年产10万吨甲醇低压羰基化合成醋酸精制工段工艺设计

年产10万吨甲醇低压羰基化合成醋酸精制工段工艺设计
年产10万吨甲醇低压羰基化合成醋酸精制工段工艺设计

年产10万吨甲醇低压羰基化合成醋酸精

制工段工艺设计

学院:

专业:姓名:指导老师:化学工程与工艺学号:

职称:

二○一四年五月

诚信承诺书

本人郑重承诺:本人承诺呈交的毕业设计《年产10万吨甲醇低压羰基化合成醋酸精制工段工艺设计》是在指导教师的指导下,独立开展研究取得的成果,文中引用他人的观点和材料,均在文后按顺序列出其参考文献,设计使用的数据真实可靠。

本人签名:

日期:年月日

年产10万吨甲醇低压羰基化合成醋酸精制工段工艺设计

摘要

醋酸是一种重要的基本有机化工原料产品,在各行各业中有广泛的应用。本设计介绍了醋酸的一些物理性质、化学性质,用途,现状和发展状况并且对比了各种合成方法,还对工艺流程进行了简述。

本设计采用甲醇为原料,铑为催化剂,低压羰基化流程工艺。本工艺简单,原料来源广泛,污染少,安全可靠,转化率和选择率高,产品质量高。本工艺的设计重点是合成工序和精馏工序的物料衡算、热量衡算、主要设备计算和选型。同时绘制了工艺流程图和主要设备装置图。并且对于工艺进行车间布置和三废处理。

关键词: 甲醇低压羰基化物料衡算热量衡算

With an annual output of 100000 tons of low-pressure methanol carbonylation acetic acid refining process design

Abstract

Acetic acid is an important basic organic chemical raw material products, have been widely applied in all walks of life. This design introduces some physical properties, chemical properties, application status and development of acetic acid, and comparison of various synthetic methods, but also on the process are described.

This design uses methanol as raw materials, rhodium catalyst, low-pressure carbonylation process. This simple process, wide material source, less pollution, safe and reliable, high conversion and selectivity, high product quality. The design key of this process is a material balance synthesis process and distillation process calculation, heat balance calculation, calculation and selection of main equipment. At the same time, rendering the process flow diagram and main equipment installation diagram. And workshop layout and waste treatment for process.

Keywords: Methanol;Low-pressure carbonylation;material balance;heat balance

目录

1 前言 (1)

1.1世界醋酸生产概况 (1)

1.2国内生产状况 (2)

1.3醋酸的用途 (2)

1.4醋酸的物理性质 (2)

1.5醋酸的化学性质 (3)

1.5.1与不饱和烃的酯化反应 (3)

1.5.2醇醛缩合反应 (3)

1.5.3与金属氧化物或碳酸盐反应 (3)

1.5.4分解反应 (4)

1.5.5酸碱性 (4)

1.6醋酸合成方法 (4)

1.6.1轻烃液相氧化法 (4)

1.6.2乙醛氧化法 (5)

1.6.3乙烯直接氧化法 (5)

1.6.4甲醇羰基化合成法(MC) (5)

1.6.5乙烷选择性催化氧化 (6)

1.6.6甲醇羰基化制备醋酸 (6)

2物料衡算 (10)

2.1合成塔的计算 (10)

2.1.1合成塔的物料衡算 (10)

2.2轻组分塔的物料衡算 (11)

2.3脱水塔的物料衡算 (12)

2.4重组分塔的物料衡算 (13)

3塔设备的计算 (15)

3.1脱水塔(常压精馏塔)的计算 (15)

3.1.1进料组成 (15)

3.1.2平均摩尔质量 (15)

3.2塔板数的确定 (16)

3.2.1相对挥发度 (16)

3.2.2最小回流比和操作操作比 (17)

3.2.3精馏段和提馏段操作方程 (17)

3.2.4塔板数计算 (18)

3.2.5全塔效率的确定 (19)

3.2.6确定实际塔板数 (19)

3.3精馏塔物性参数计算 (20)

3.3.1操作压力计算 (20)

