段蒸汽转化工艺和中国成达公司的纯氧两段转化工艺。我国以煤为原料合成甲醇技术主要有: 固定床气化(包括L u rgi 炉、恩德炉和间歇式气化炉)、流化床气化(灰熔聚气化)、气流床气化炉, 近几年引进的Texaco 水煤浆气化和Shell 粉煤气化, 其中Texaco 的气化引进较早, 使用的经验较多, 国产化率高, 投资较省。Shell 气化还没有使用经验。
（a）国内煤气净化技术
甲醇粗煤气脱硫脱碳净化与合成氨是相同的,只是不需要液氮洗。国内主要的净化技术有低温甲醇洗、MDEA、NHD, 对于中小厂也有脱硫用ADA、PDS, 脱碳用热钾碱、PC、MDEA 技术。
(b) 合成甲醇和精馏技术
我国自86 年就开发了低压甲醇合成和精馏技术, 目前国内广泛采用的管壳式副产蒸汽合成塔和两塔精馏就源于该开发, 后又推广了“U”形冷管合成塔, 精馏也从两塔发展到三塔, 既可生产GB338-2004 优等品精甲醇, 又可生产美国O - M - 232KAA 级精甲醇, 含醇污水的处理工艺已取得突破性进展, 污水处理后可回收利用, 故甲醇装置在正常生产时实现了无含醇污水排放。
近年来, 甲醇技术发展很快, 主要趋向为:
①生产的原料转向天然气、烃类加工尾气。从甲醇生产的实际情况核算, 采用天然气为原料比用固体为原料的投资可降低50%; 采用乙炔尾气则经济效果更为显著。目前国际上, 生产甲醇的原料以天然气为主约占90% , 以煤为原料只占2%。国内近年来以煤为原料生产甲醇的比例在逐步上升, 这与中国的能源结构有关。
②生产规模大型化, 单系列最大规模达225 万吨?年, 即单系列日产7500 公吨。规模扩大后, 可降低单位产品的投资和成本。
③充分回收系统的热量。产生经济压力的蒸汽,以驱动压缩机及锅炉给水泵、循环水泵的透平, 实现热能的综合利用。
④采用新型副产中压蒸汽的甲醇合成塔, 降低能耗。
⑤采用节能技术, 如氢回收技术、预转化、工艺冷凝液饱和技术、燃烧空气预热技术等, 降低甲醇消耗。
2.生产技术的发展
1）装置大型化
于上世纪末相比，现在新建甲醇规模超过百万吨的已不再少数。在2004——2008年新建的14套甲醇装置中平均规模为134万t/a，其中卡塔尔二期工程项目高达230万t/a。最小规模的是智利甲醇项目，产能也达84万t/a，一些上世纪末还称得上经济规模的60万t/a装置因失去竞争力而纷纷关闭。
2）二次转化和自转化工艺
合成气发生占甲醇装置总投资的50%—60%，所以许多工程公司将其视为技术改进重点。已经形成的新工艺在主要是Syenetix(前ICI)的先进天然气加热炉转化工艺(AGHR),Lurgi的组合转化工艺(CR)和Tops e的自热转化工艺(ATR) 3）新甲醇反应器的合成技术
大型甲醇生产装置必须具备与其规模相适应的甲醇反应器和反应技术。传统甲醇合成反应器有ICI的冷激型反应器，Lungi的管壳式反应器，Topsdpe的径向流动反应器等，近期出现的新合成甲醇反应器有日本东洋工程的MRF--Z反应器等，而反应技术方面则出现了Lurgi推出的水冷一气冷相结合的新流程。
4）引入膜分离技术的反应技术
通常的甲醇合成工艺中，未反应气体需循环返回反应器，而KPT则提出将未反应气体送往膜分离器，并将气体分为富含氢气的气体，前者作燃料用，后者返回反应器。
5）液相合成工艺
传统甲醇合成采用气相工艺，不足之处是原料单程转化率低，合成气净化成本高，能耗高。相比之下，液相合成由于使用了比热容高，导热系数大的长链烷烃化合物作反应介质，可使甲醇合成在等温条件下进行。
1.2 甲醇的合成方法
1.常用的合成方法
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，
甲醇合成工艺设计
这两种方法生产的甲醇约占世界甲醇产量的80%以上。
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，其发展长期以来处于停顿状态。
低压法：(5.0-8.0 Mpa)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℃)。在较低压力下可获得较高的甲醇收率，且选择性好，减少了副反应，改善了甲醇质量，降低了原料消耗。此外，由于压力低，动力消耗降低很多，工艺设备制造容易。
中压法：(9.8-12.0 Mpa)随着甲醇工业的大型化，如采用低压法势必导致工艺管道和设备较大，因此在低压法的基础上适当提高合成压力，即发展成为中压法。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，但由于提高了压力，相应的动力消耗略有增加。
目前，甲醇的生产方法还主要有①甲烷直接氧化法：2CH
4+O
2
→2CH
3
OH.②由
一氧化碳和氢气合成甲醇，③液化石油气氧化法
2.本设计所采用的合成方法
比较以上三者的优缺点，以投资成本，生产成本，产品收率为依据，选择中压法为生产甲醇的工艺，用CO和H
2
在加热压力下，在催化剂作用下合成甲醇，
其主要反应式为：CO+ H
2→CH
3
OH
1.3 甲醇的合成路线
1．常用的合成工艺
虽然开发了高活性的铜基催化剂，合成甲醇从高压法转向低压法，完成了合成甲醇技术的一次重大飞跃，但仍存在许多问题：反应器结构复杂；单程转化率低，气体压缩和循环的耗能大；反应温度不易控制，反应器热稳定性差。所有这些问题向人们揭示，在合成甲醇技术方面仍有很大的潜力，更新更高的技术等待我们去开发。下面介绍20世纪80年代以来所取得的新成果。
(1) 气液固三项合成甲醇工艺首先由美国化学系统公司提出，采用三相
