大学毕业设计年产30万吨甲醇工艺设计Word格式.docx
- 文档编号:14764231
- 上传时间:2022-10-24
- 格式:DOCX
- 页数:40
- 大小:363.78KB
大学毕业设计年产30万吨甲醇工艺设计Word格式.docx
《大学毕业设计年产30万吨甲醇工艺设计Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《大学毕业设计年产30万吨甲醇工艺设计Word格式.docx(40页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
关键词:
甲醇;
合成;
工艺设计
Abstract:
Methanolisarawmaterialwhichisextremelyimportantfororganicchemicalindustry,anditcanbeusedasfurnaceoil.Methanolisalsothebasicproductsofthecarbonchemistryanditisveryimportantinnationaleconomy.Inrecentyears,thedemandforthemethanolrisesbyalargemarginwiththedevelopmentoftheproductswhicharemadefrommethanol,especiallytheapplicationandpopularizationofthemethanolpetrol.Thereforecarriedouttheannualoutputof300000tonsofmethanolproject.Thecomparativeanalysisoftheexistingproductionprocess,determinetheselectionoflowvoltageLurgiprocesstoobtaincrudemethanol.Accordingtotheknowledgeofmethanolsynthesissectionofmaterialbalance,heatbalanceandequipmentrelatedcalculation.Processforthemainequipmentsynthesistowercalculationandselection,theselectedsyntheticmethanolreactorisshellandtubetypeofmethanolsynthesistower,alsomaketheprocessflowchartwithcontrolpointsandsynthetictowerequipmentdiagram.
Keywords:
methanol;
synthesis;
processdesign
引言
甲醇最早是由木材和木质素干馏制得俗称“木醇”,其分子式为CH3OH,是重要的有机化工原料之一,是碳化学、有机及精细化工的基础原料,又是优质的能源载体。
长期以来,甲醇除少量直接用于溶剂外,人们一直把甲醇作为农药、染料、医药等工业的原料。
尽管国内甲醇的传统消费领域如甲醛、醋酸等行业受房地产调控政策等因素影响,产量增速有所放缓,但新兴应用领域如甲醇燃料、甲醇制烯烃等行业在石油供需缺口下迅速发展。
近十年来,我国的甲醇工业有了突飞猛进的发展,在原料路线、生产规模、节能降耗、过程控制与优化、产品市场与其他化工产品联合生产等方面都有了新的突破与进展。
尤其我国是煤炭生产和消费大国,除了用煤直接气化生产甲醇外,由于炼焦工业采用洁净工艺和综合利用,焦炉煤气将成为我国甲醇生产的新原料。
据了解,目前国内已投产的甲醇制烯烃企业共四家,包括神华包头60万吨烯烃装置、神华宁煤50万吨烯烃装置、大唐46万吨烯烃装置以及中原石化60万吨烯烃装置。
2012年上半年数据显示,甲醇制烯烃产量约60万吨,应用甲醇167.7万吨,仅2012年上半年神华包头煤制烯烃项目实现销售收入31亿元、利润6亿元,取得较好的效益[1]。
而甲醇燃料的推广应用,更会使甲醇的需求市场进一步扩张。
2009年5月,《车用燃料甲醇》及《车用甲醇汽油(M85)》两个国家标准正式发布,标志着以甲醇为基础调配大比例M85甲醇汽油的时机已经成熟。
因此,甲醇在化学工业中的作用必将越来越重要。
第一章概述
1.1甲醇的概述
1.1.1理化性质
甲醇是一种无色、透明、易燃、易挥发的有毒液体,常温下对金属无腐蚀性(铅、铝除外),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℃,燃烧热725.76kJ/mol,闪点12.22℃,自燃点463.89℃,蒸气密度1.11,蒸气压13.33kPa(100mmHg21.2℃),蒸气与空气混合物爆炸极限6~36.5%(体积比),能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃和许多其他有机溶剂相混溶,但是不与石油醚混溶,遇热、明火或氧化剂易燃烧[5]。
1.1.2制法
1661年英国波义耳(Boyle)首先在木材干馏的液体产品中发现了甲醇,木材干馏成为工业上制取甲醇最古老的方法。
1834年,杜马(Dumas)和彼利哥(Peligot)制得了甲醇纯品。
1857年法国伯特格(Berthelot)用一氯甲烷水解制得甲醇。
合成甲醇的工业生产始于1923年。
德国巴登苯胺纯碱(BASF)公司首先建成以一氧化碳和氢为原料、年产300t甲醇的高压合成法装置,从20世纪20年代至60年代中期,所有甲醇生产装置均采用高压法,即操作压力为30~35MPa,采用锌铬催化剂。