3.3.2操作温度 (20)

3.3.3平均摩尔质量 (20)

3.3.4平均密度的计算 (21)

3.3.5液面的表面张力 (22)

3.3.6体积流率的计算 (23)

3.4精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (24)

3.4.1塔径和高度的计算 (24)

3.4.2溢流装置计算 (26)

3.4.3塔板的布置 (27)

3.5浮阀塔流体力学验算 (29)

3.5.1气体通过浮阀塔板的压降 (29)

3.5.2液泛 (31)

3.5.3物沫夹带 (32)

3.6负荷性能图 (33)

3.6.1物沫夹带线 (33)

3.6.2液泛线 (34)

3.6.3液相负荷上限 (35)

3.6.4漏液线 (35)

3.6.5液相负荷下限 (35)

4热量衡算 (39)

4.1脱水塔的热量计算 (39)

4.2塔顶冷凝器热负荷及冷却水的用量 (40)

4.3塔底再沸器热负荷及水蒸气的用量 (41)

5附属设备的计算及接管的选取 (43)

5.1接管的选取 (43)

5.1.1进料管 (43)

5.1.2回流管 (43)

5.1.3塔底出料管 (43)

5.1.4塔顶蒸汽出料管 (44)

5.2塔高度的计算 (44)

5.2.1塔顶空间高度 (44)

5.2.2封头 (44)

5.2.3裙座 (44)

5.2.4塔底空间高度 (45)

5.2.5人孔 (45)

5.2.6塔的总高度 (45)

6车间布置设计 (46)

6.1 车间布置设计重要性 (46)

6.2车间生产要求 (46)

6.3 车间安全要求 (46)

6.4 车间发展要求 (46)

7三废”处理和安全事项 (47)

7.1 废水 (47)

7.2 废气 (47)

7.3 废渣 (47)

7.4安全事项 (47)

参考文献 (48)

致谢 (49)

附录 (50)

1 前言

醋酸作为一种重要的基本有机化工原料。氯乙酸、醋酸乙烯单体、聚乙烯醇、对苯二甲酸、醋酸酯、醋酸纤维及金属醋酸盐等主要的原料是醋酸。电影胶片所需要的醋酸纤维素和木材用胶粘剂中的聚乙酸乙烯酯和很多合成纤维常用醋酸作为原料而制的。随着科学发展,醋酸在科学领域中是一种重要有机化工产品。在农药、医药、染料、粘合剂、有机溶剂等很多方面有着广泛用途。

1.1世界醋酸生产概况

人类最初通过酒精发酵及木材干馏而获得醋酸。在1911年德国建成了全球首套乙醛法醋酸装置。1952年Celanese公司在美国开发了更高级的低碳烷烃氧化生产醋酸的方法。60年代乙烯—乙醛—醋酸工艺获得快速发展,Hoechst-Wacker公司开发了乙烯直接氧化制乙醛的工艺。1960年德国BASF公司相继开发了甲醇高压羰基合成醋酸技术,但是这种技术操作压力高和副产物多,再加上产品精制复杂等原因而没有得到推广。1968年,这是醋酸工业一次划时代飞跃的一年,因为美国公司Monsanto成功研发了甲醇低压羰基合成醋酸的工艺,并成功于1970年每年13.5万吨的工业化生产装置在Texas 建成。1983年Holcon/Eastman公司成功开发了醋酸醋酐联产技术并且建成了每年22.5万吨醋酐生产装置。