煤制甲醇工艺流程化设计 主反应为：C + O 2 → C O + C O 2 + H 2 → C H 3O 副反应为： 1 造气工段 （1）原料：由于甲醇生产工艺成熟,市场竞争激烈,选用合适的原料就成为项目的关键,以天然气和重油为原料合成工艺简单，投资相对较少，得到大多数国家的青睐，但从我国资源背景看，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，在大力发展煤炭洁净利用技术的形势下，应该优先考虑以煤为原料,所以本设计选用煤作原料。 图1-1 甲醇生产工艺示意图 （2）工艺概述：反应器选择流化床，采用水煤浆气化激冷流程。原料煤通过粉碎制成65%的水煤浆与99.6%的高压氧通过烧嘴进入气化炉进行气化反应，产生的粗煤气主要成分为CO ，CO 2，H ２等。 2423CO H CH H O +?+2492483CO H C H OH H O +?+222CO H CO H O +?+
2 净化工段 由于水煤浆气化工序制得粗煤气的水汽比高达1.4可以直接进行CO变换不需加入其他水蒸气，故先进行部分耐硫变换，将CO转化为CO2，变换气与未变换气汇合进入低温甲醇洗工序，脱除H2S和过量的CO2，最终达到合适的碳氢比，得到合成甲醇的新鲜气。 CO反应式： CO+H O=CO+H 222 3 合成工段 合成工段工艺流程图如图1。 合成反应要点在于合成塔反应温度的控制，另外，一般甲醇合成反应10～15Mpa的高压需要高标准的设备，这一项增加了很大的设备投资，在设计时，选择目前先进的林达均温合成塔，操作压力仅5.2MPa，由于这种管壳式塔的催化剂床层温度平稳均匀，反应的转化率很高。在合成工段充分利用自动化控制方法，实行连锁机制，通过控制壳程的中压蒸汽的压力，能及时有效的掌控反应条件，从而确保合成产品的质量。 合成主反应： CO+2H=CH OH 23 主要副反应： CO+3H=CH OH+H O 2232 4 精馏工段 精馏工段工艺流程图见图2。 合成反应的副产主要为醚、酮和多元醇类，本设计要求产品达质量到国家一级标准，因此对精馏工艺的合理设计关系重大，是该设计的重点工作。设计中选用双塔流程，对各物料的进出量和回流比进行了优化，另外，为了进一步提高精甲醇质量，从主塔回流量中采出低沸点物继续进预塔精馏，这一循环流程能有效的提高甲醇的质量。
编号：SY-AQ-03551 ( 安全管理) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 甲醇合成塔入塔人员安全规定Safety regulations for personnel entering methanol synthesis tower
甲醇合成塔入塔人员安全规定 导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。在安全管 理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关 系更直接，显得更为突出。 1.入塔人员条件：必须是身体健康、心理素质好，具备安全救护知识和自救能力的人。 2.合成塔必须与外系统进行有效的隔离，并工艺处理合格后，方可打开人孔。 3.现场拉好警戒线，无关人员一律不得进入。 4.准备好灭火器材及消防水。 5.120救护车及专业医护人员由合成车间在指定地点现场待命。（综合部负责） 6.加一空气软管在上管板上部，距离上管板300mm，尽量增加塔内管箱上部的Ｏ2含量，以创造安全环境。 7.按照规定办理各种作业票证，动火作业前须做可燃气体 （H2+CO≤0.2%）分析,合格后方可执行动火作业，灭火器材配备齐全。
8.办理设备内作业安全票证，严格落实安全施工条件。 9.由安检部人员、监护人员和佩带者共同检查，保证正压式呼吸器使用前完好。作业人员佩带后自行确认完好后，经合成车间安全人员再次检查确认，最后经安监部专职安全人员现场检查确认佩带合格后方可入塔正式作业。 10.塔内人员工作时间不得超过30分钟。塔内人员一人作业，一人监护；监护人员位置在溜槽附近，便于处置突发事情。工作时动作不要做大幅度摆动，避免呼吸器脱落漏气。 11.塔内作业人员应时刻注意避免安全绳、长管呼吸器气管缠绕热电偶，以免发生事情后抢救人员不好施救，耽误抢救时间。 12.塔外设专门双人监护，塔外监护人员视线时刻不离塔内作业人员，若有意外情况，设备内作业人员与塔外监护人员通过声光报警器联系。（声光报警器由机电部负责落实） 13．现场监护人员发现塔内出现异常情况，立即将塔内作业人员拉出。 14．用轴流风机吹扫自人孔出来的氮气，人员不应站在下风向。
甲醇合成塔的设计 The manuscript was revised on the evening of 2021
甲醇合成塔的设计 Design of carbinol Synthetic Tower 摘要：本文针对设备DN3400甲醇合成塔的设计要点进行了详细论述。详细介绍了大直径不带法兰的立式列管固定床甲醇合成塔材料和加热方式的选择，以及各主要部件结构的设计特点。 Abstract: This text introduces the main point of designing de DN3400 carbinol synthetic tower, describes the section of material and heating method used to fabricate large diameter- non-flange, vertical pipe line carbinol synthetic tower. This text also explains the structure design character of the main components and parts. 