1966年,英国帝国化学工业(ICI)公司研制成功铜基催化剂,并开发了低压合成甲醇工艺,即ICl工艺。
20世纪70年代中期以后,世界上新建和扩建的甲醇装置几乎都采用低压法[1]。
合成甲醇可以固体(如煤、焦炭)液体(如原油、重油、轻油)或气体(如天然气及其他可燃性气体)为原料,经造气净化(脱硫)变换,除去二氧化碳,配制成一定的合成气(一氧化碳和氢)。
在不同的催化剂存在下,选用不同的工艺条件。
单产甲醇(分高压法低压和中压法),或与合成氨联产甲醇(联醇法)。
将合成后的粗甲醇,经预精馏脱除甲醚,精馏而得成品甲醇。
高压法为BASF最先实现工业合成的方法,但因其能耗大,加工复杂,材质要求苛刻,产品中副产物多,今后将由ICI低压和中压法及Lurgi低压和中压法取代。
1.1.3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、硫酸二甲酯等多种有机产品,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[5]。
1.2由CO和H2合成甲醇
甲醇合成反应是可逆的强放热反应,受热力学及动力学控制,通常在单程反应器中,CO和CO2的单程转化率比较低,需要把未反应的CO、CO2和H2与甲醇分离,然后通过循环压缩机再压缩到反应器中进一步反应。
为确保反应器出口气体中有较高的甲醇含量,一般采用较高的反应压力。
根据合成过程所采用压力的不同,可分为高压法、中压法和低压法。
图1.1甲醇合成流程图
1.2.1高压法
CO和H2在高温(340~420℃)高压(30.0~50.0MPa)下,用锌—铬氧化物作催化剂合成甲醇。
高压法是最早的甲醇合成工艺流程,此法的特点是技术成熟,但投资及生产成本较高。
1.2.2低压法
以CO和H2为原料在低压(5.0MPa)和相对较低温度(275℃左右)下,采用铜基催化剂合成甲醇。
目前,低压法甲醇合成技术主要是英国I.C.I低压法和德国Lurgi低压法。
此外,还有美国电动研究所的三相甲醇合成技术,三相甲醇合成技术虽已研究成功,但尚未进行大规模生产。
(1)I.C.I低压法1966年,英国I.C.I公司在成功地开发了铜基低压甲醇合成催化剂之后,建立了世界上第一个低压法甲醇合成工厂,即英国Teesside地区Billingham工厂。
该厂以石脑油为原料,日产甲醇300t。
到1970年,最多日产量能达到700t。
催化剂使用寿命可达4年以上。
由于低压法合成的粗甲醇杂质含量比高压法得到的粗甲醇杂质含量低得多,净化比较容易,利用双塔精馏系统便可以得到纯度为99.85%的精制产品甲醇。
煤炭气化煤气合成甲醇与以石脑油、天然气、重油为原料合成甲醇的合成工艺是相同的,区别在于它们制备甲醇原料气的方法和工序不同[2]。
(2)Lurgi低压法20世纪60年代末,德国Lurgi公司在UnionKraftstoffWesseling工厂建立了一套年产4000t的低压法甲醇合成示范装置。
在取得必要的数据及经验后,于1979年底,Lurgi公司建立了3套总产量超过30万吨每年的工业装置。
Lurgi低压法甲醇合成工艺与I.C.I低压工艺的主要区别在于合成塔的设计,该工艺采用管壳型合成塔,催化剂装填在管内,反应热由管间的沸腾水移走并副产中压蒸汽。
Lurgi低压法甲醇合成工业化后,很快得到广泛应用。
Lurgi低压法合成甲醇的主要特点如下。
采用管壳式合成塔。
这种合成塔温度容易控制,同时,由于换热方式好,催化剂床层温度分布均匀,可以防止铜基催化剂过热,可延长催化剂寿命,且副反应大大减少,允许含CO高的新鲜气进入合成系统,因而单程气体转化率高,出口反应气体含甲醇7%左右,循环气量较少,设备、管道尺寸小,动力消耗低。
无需专设开工加热炉,开车方便,开工时直接将蒸汽送入甲醇合成塔将催化剂加热升温。
合成塔可以副产中压蒸汽,非常合理地利用了反应热。
Lurgi低压法合成甲醇投资和操作费用低,操作简便,不足之处是合成塔结构复杂,材质要求高,装填催化剂不方便[3]。
目前,低压法甲醇技术主要是英国I.C.I法和德国Lurgi法,这两种方法的工艺技术见下表。
表1.1I.C.I法和Lurgi法制甲醇工艺技术指标
项目
I.C.I法
Lurgi法
合成压力/MPa
5
合成反应温度/℃
230~70
225~250
催化剂成分
Cu-Zn-Al
Cu-Zn-Al-V
空时产率/[t/m3·
h]
0.33
0.65
进塔气中CO含量/%
<
9
12
出塔气中CH3OH含量/%
3~4
5~6
循环气:
新鲜气
10:
1
5:
合成反应热的利用
不副产中压蒸汽
副产中压蒸汽
合成塔形式
冷激型
管束型
设备尺寸
设备较大
设备紧凑
合成开工设备
要设加热炉
不设加热炉
综上所述,本设计将采用Lurgi低压法合成甲醇。
1.2.3中压法
为弥补低压法产量低体积大的情况,出现了中压法合成甲醇的工艺流程,它是在低压法基础上开发的在10MPa左右压力下合成甲醇的方法。
1.3甲醇生产技术的发展趋势
近年来,国内外甲醇生产技术发展有以下几个趋向:
(1)原料路线多样化。
(2)生产规模大型化。
(3)合成压力从高压转为低压。
(4)多采用铜基催化剂。
(5)节
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 大学 毕业设计 年产 30 甲醇 工艺 设计
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)