1997年日本成功开发了乙烯直接氧化制醋酸的工艺并且建成了每年10万吨的装置。目前,世界上乙烯直接氧化法,乙醛氧化法,甲醇低压羰基合成法装置能力分别占总生产能力的15%、25%和60%。世界上最大的五大醋酸生产商分别是BP公司,Milleni-um公司,Celanese公司,Acetex公司和Daicel公司。它们拥有的生产能力大概占总生产能力的80%,并且有增加的趋势。1998年全球生产能力能达到758.8万吨,其主要分布在北美39.2%、亚洲30.1%、西欧21.0%、东欧6.3%、南美洲及其他地区为3.3%。2002年能扩大到890万吨,新增的装置能力主要集中Celanese公司、BP 公司以及东南亚地区。世界上最大的生产醋酸大国是美国,1998年生产能力能达到每年250万吨。四大醋酸生产厂是Sterling,Millennium,Eastman和Celanese公司。其中世界上最大的生产装置是Celanese公司在Texas州的Clear lake装置。生产方法是甲醇羰基化法,经过两年的扩产,生产能力已达每年100万吨。1998年西欧地区生产能力已超过每年150万吨。并且BP公司是该地区最大的生产厂商,该公司在1998年底在Hull 地区装置能力能达到每年67.5万吨。2000年整个西欧地区装置能力大概在每年172万吨。1998年日本的生产能力能达到每年70万吨。日本三大著名醋酸生产厂商是昭和电工,协同醋酸,大赛格。乙烯直接氧化法制醋酸的装置是1997年昭和电工投产的每年10万吨,也是全世界唯一的一家。

1.2国内生产状况

1953年,乙醇—乙醛—醋酸工业生产装置首次在上海建成。后来乙醇为原料的中型醋酸装置相继建成。1958年,电石—乙炔—乙醛生产装置在吉化公司建成。70年代到80年代末,一些企业利用乙烯为原料生产乙醛的技术,四套乙烯—乙醛—醋酸装置被自行设计而成,在我国当时缓解醋酸需求起了很大的作用。1996年,是我国醋酸工业进入一个发展的新时期的一年,我国引进Monsanto/BP技术建成了第一套甲醇低压羰基化制醋酸装置。1997年我国利用自主研发的甲醇羰基化技术建成了每年生产十万吨的醋酸装置。1998年,每年生产18万吨羰基合成醋酸装置在四川建成并投产使用。

目前醋酸生产装置超过90多套,实际生产能力大概有每年生产1200万吨。其中甲醇低压羰基化装置有3套,实际生产能力大概有每年有35万吨。乙烯—乙醛—醋酸装置有四套实际生产能力大概有44.5万吨每年。还有一部分是乙醇—乙醛—醋酸装置。1998年比1997年增长11.7﹪。

1.3醋酸的用途

醋酸作为一种重要的有机化工原料,它可以衍生出几百种下游产品,比如醋酐,对苯二甲酸,醋酸纤维,聚乙烯醇,醋酸酯以及金属醋酸盐。醋酸常用于基本有机合成、农药、医药、食品、印染、造漆等行业。所以醋酸工业的发展与国民经济息息相关。最初工业上合成乙酸的原料是粮食,然后是木材、煤炭、矿石、天然气。石油和煤炭是现在工业工艺主要采用的原料。

1.4醋酸的物理性质

表1.1 醋酸的物理性质

熔点16.6℃相对密度 1.0492

沸点117.9℃爆炸极限上限 4.0v%

下限 17.0v%折射率(20℃) 1.3718溶解度能溶水,乙醇等闪点39℃蒸汽压(20℃) 1.50kpa 比热容(20℃) 2.01kJ/(kg·℃)粘度(20℃) 1.22cp

蒸发潜热kJ/kg 60℃ 880表面张力(20℃)29.58

80℃ 8120.0994

醋酸又叫乙酸,是一种有机物又是典型的脂肪酸。分子式:C

2H

4

O

2

(常简写为HAc)

或CH

3

COOH。相对分子质量为60.06,纯的醋酸具有强烈的刺激气味和强腐蚀性,并为无色水状液体。吃用醋的主要成分是醋酸,故得名醋酸。大部分高纯度醋酸在低于16度时可以凝结成片状晶体,所以也被称为冰醋酸。另外醋酸蒸汽易着火,并且能够和空气在一定条件下形成爆炸性混合物。强的吸湿性也是冰醋酸的一个性质,水的含量每增加