关键词：甲醇合成塔；工作原理；结构设计特点 Key Words: Carbinol synthetic tower working theory structure design character 1．引言 甲醇工业始20世纪初，到20世纪60年代，甲醇工业取得重大进展。1966年英国ICI公司首先推出了低压甲醇合成工艺—ICI工艺，此为低压法生产甲醇的开端。所有中、低压法甲醇装置工艺过程类似，在压力为~、温度205℃~275℃操作。各种工艺的主要区别在于反应器的设计、反应热的移走及回收利用方式的不同，另外，所用的催化剂亦有差异。 国内低压甲醇装置建设始于20世纪70年代，最早引进的是ICI公司的冷激型低压甲醇合成塔装置，数量不多。某公司年产50万吨甲醇合成装置采用华东理工大学“绝热—管壳外冷复合式反应器”专利技术，我公司设计、制造的甲醇合成塔是此项目的关键设备，其建成投产后，运行状况一 直良好，对兖矿高硫煤能够得到充分有效利用， 减少资源浪费，使煤炭行业向高附加值—化工方 向转化等方面，具有重要意义。现将该设备的主 要设计过程进行简单的介绍。 2．甲醇合成塔的工作原理 新鲜气在离心式透平压缩机内加压至(A),与循 环气以1：5比例混合（入塔气），经过与出塔 气换热并升温至230℃后，从顶部的入口进入甲 醇合成塔，经过装填一定粒径的(Cu-Zn-AL)催化 剂在换热管内，在催化剂的作用下，CO、CO2加 氢合成甲醇，反应热传给壳程的沸腾水，产生蒸
100万吨/年甲醇的市场分析与 生产工艺设计 学生：何鹏邱宝成张建豪 市场分析 与其他人的合成工序不同，我首先将市场分析放在首位。这也是突出了市场分析对于生 产规模的确定的重要作用，及时捕捉市场的准确动态与否决定了现代企业的生死存亡。 能够从以往的公司兴衰历史中总结出经验与教训，在这个竞争如此激烈的时代显得更是 十分必要。首先不得不承认一个严峻的事实：国内甲醇产能严重过剩！比较下表< 表1- 1）的产能与表观消费量的差距就会看出： 表1-1 2006?2009年国内供需平衡情况及2018年预测 这对于建甲醇厂可能是个很大的打击，但是时代在向前发展，工业化日益发达，所需的这些基础化工原料的需求量也是在增长的。准确掌握市场动向，生产出符合需求的产品，积极拓展下游产业链，如醇醚燃料和煤基烯烃都是未来的主要发展方向，而且符合国家能源安全战略，这是企业得到良好发展必须具备的战略性意识。 当然肯定不止这些，目前全球主要的甲醇的生产地包括亚洲、中东地区、中南美洲< 比较表1-2和1-3），而就消费量来说排在前三的是亚洲、北美和西欧，而中国作为亚洲经济发展的中心，已逐渐成为甲醇的最大消费国，每年的净进口量都在增加，这对于国内的企业来说无疑有了外在投资环境的先天优势。
资料显示，目前国内的甲醇年消耗量仅为2200 万吨，国内甲醇企业目前开工率为 64% ，部分企业迫于出货压力，纷纷调低装置负荷。我国甲醇产能过剩严重且短期难以有所改变的现象亟待引起关 注。与此同时，进口甲醇优势明显冲击国内行业，中东地区天然气资源丰富，所以他们主要用天然气为原料生产甲醇，成本低而且质量较好；国内的甲醇企业大多采用煤炭作为原料，与进口甲醇相比存在价格上的先天不足，从而当甲醇价格下跌时容易导致亏损。2018 年，除少数企业盈利外，80% 以上甲醇企业亏损或持平，甚至连综合成本最低的焦炉煤气制甲醇企业也因焦炭装置负荷率太低、原料供应不足而难以实现盈利。自2005 年起国家发改委公布《天然气利用政策》指出，新建或扩建以天然气为原料生产甲醇及甲醇生产下游装置，以天然气代煤制甲醇工程被列为禁止类，这将进一步增加煤制甲醇的成本，并削弱国内甲醇行业的竞争力。以上是在经济全球化的大背景下的国内甲醇行业的大致行情，可以说外部政策是良好的，需要考虑的是如何在国际贸易中提升自身竞争力以及如何向下游产品链进行延伸。 发展醇醚燃料有利于缓解我国石油供需矛盾，是近期替代能源工作的重点。如果甲醇汽油标准能够在2008 年制定完毕，而且国家允许甲醇汽车上市，同时加油站等配套系统能够得到完善，则预计2018年我国M85- M100的甲醇汽车将达到1万辆左右，需要消 耗燃料甲醇320 万吨＜其中甲醇直接掺烧300 万吨）。 二甲醚具有无污染、燃烧热值高等优点，不但可以用作民用燃料，还能够作为柴油替代产品。目前，我国已经具备93 万吨/年的二甲醚生产能力＜全部是外购甲醇生产二甲醚）。由于二甲醚生产技术国产化程度较高，预计“十一五”期间发展空间较大。继上海市二甲醚公交车投入试运行之后，北京、武汉等地也有意引进二甲醚公交车进行试运行。根据醇醚协会统计，“十一五”期间在建的二甲醚工程共有14 个，产能合计419 万 吨/ 年。其中配套有甲醇的工程产能合计90 万吨。需要外购甲醇的工程产能合计329 万吨。若外购甲醇的二甲醚生产能力中有70%可以在2018 年年底前建成，加上现有能力93 万吨,届时需要外购甲醇的二甲醚产能总计为323 万吨/ 年；若能够全部建成，则外购甲醇的二甲醚产能将达到 422 万吨/年。预计到“十一五”末期，生产二甲醚将需要市场采购甲醇480- 600 万吨。 作为燃料添加剂的MTBE由于市场需求比较稳定，“十一五”期间对于甲醇的需求 量不会有大幅度的增长。目前国际油价仍处于高位运行，相对于石油法烯烃而言，煤制 烯烃具有一定的成本优势。同时，煤制烯烃也符合我国“少油富煤”的能源形势。预计 “十一五”期间甲醇制烯烃将会有一定的发展空间。目前，我国共有个6甲醇制烯烃在 建和拟建工程，烯烃产能合计为325万吨/年，共计消耗甲醇996万吨/年。但是由于这
工艺流程说明 气体流程：来自脱硫脱碳工序的～3.0MPa(G)新鲜气经压缩至5.5Mpa后与来自循环气压缩机的出口气进循环气油分混合，循环气油分出口气(～54℃)去塔前换热器(E8101)预热；出塔前换热器的合成气(5.44MPa(G)，～200℃)，进入甲醇合成塔(R8101)催化床层反应,反应热由塔内换热器的中的热水移去，同时副产蒸汽(～1100kg/t醇)；出甲醇合成塔(R8101)的工艺气体温度(5.24MPa(G)，～225℃)，进入塔前换热器(E8101)预热进塔的合成气体；出塔前换热器的工艺气体(5.20MPa(G)，～91℃)进入蒸发水冷器(E8102)；出蒸发水冷器的气体(5.05MPa(G)，～37℃)进入甲醇分离器(S8101)；出甲醇分离器的粗甲醇送入甲醇膨胀槽(V8103)，出甲醇分离器的工艺气体(5.05 MPa(G)，～37℃)少部分去回收系统，大部分去循环气压缩机(K8102)于系统循环生产。 11.1甲醇合成塔 11.1.1 GC 型水冷板轴向甲醇合成反应器的先进性 （1）该甲醇合成反应器中内置了水冷板式换热器，催化剂床层的反应热由板式换热器中的热水移走；整个催化剂床层温度基本均衡,甲醇合成基本在等温条件下进行。 （2）GC型水冷板轴向甲醇合成反应器是用循环沸水移去反应热，反应时催化剂床层温差较小，达到接近等温反应的目的；副产饱和蒸汽量多(～1.1t/t醇)，压力高。 （3）GC型水冷板轴向合成反应器设计阻力＜0.4Mpa。 （4）操作简单(控制蒸汽压力)，易于控制。 11.1.2 GC 型水冷板轴向甲醇合成反应器设计条件 表6 甲醇合成反应器设计条件 主要设计条件 计算结果 备注 1.原料气量：63390 Nm3/h 2.合成塔进口气量：331847 Nm3/h 3.进塔气体成分 组分：H2 CO CO2 CH4 N2＋Ar CH3OH H2O V% :72.15、12.49、3.42、3.46、7.95、0.52、0.01 4.小时产醇量：28.94 t 5.正常运行压力：5.0～5.5 MPa(G)， 6.水冷折流板承受内压（设计值）≤2.5 MPa 7.水冷折流板承受外压（设计值）≤3.5 MPa 8. 运行阻力<0.4MPa 1.塔内件选用GC型水冷板轴向甲醇合成反应器 (合成塔φ3200)； 2.板式换热器设在合成塔内。
设计任务书 设计（论文）题目：年产40万吨甲醇合成工艺 设 学院：内门古化工职业学院 专业：应用化工技术 班级：应化09-4班 学生：张琦 指导教师：杨志杰李秀清
1．设计（论文）的主要任务及目标 (1) 结合专业知识和工厂实习、分析选定合适的工艺参数。 (2) 进行工艺计算和设备选型能力的训练。 (3) 进行工程图纸设计、绘制能力的训练。 2．设计（论文）的基本要求和内容 (1) 本车间产品特点及工艺流程。 (2) 主要设备物料、热量衡算、结构尺寸计算及辅助设备的选型计算。 (3) 参考资料 3．主要参考文献 [1] 谢克昌、李忠.甲醇及其衍生物.北京.化学工业出版社.2002.5～7 [2] 冯元琦.联醇生产.北京.化学工业出版社.1989.257～268. [3] 柴诚敬、张国亮。化工流体流动与传热。北京。化学工业出版社。2000.525-530 4．进度安排 设计（论文）各阶段名称起止日期 1 收集有关资料 20111-01-28~2010-02-11 2 熟悉资料，确定方案 2010-02-12~2010-02-26 3 论文写作 2010-02-27~2010-03-19 4 绘制设计图纸 2010-03-20~2010-04-03 5 准备答辩 2010-4-10 目录 摘要 (1) 第1章甲醇精馏的工艺原理 (2) 第1.1节基本概念 (2) 第1.2节甲醇精馏工艺 (3) 1.2.1 甲醇精馏工艺原理 (3) 1.2.2 主要设备和泵参数 (3) 1.2.3膨胀节材料的选用 (6) 第2章甲醇生产的工艺计算 (7) 第2.1节甲醇生产的物料平衡计算 (7) 第2.2 节生产甲醇所需原料气量 (9) 2.2.1生产甲醇所需原料气量 (9) 第2.3节联醇生产的热量平衡计算 (15) 2.3.1甲醇合成塔的热平衡计算 (15) 2.3.2甲醇水冷器的热量平衡计算 (18) 第2.4节粗甲醇精馏物料及热量计算 (21) 2.4.1 预塔和主塔的物料平衡计算 (21) 2.4.2 预塔和主塔的热平衡计算 (25)
1绪论 引言 在国内天然气供应紧张和国际油价、天然气价格连续上涨情况下，国内许多公司将目光转向用煤生产天然气的项目，煤气化生产合成气，合成气通过一氧化碳变换和净化后，通过甲烷化反应生产天然气的工艺在技术上是成熟的，煤气化、一氧化碳变换和净化是常规的煤化工技术，甲烷化是一个有相当长应用历史的反应技术，工艺流程短，技术相对简单，对于合成气通过甲烷化反应生产甲烷这一技术和催化剂在国际上有数家公司可供选择。对于解决国内能源供应紧张局面的各种非常规石油和非常规天然气技术路线进行综合比较后判断，煤气化生产合成气、合成气进一步生产甲烷（代用天然气）项目是一种技术上完全可行的项目，在目前国际和国内天然气价格下，这个项目在财务上具有很好的生存能力和盈利能力。另外，作为天然气产品，依赖国内日趋完善的国家、地区天然气管网系统进行分配销售，使得天然气产品的市场空间巨大。充分利用国内的低热值褐煤、禁采的高硫煤或地处偏远运输成本高的煤炭资源，就地建设煤制天然气项目，进行煤炭转化天然气是一个很好的煤炭利用途径。 天然气的特性和用途 天然气系古生物遗骸长期沉积地下，经慢慢转化及变质裂解而产生之气态碳氢化合物，具可燃性，多在油田开采原油时伴随而出。天然气蕴藏在地下约3000—4000米之多孔隙岩层中，主要成分为甲烷，通常占85-95%；其次为乙烷、丙烷、丁烷等，比重，比空气轻，具有无色、无味、无毒之特性，天然气公司皆遵照政府规定添加臭剂，以资用户嗅辨。在石油地质学中，通常指油田气和气田气。其组成以烃类为主，并含有非烃气体。广义的天然气是指地壳中一切天然生成的气体，包括油田气、气田气、泥火山气、煤撑器和生物生成气等。按天然气在地下存在的相态可分为游离态、溶解态、吸附态和固态水合物。只有游离态的天然气经聚集形成天然气藏，才可开发利用。 天然气是生产氨和氢气的理想原料，由其制成的合成气能被更有效、更清洁、更经济地（通过蒸汽转化）生产和净化，而用其他普通原料制成的合成气就逊色得多。对采用合成气制成的碳产品而言，如甲醇、羰基醇和费—托法制成的烃，这类产品有个小缺点：蒸汽转化法制成的合成气中氢气比例通常太低。 天然气的世界储量依然十分丰富，但在工业发达、经济发展更成熟的地区天然气资源正趋于殆尽，只是最近这种趋势更明显。前几年的冬天，美国天然气价格在需求高峰期已达到高位，而今年冬天，因北海天然气产量下降，造成欧洲天
( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 甲醇合成塔入塔人员安全规定 (新版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process
甲醇合成塔入塔人员安全规定(新版) 1.入塔人员条件：必须是身体健康、心理素质好，具备安全救护知识和自救能力的人。 2.合成塔必须与外系统进行有效的隔离，并工艺处理合格后，方可打开人孔。 3.现场拉好警戒线，无关人员一律不得进入。 4.准备好灭火器材及消防水。 5.120救护车及专业医护人员由合成车间在指定地点现场待命。（综合部负责） 6.加一空气软管在上管板上部，距离上管板300mm，尽量增加塔内管箱上部的Ｏ2含量，以创造安全环境。 7.按照规定办理各种作业票证，动火作业前须做可燃气体（H2+CO≤0.2%）分析,合格后方可执行动火作业，灭火器材配备齐全。
8.办理设备内作业安全票证，严格落实安全施工条件。 9.由安检部人员、监护人员和佩带者共同检查，保证正压式呼吸器使用前完好。作业人员佩带后自行确认完好后，经合成车间安全人员再次检查确认，最后经安监部专职安全人员现场检查确认佩带合格后方可入塔正式作业。 10.塔内人员工作时间不得超过30分钟。塔内人员一人作业，一人监护；监护人员位置在溜槽附近，便于处置突发事情。工作时动作不要做大幅度摆动，避免呼吸器脱落漏气。 11.塔内作业人员应时刻注意避免安全绳、长管呼吸器气管缠绕热电偶，以免发生事情后抢救人员不好施救，耽误抢救时间。 12.塔外设专门双人监护，塔外监护人员视线时刻不离塔内作业人员，若有意外情况，设备内作业人员与塔外监护人员通过声光报警器联系。（声光报警器由机电部负责落实） 13．现场监护人员发现塔内出现异常情况，立即将塔内作业人员拉出。 14．用轴流风机吹扫自人孔出来的氮气，人员不应站在下风向。
1 总论 1.1 概述 甲醇作为及其重要的有机化工原料，是碳一化学工业的基础产品，在国民经济中占有重要地位。长期以来，甲醇都是被作为农药，医药，染料等行业的工业原料，但随着科技的进步与发展，甲醇将被应用于越来越多的领域。 1）甲醇（英文名；Methanol，Methyl alcohol）又名木醇，木酒精，甲基氢氧化物，是一种最简单的饱和醇。化学分子式为CH3OH。 甲醇的性质；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(20/4℃)，熔点-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下限6～36.5 % ，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，用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多种有机产品，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。 甲醇的毒性及常用急救方法；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。急性中毒症状有：头疼、恶心、胃痛、疲倦、视力模糊以至失明，继而呼吸困难，最终导致呼吸中枢麻痹而死亡。慢性中毒反应为：眩晕、昏睡、头痛、耳鸣、现力减退、消化障碍。甲醇摄入量超过4克就会出现中毒反应，误服一小杯超过10克就能造成双目失明，饮入量大造成死亡。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。甲醇和乙醇在人体的代谢都是同一种酶，而这种酶和乙醇更具亲和力。因此，甲醇中毒者，可以通过饮用烈性酒（酒精度通常在60度以上）的方式来缓解甲醇代谢，进而使之排出体外。而甲醇已经代谢产生的甲酸，可以通过服用小苏打（碳酸氢钠）的方式来中和。甲醇也容易引发大火。一旦发生火灾，救护人员必须穿戴防护服和防
课题名称：年产3万吨甲醇合成工艺设 计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
甲醇合成原理方法与工艺 图1煤制甲醇流程示意图 煤气经过脱硫、变换，酸性气体脱除等工序后，原料气中的硫化物含量小于0.1mg／m3。进入合成气压缩机，经压缩后的工艺气体进入合成塔，在催化剂作用下合成粗甲醇，并利用其反应热副产3.9MPa中压蒸汽，降温减压后饱和蒸汽送入低压蒸汽管网，同时将粗甲醇送至精馏系统。 一、甲醇合成反应机理 自CO加氢合成甲醇工业化以来，有关合成反应机理一直在不断探索和研究之中。早期认为合成甲醇是通过CO在催化剂表面吸附生成中间产物而合成的，即CO是合成甲醇的原料。但20世纪70年代以后，通过同位素示踪研究，证实合成甲醇中的原子来源于CO2，所以认为CO2是合成甲醇的起始原料。为此，分别提出了CO和CO2合成甲醇的机理反应。但时至今日，有关合成机理尚无定论，有待进一步研究。 为了阐明甲醇合成反应的模式，1987年朱炳辰等对我国C301型铜基催化剂，分别对仅含有CO或CO2或同时含有CO和CO2三种原料气进行了甲醇合成动力学实验测定，三种情况下均可生成甲