0.1

%凝固点就降低0.15%左右。根据这性质,可以有以下物理性质。

1.5醋酸的化学性质

根据有关资料显示,醋酸属于典型的脂肪族一元羧酸并具有一元酸的所有典型化学性质。羧基和烷基是醋酸分子结构所具有的。

CH

3COOH+ROH→CH

3

COOR+H

2

O

这是酯化反应并且生成等分子的水。在反应过程中生成的水会减慢反应的速度。为了减少对反应速度的影响通常在反应过程中加入过量的醋酸。另外采用共沸蒸馏法,既能除去水,也能达到加快反应速度和加大反应进程的目的。实际操作中,为了更好地控制反应速度,通常采用电导率法测定反应系统中的水浓度。在实际工业生产中,酯化反应的催化剂一般使用无机酸和有机酸,比如磷酸,高氯酸和硫酸等。在特定条件下非酸性的盐类、金属和金属氧化物也可以作为反应得催化剂,比如丝光沸石、Y分子筛等。在生产工业中正丁醇与乙酸的酯化反应用到的催化剂一般是氯化钴。

1.5.1与不饱和烃的酯化反应

醋酸酯大多是仲醇或者叔醇类,生成醋酸酯一般是由醋酸和烯烃反应生成。醋酸和丙烯反应生成异丙酯;和异丁烯反应生成醋酸叔丁酯。但反应中催化剂不一样,产物也不一样,如加入铂等贵金属催化剂,以上反应产物会变成不饱和酯。

1.5.2醇醛缩合反应

在有催化剂的存在下,醋酸和甲醛能发生缩合反应生成丙烯酸。(一般使用负载氢氧化钾的硅胶为催化剂)

H

3COOH+HCHO→CH

2

=CH-COOH+H

2

O

该缩合反应的单程转化率在50%—60%之间和收率可达到80%—100%.但是这种工艺路线的能耗比较多,所以没有进一步工业化应用。

1.5.3与金属氧化物或碳酸盐反应

醋酸是一种弱酸并具有酸性物质的一般化学性质,能与金属氧化物、碳酸盐反应生成醋酸盐。其反应速度大于大部分有机酸,但小于硫酸、盐酸这种强酸。醋酸的水溶液对于许多金属是有腐蚀性的。

1.5.4分解反应

醋酸燃烧后生成二氧化碳和水。在高温下,浓硫酸可使醋酸脱水炭化生成二氧化碳

和少量二氧化硫。在227℃、低压和PC催化剂存在条件下,醋酸可以分解得到乙烯酮、甲烷、二氧化碳等产物。干燥的醋酸经蒸馏就能生成醋酸酐,一般条件下沸腾7小时就能达到平衡,如果加入酸性催化剂,则平衡就缩小为20分钟。生产醋酸酐的工业方法之一是醋酸经乙酸酮合成醋酸酐。在一定条件下,醋酸分子脱去—COOH,放出去CO

2

,所以成为脱羧反应。

1.5.5酸碱性

醋酸是一价弱酸,常温下醋酸在水中的解离常数是pK

a

=4.76。常用于水中的极弱的碱的定量分析。醋酸盐就是醋酸与金属氧化物和氢氧化物反应生成。醋酸的粗品焦木酸经与石灰石中和并生成氧化钙的醋酸盐。一些非常强的酸,可作为醋酸醋化反应的催化剂,如超强酸,在醋酸中仍表现出超强性。醋酸具有酸的一般性质,因为醋酸在水溶液中能离解出氢离子而显酸性。醋酸与强碱,金属氧化物反应生成盐和水。

由于醋酸中羰基碳原子与氧原子相连,所以O与C=O之间存在P-π共轭效应,从而O-H键极性增大而呈现酸性;C-O键为极性键,所以发生取代反应中-OH被其他基团取代;因为羰基的吸电子作用导致烃基上的a-H原子被其他基团取代后而生成取代酸。醋酸常

参加的反应有:①脱酸反应②α-氢的卤代反应:主要是在P、S、I

2

或者光照的催化下

能被CI

2、Br

2

取代。③酸性和成盐反应。④还原反应,在强还原剂下可将其还原成伯醇。

1.6醋酸合成方法

经过几十年的法展,醋酸工业大概形成八种工艺路线。工艺路线有:醋酸—醋酐—醋酸甲醋联产,乙醛氧化法,轻烃液相氧化法,乙烷直接氧化法,天然气经非合成气氧化法,甲醇拔基合成法,乙烷选择性催化氧化等。