醇，试验说明：在一定条件下，CO和CO2均可在铜基催化剂表面加氢生成甲醇。因此基于化学吸附的CO连续加氢而生成甲醇的反应机理被人们普遍接受。 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)催化过程均按下列过程进行： ①扩散——气体自气相扩散到气体一催化剂界面； ②吸附——各种气体组分在催化剂活性表面上进行化学吸附； ③表面吸附——化学吸附的气体，按照不同的动力学假说进行反应形成产物； ④解析——反应产物的脱附； ⑤扩散——反应产物自气体一催化剂界面扩散到气相中去。 甲醇合成反应的速率，是上述五个过程中的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，过程①与⑤进行得非常迅速，过程②与④的进行速率较快，而过程③分子在催化剂活性界面的反应速率最慢，因此，整个反应过程的速率取决于表面反应的进行速率。 提高压力、升高温度均可使甲醇合成反应速率加快，但从热力学角度分析，由于CO、C02和H2合成甲醇的反应是强放热的体积 缩小反应，提高压力、降低温度有利于化学平衡向生成甲醇的方向移动，同时也有利于抑制副反应的进行。 二、甲醇合成的主要反应 (1)甲醇合成主要反应 CH3OH CO+2H CO2CH3OH+H2O 同时CO2和H2发生逆变换反应 CO 2CO+H2O
煤制甲醇工艺流程化设计 主反应为：C + O 2 → C O + C O 2 + H 2 → C H 3O 副反应为： 1 造气工段 （1）原料：由于甲醇生产工艺成熟,市场竞争激烈,选用合适的原料就成为项目的关键,以天然气和重油为原料合成工艺简单，投资相对较少，得到大多数国家的青睐，但从我国资源背景看，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，在大力发展煤炭洁净利用技术的形势下，应该优先考虑以煤为原料,所以本设计选用煤作原料。 图1-1 甲醇生产工艺示意图 （2）工艺概述：反应器选择流化床，采用水煤浆气化激冷流程。原料煤通过粉碎制成65%的水煤浆与99.6%的高压氧通过烧嘴进入气化炉进行气化反应，产生的粗煤气主要成分为CO ，CO 2，H ２等。 2 净化工段 由于水煤浆气化工序制得粗煤气的水汽比高达1.4可以直接进行CO 变换不需加入其他水蒸气，故先进行部分耐硫变换，将CO 转化为CO 2，变换气与未变换气汇合进入低温甲醇洗工序，脱除H 2S 和过量的CO 2，最终达到合适的碳氢比，得到合成甲醇的新鲜气。 CO 反应式： 222CO+H O=CO +H 2423CO H CH H O +?+2492483CO H C H OH H O +?+222CO H CO H O +?+
3 合成工段 合成工段工艺流程图如图1。 合成反应要点在于合成塔反应温度的控制，另外，一般甲醇合成反应10～15Mpa 的高压需要高标准的设备，这一项增加了很大的设备投资，在设计时，选择目前先进的林达均温合成塔，操作压力仅 5.2MPa ，由于这种管壳式塔的催化剂床层温度平稳均匀，反应的转化率很高。在合成工段充分利用自动化控制方法，实行连锁机制，通过控制壳程的中压蒸汽的压力，能及时有效的掌控反应条件，从而确保合成产品的质量。 合成主反应： 23CO+2H =CH OH 主要副反应： 2232CO +3H =CH OH+H O 4 精馏工段 精馏工段工艺流程图见图2。 合成反应的副产主要为醚、酮和多元醇类，本设计要求产品达质量到国家一级标准，因此对精馏工艺的合理设计关系重大，是该设计的重点工作。设计中选用双塔流程，对各物料的进出量和回流比进行了优化，另外，为了进一步提高精甲醇质量，从主塔回流量中采出低沸点物继续进预塔精馏，这一循环流程能有效的提高甲醇的质量。 合 成 塔 驰放气 中压蒸汽 锅炉给水 新鲜气 过热蒸汽去锅炉 甲醇合成工段工艺流 程图 粗甲醇去精馏 氢循环 分 离器 合成操作条件1. 反应压力：5.0MPa 2. 反应温度：250~270℃ 3. 流量： 出口 699.8 kmol/h 入口 783.6 kmol/h 2.24 MPa 5.0 MPa 215 ℃ 5.0 MPa 285℃ 图1 甲醇合成工艺流程图
工作行为规范系列 甲醇合成塔入塔人员安全 规定 （标准、完整、实用、可修改）
编号：FS-QG-29805甲醇合成塔入塔人员安全规定Safety regulations for personnel entering the methanol synthesis tower 说明：为规范化、制度化和统一化作业行为，使人员管理工作有章可循，提高工作效率和责任感、归属感，特此编写。 1.入塔人员条件:必须是身体健康、心理素质好，具备安全救护知识和自救能力的人。 2.合成塔必须与外系统进行有效的隔离，并工艺处理合格后，方可打开人孔。 3.现场拉好警戒线，无关人员一律不得进入。 4.准备好灭火器材及消防水。 5.120救护车及专业医护人员由合成车间在指定地点现场待命。(综合部负责) 6.加一空气软管在上管板上部，距离上管板300mm，尽量增加塔内管箱上部的O2含量，以创造安全环境。 7.按照规定办理各种作业票证，动火作业前须做可燃气体(H2+CO≤0.2%)分析，合格后方可执行动火作业，灭火器材