1.6.1轻烃液相氧化法

轻烃液相氧化法又被称为丁烷氧化法或直接氧化法,主要原料为正丁醇和石脑油。在催化剂存在条件下,石脑油(正丁烷)与氧化剂进行氧化反应生产醋酸。压力控制在5.0MPa左右,温度控制在170—200℃之间。反应收率就在75﹪—80﹪之间。原理如下:

C 4H

10

+2.5O

2

→2CH

3

COOH+H

2

O

其工艺流程如下:

空气与原料在喷射式连续塔的液相中进行反应。在气液分离器中反应产物经冷却后分离液相(主要为醋酸和水)和气相(未反应的原料)。液相组分再经分离器后分离出低沸点产物,然后再次氧化为醋酸,再经过脱水,精馏后就可得到成品醋酸。但是,该工艺的缺点是副产物多、机理复杂、设备腐蚀严重。

1.6.2乙醛氧化法

最早实现氧化法工艺是乙醛氧化法。原料乙醛来源主要有两种:一种是乙烯水合制取乙醛;另外是轻石脑油或丁烷氧化而制得。在催化剂的存在下,反应条件一般为55atm 和150℃时,乙醛能与氧化剂反应生产醋酸。其反应原理如下:

CH

3CHO+O

2

→2CH

3

COOH

但是这种生产工艺的缺点是:催化剂难取,产品单耗大,并且催化剂毒性对环境污染比较严重。

1.6.3乙烯直接氧化法

日本昭和电工株式会社开发的专利技术就是乙烯直接氧化法。1997年在日本建成了第一套运用该技术的生产装置,并投产使用。该工艺是采用一步法气相工艺把乙烯直接氧化成醋酸而不需要经过乙烯转为乙醛的步骤。在催化剂存在条件下,其反应原理如下:

C 2H

4

+O

2

→2CH

3

COOH

这种工艺的好处是:选择性高,工艺简单,收率高,三废少。是一种清洁生产工艺。

1.6.4甲醇羰基化合成法(MC)

目前用最广泛的工艺方法是甲醇和一氧化碳生成醋酸。而且根据反应条件不同又分为低压法和高压法这两种工艺。这两种工艺都依赖催化剂体系并且生产工艺原理相似。1960年BAsF公司完成投产高压法的使用,但是由于很多缺点的存在:投资耗能大,产品精制复杂,副产物多,反应条件苛刻等,这种方法已全部停止使用。目前低压甲醇羰基化合成法主要用于新建的醋酸生产装置并投产使用。低压法反应工艺主要有eelanese 的AoPlus工艺,BPeativa工艺和孟山都工艺,但由于催化剂存在回收难和价格高的缺点,工艺的改进和催化剂的创新仍在进行中。

催化剂的研究开发对低压法工艺的研究有重要的意义。主要是有两个方面:一方面是开发稳定性好,相对便宜和催化剂效率高的新式催化剂;另一方面是对现有的老式催化剂改良;第二个方向是对现有的工艺流程改进,主要是针对低压甲醇拨基法各个阶段的特点开发和优化成各具有特色的流程;第三个方向是针对现在装置的挖潜改造及设备的强化,主要方法是改善系统平衡条件、改良催化剂、提升设备能力;还有运用新设备及新材料和进一步纯化产品等。

1.6.5乙烷选择性催化氧化

乙烷选择性催化氧化法被联合碳化物公司品牌联合碳化物公司开发,同时又称为Ethoxene工艺。该工艺主要是将乙烷和乙烯的混合物催化氧化制取醋酸。该生产工艺主要特点是:操作条件简单、选择性好,但是副产物多。