配备齐全。 8.办理设备内作业安全票证，严格落实安全施工条件。 9.由安检部人员、监护人员和佩带者共同检查，保证正压式呼吸器使用前完好。作业人员佩带后自行确认完好后，经合成车间安全人员再次检查确认，最后经安监部专职安全人员现场检查确认佩带合格后方可入塔正式作业。 10.塔内人员工作时间不得超过30分钟。塔内人员一人作业，一人监护;监护人员位置在溜槽附近，便于处置突发事情。工作时动作不要做大幅度摆动，避免呼吸器脱落漏气。 11.塔内作业人员应时刻注意避免安全绳、长管呼吸器气管缠绕热电偶，以免发生事情后抢救人员不好施救，耽误抢救时间。 12.塔外设专门双人监护，塔外监护人员视线时刻不离塔内作业人员，若有意外情况，设备内作业人员与塔外监护人员通过声光报警器联系。(声光报警器由机电部负责落实) 13.现场监护人员发现塔内出现异常情况，立即将塔内作业人员拉出。 14.用轴流风机吹扫自人孔出来的氮气，人员不应站在
煤制甲醇合成工艺 毕业设计
资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。 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：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t/a 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; 另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
甲醇合成塔的设计公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
甲醇合成塔的设计 Design of carbinol Synthetic Tower 摘要：本文针对设备DN3400甲醇合成塔的设计要点进行了详细论述。详细介绍了大直径不带法兰的立式列管固定床甲醇合成塔材料和加热方式的选择，以及各主要部件结构的设计特点。 Abstract: This text introduces the main point of designing de DN3400 carbinol synthetic tower, describes the section of material and heating method used to fabricate large diameter- non-flange, vertical pipe line carbinol synthetic tower. This text also explains the structure design character of the main components and parts. 关键词：甲醇合成塔；工作原理；结构设计特点 Key Words: Carbinol synthetic tower working theory structure design character 1．引言 甲醇工业始20世纪初，到20世纪60年代，甲醇工业取得重大进展。1966年英国ICI公司首先推出了低压甲醇合成工艺—ICI工艺，此为低压法生产甲醇的开端。所有中、低压法甲醇装置工艺过程类似，在压力为~、温度205℃~275℃操作。各种工艺的主要区别在于反应器的设计、反应热的移走及回收利用方式的不同，另外，所用的催化剂亦有差异。 国内低压甲醇装置建设始于20世纪70年代，最早引进的是ICI公司的冷激型低压甲醇合成塔装置，数量不多。某公司年产50万吨甲醇合成装置采用华东理工大学“绝热—管壳外冷复合式反应器”专利技术，我公司设计、制造的甲醇合成塔是此项目的关键设备，其建成投产后，运行状 况一直良好，对兖矿高硫煤能够得到充分有效利 用，减少资源浪费，使煤炭行业向高附加值—化 工方向转化等方面，具有重要意义。现将该设备 的主要设计过程进行简单的介绍。 2．甲醇合成塔的工作原理 新鲜气在离心式透平压缩机内加压至(A),与 循环气以1：5比例混合（入塔气），经过与出 塔气换热并升温至230℃后，从顶部的入口进入 甲醇合成塔，经过装填一定粒径的(Cu-Zn-AL)催 化剂在换热管内，在催化剂的作用下，CO、CO2 加氢合成甲醇，反应热传给壳程的沸腾水，产生
甲醇合成塔设 计说明书 目录 第一章：设计方案的确定与说明- 3 一、设计方案的确定 (3) 二、方案说明 (3)
第二章：设计计算与校核 (4) 一、工艺计算 (4) 二、主要接管尺寸计算 (6) 三、合成塔的总体结构 (7) 第三章：设计计算结果 (9)
第一章：设计方案的确定与说明- 一、设计方案的确定 传统的甲醇合成塔主要有一下几种：①三管并流合成塔②单管并流合成塔③I.C.I四段冷激式合成塔④三菱瓦斯的四段冷激式合成塔⑤多段径向甲醇合成塔⑥Lurgi式甲醇合成⑦轴径向甲醇合成塔 三管并流合成塔,内件结构简单、操作稳定，但从气体并流换热的特点出发，能起到冷管作用的仅是外管，而内管只是担负了输送气体的任务。 单管并流合成塔，冷管的输气管和冷管的端部都连接在环管上，而冷管与输气管的气量和传热情况都不相同，前者的温度要高得多，如不考虑膨胀，当受热后，冷管与环管的连接部位会因热应力而断裂，使合成塔操作恶化甚至无法生产。 Lurgi式合成塔，合成塔既是反应器也是废热锅炉，合成甲醇所产生的反应热由管外的沸腾水带走，管外沸腾水与汽包维持自然循环，汽包是那个装有压力的控制器，以维持恒定的压力，因此管外沸腾水的温度是恒定的，于是管内催化剂的温度也几乎是恒定的，因此当操作条件发生变化时（如循环机故障等），催化剂也没有超温的危险，仍然可以安全运转。 综合以上各甲醇合成塔的优缺点，选择Lurgi式合成塔作为甲醇合成的设备。 二、方案说明 Lurgi式合成塔，合成塔既是反应器也是废热锅炉，列管中装填C306型催化剂，合成气在列管中反应，合成甲醇所产生的反应热由管外的215℃，25 bar 的沸腾水带走。冷却水的流量通过流量调节阀进行调整，以精确控制反应器的温度，使其符合工艺要求。
年产50万吨甲醇合成工艺初步设计 摘要 本设计重点讨论了合成方案的选择，首先介绍了国内外甲醇工业的现状、甲醇原料的来源和甲醇本身的性质及用途。其次介绍了合成甲醇的基本原理以、影响合成甲醇的因素、甲醇合成反应速率的影响。在合成方案里面主要介绍了原料路线、不同原料制甲醇的方法、合成甲醇的三种方法、生产规模的选择、改善生产技术来进行节能降耗、引进国外先进的控制技术，进一步提高控制水平，来发展我国甲醇工业及简易的流程图。在工艺条件中，主要介绍了温度、压力、氢与一氧化碳的比例和空间速度。主要设备冷激式绝热反应器和列管式等温反应器介绍。最后进行了简单的物料衡算。 关键词:甲醇，合成塔
一、综述 (一)国内外甲醇工业现状 甲醇是重要的化工原料，应用广泛，主要用于生产甲醛，其消耗量约占甲醇总量的30%～40%;其次作为甲基化剂，生产甲胺、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基叔丁基醚、对苯二甲酸二甲酯;甲醇羰基化可生产醋酸、酸酐、甲酸甲酯、碳酸二甲酯等。其次，甲醇低压羰基化生产醋酸，近年来发展很快。随着碳化工的发展，由甲醇出发合成乙二醇、乙醛、乙醇等工艺正在日益受到重视。国内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，这些都会影响成本。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，业内普遍估计，目前我国甲醇生产成本大约在1400,1800元/吨(约200美元/吨)，一旦出现市场供过于求的局面，国内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内大部分甲醇生产企业来讲会加剧增。 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以达到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
甲醇合成塔介绍 2011-09-01 16:17 【打印】【收藏】百川资讯更新时间：来源：甲醇合成塔关键字： 甲醇合成塔设计的关键技术之一就是要高效移走和利用甲醇合成反应所放出的巨大热量。摘要：甲醇合成塔设计的关键技术之一就是要高效移走和利用甲醇合成反应所放出的巨大热量。甲醇合成反应器根据反应热回收方式不同有许多不同的类型，下面将应用较广的几种合成器分别予以简单介绍。一、I.C.I反应器 英国ICI公司低压法甲醇合成塔采用多层冷激式绝热反应器，内设3-6层催化剂，催化剂用量较大，合成气大部分作为冷激气体由置于催化剂床层不同高度平行设立的菱形分布器喷入合成塔，另一部分合成气由顶部进入合成塔，反应后的热气体与冷激气体均匀混合以调节催化床层反应温度，并保证气体在催化床层横截面上均匀分布。反应最终气体的热量由废热锅炉产生低压蒸汽或用于加热锅炉给水回收。该法循环气量比较大，反应器内温度分布不均匀，呈锯齿形。 ICI冷激塔结构简单、用材省且要求不高、并易于大型化。单塔生产能力大。但由于催化剂床层各段为绝热反应，使催化剂床层温差较大，在压力为8.4MPa和12000h-1空速下，当出塔气甲醇浓度为4%时，一、二两段升温约50℃，反应副产物多，催化剂使用寿命较短，循环气压缩功耗大，用冷原料气喷入各段触媒之间以降低反应气温度。因此在降温的同时稀释了反应气中的甲醇含量，影响了触媒利用率，而且反应热只能在反应器出口设低压废锅回收低压蒸汽。为了防止触媒过热，采用较大的空速，出塔气中甲醇含量不到4%。最大规模3000t/d，全世界现有40多套。 二、德国林德Lurgi管壳式反应器 水冷型。图２Lurgi甲醇合成反应器是管壳式的结构。管内装催化剂，管外充满中压沸腾水进行换热。合成反应几乎是在等温条件下进行，反应器能除去有效的热量，可允许较高CO含量气体，采用低循环气流并限制最高反应温度，使反应等温进行，单程转化率高，杂质生成少，循环压缩功消耗低，而且合成反应热副产中压蒸汽，便于废热综合利用。可以看出Lurgi公司正是根据甲醇合成反应热大和现有铜基触媒耐热性差的特点而采用列管式反应器。管内装触媒，管间用循环沸水，用很大的换热面积来移去反应热，达到接近等温反应的目的，故其出塔气中甲醇含量和空时产率均比冷激塔高，触媒使用寿命也较长。其主要性能特点是：该塔反应时触媒层温差小，副产物低，需传热面大。但该反应器比I.C.I反应器结构复杂，上下管板处联结点和焊点多，制作困难，为防壳体和管板、反应管之间焊接热应力,对材料及制造方面的要求较高，投资高。反应器催化剂装填系数也不如I.C.I反应器大，只有30%,且装卸触媒不方便。塔径大,运输困难 Lurgi管壳式反应器已在国内不少甲醇厂使用，但在大型化甲醇装置中因结构复杂、反应管数较多、体积大，国内目前。单塔最大生产能力为1250吨/天。产量增大时，反应器直径过大，而且由于管数太多，反应管长度只能做到10米，因此在设计与制造时就有困难了。1 / 5 近年来又提出与冷管型串联的流程以适应大型化生产的需鲁奇公司曾提出两塔并联的流程，座套甲醇装置（约40两个塔)，全世界现有29求，但是都还未工业化。最大规模3000t/d( /年。,总产能810万吨合成塔） MRF型反应器三、东洋公司（TEC）的反应器为多段间接冷却径向流动反应器，采用套管锅炉水强制循环冷却副产蒸气，MRF字分温度分布呈多段Z反应气体呈径向流过沿径向分布的多级冷却套管管外分布的触媒层，径向流动使气体通过床层的阻力降低；温度分布有所改善，从而有利于提高催化剂寿命；布，有催化剂在管外装填，反应器催化剂装填系数得到适当增大，多孔板可保证气体分布均匀；利于实现大型化，但其结构复杂，制造难度大。 米，反应器吨的产能，甲醇塔直径5MRF-Z型反应器达到日产5000据了解，TEC可用单台催化米，米，床高12按14万吨/年的反应器直径2.5管长22.4m，催化剂装填量为350m3。。工业业绩：