1.6.5.1醋酸—醋酐—醋酸甲醋联产工艺

在醋酐拨基合成工艺的基础上英国公司进行了新的工艺改进并提出了甲醇生产醋酐联产物的工艺流程。该工艺流程主要是利用醋配与甲醇反应制得醋酸甲醋。然后再进行拨基化反应,从而合成醋配联产醋酸。该工艺的主要优势是:工艺调节方便、反应速率高、产品线丰富、原料获取方便等。

1.6.5.2乙烷直接氧化制醋酸工艺

乙烷直接氧化制醋酸工艺是被沙特基础工业(sABIC)公司开发,其原理是乙烷催化气相氧化制取醋酸。其反应式:

C

2H

6

+3/2O

2

→CH

3

COOH +H

2

O

该工艺的主要优势:催化剂性能稳定、转化率高、选择性高、运行费用低。

1.6.5.3天然气经非合成气制醋酸工艺

最近提出的一项新的专利技术是天然气非经合成气制醋酸工艺。流程是甲烷经非合成气过程制的醋酸、二甲醚和甲醇。反应式如下:

2CH

4+2HBr+O

2

→ 2CH

3

Br+2H

2

O

CH

4

+O

2

→CO+H

2

+H

2

O

CH

3Br+H

2

O+CO →CH

3

COOH+HBr

该流程主要优势是:转化率高、工艺危险性低、副产物少、原料性质温和。

1.6.6甲醇羰基化制备醋酸

1.6.6.1甲醇羰基化法

甲醇羰基化法就是以甲醇和CO为原料经过羰基化合成醋酸。该法主要的优点是:副产品少,原料路线多样化,以煤焦、天然气和重油为基本原料,特别适用于煤化工,三废少,并且寿命长,用量少,催化剂活性高,易于处理,但是物料的腐蚀性比较强,所以其设备、管件、仪表、管道阀门等要采用比较昂贵的合金,因此成本投资比较大。

1.6.6.2甲醇羰基化法分类

根据合成压力甲醇羰基化法可分为低压法和高压法。高压法是在温度为250℃,压力为63.74MPa条件下,以碘为助化剂,羰基钴为催化剂羰基化合成醋酸,收率在88%—90%之间。低压法是在温度150℃,压力为3MPa条件下,以一碘甲烷为助催化剂并以三氯化铑为催化剂羰基化反应合成醋酸。因为高压法分离流程复杂、投资高、能耗高,目前低压法已经取代高压法。当前工业化方法中低压甲醇羰基化法是最佳生产方法,但是不足之处:碘的腐蚀性及强,催化剂铑比较昂贵。

甲醇羰基化法的改进:改进方向主要是低水技术、工艺流程和催化剂等方面的改进。

①甲醇低压羰基化法的改进

低压甲醇羰基化法工艺流程主要集中在两个方面的改进:第一个方面是羰基化的气相工艺,目的主要是克服设备腐蚀,产物分离精制较复杂和液相法存在的催化剂流失等缺点。虽然国外对这方面已研究,但还是停留在实验室研究阶段;第二方面是双反应器串联工艺,为了使第一个反应器未反应完全的原料充分反应再串联第二个反应器,从而提高反应效率并且减轻尾气回收系统的负荷和分离精制,虽然这种技术在国内外有了一定的发展,但是特点各有不同。西南化工研究设计院采用加一个转化器,降低反应液中水含量等方面提高反应的转化率,使易分解沉淀的催化剂能承受加热从而解决催化剂沉淀问题;采用蒸发流程取出粗产品醋酸,与传统工艺不同的是此方法可大幅度提高粗产品的含量,降低分离工段的负荷和母液循环量;采用甲醇为尾气的吸收剂,与醋酸的吸收剂比较吸收效果好、对设备腐蚀小、吸收剂用量少。低压甲醇羰基化法无论是工艺流程和设备,还是催化剂都在不断提高,不断改进,从而促进了生产装置的大型化、成本降低、能耗降低和竞争力提高。

②用于低压甲醇羰基化法制醋酸的催化剂

催化剂主要分成两类:非贵金属催化剂主要是以Ni系为代表、贵金属催化剂主要是以Rh系为代表。其中Rh系金属的活性比较高,而且Rh的活性最高。

催化剂的助催化剂、配体和载体对催化剂的性能影响比较大。助催化剂一般用卤化物或卤素及其他质子极性溶剂为最佳,在卤素中碘为最好而且常用碘甲烷。对于Ni系催化剂,除了碘甲烷之外,嘧啶类盐和醋酸盐等反应也有明显的助催化作用。配体常用含氧族元素和氮族的碱性有机基团或化合物为最好。载体主要有碳分子筛、碳黑、硅胶、活性炭等。碳分子筛及活性炭对提高甲醇气相拨基化活性最有利。

③甲醇低压羰基化制醋酸工艺流程

甲醇低压羰基化法合成醋酸工艺主要分为两部分:CO造气和醋酸的生产。造气工段大概包括造气、预硫、压缩、脱硫脱碳工序;醋酸生产可以分为反应工序和精制工序,反应工序主要包括:预处理、合成、转化等工段;精制工序主要包括:蒸发、脱轻、脱水、提溜、脱烷、成品等工段。简单的工艺流程图如下:

产品

水 醋酸循环重组分移至煅烧炉

1—合成塔 2—洗涤系统 3—脱轻组分塔 4—脱水塔 5—脱重组分塔 6—废酸汽提塔

图1.1 甲醇低压羰基化合成醋酸流程图

流程说明

1.反应工序

工艺反应在搅拌式反应器中进行,并且事先加入催化液。原料进料是在加热到185℃时,甲醇从反应器底部喷入,在压缩机加压到2.47MPa后,CO也从反应器底部喷入。充分反应后的原料从塔侧进入闪蒸罐,从闪蒸罐低流回反应器的是含有催化剂的溶液。从

、闪蒸罐顶部出来进入精制工序的是含有水、碘甲烷、醋酸和碘化氢的蒸汽。CO 、CO

2

和碘甲烷从反应器顶部出来进入冷却器,并凝液重新返回反应器,一部分不凝性气体H

2

送入吸收工序。并且将反应温度控制在130℃—180℃之间,175℃为最佳。如果温度过高,二氧化碳和副产物甲烷就会增加。

2.精制工序

由轻组分、脱水塔、重组分塔、废酸汽提塔组成,各塔的主要作用如下。

轻组分塔。从闪蒸罐出来的气流进入轻组分塔,蒸出物从塔顶出来经冷凝,凝液碘甲烷返回到反应器,而不凝性尾气送往吸收工序;醋酸、水、碘化钾等高沸物和少量的铑催化剂从轻组分塔塔底排除然后再返回闪蒸罐;而含水醋酸由轻组分塔侧线出料进入脱水塔上部。

脱水塔。从脱水塔塔顶馏出的水还含有少量醋酸、碘甲烷、轻质烃,然后返回吸收工序。脱水塔底主要含有醋酸的重组分并送往重组分塔。

重组分塔。从重组分塔塔顶馏出的轻质烃,含有重质烃的物料盒丙酸从塔底送入废酸汽提塔,而醋酸产品从塔侧线馏出来。

废酸汽提塔。从重组分塔塔底出来的物料进入废酸汽提塔,并且从重组分中蒸出的醋酸返回重组分塔底部。从汽提塔塔底出来的废料中含有重质烃和丙酸,所以需要进一步处理。

3.轻组分回收工序

从反应器出来的驰放气进入高压吸收塔,用醋酸吸收其中的碘甲烷,吸收在加压下

进行,压力为2.74MPa。未吸收的废弃主要含CO、CO

2、及H

2

.送到火炬焚烧。

从高压吸收塔和低压吸收塔吸收了碘甲烷的两股醋酸富液,进入解吸塔汽提解气,解吸出来的碘甲烷蒸汽送到精制工序的轻组分冷却器,再返回反应工序。汽提解吸后的醋酸作为吸收液循环,再用于高压和低压二个吸收塔。

年产3000吨丙烯氰(AN)合成工段换热器工艺设计1

年产3000 吨丙烯氰合成工段换热器工艺设计

目录 一、设计说明 (3) 1.1 概述 (3) 1.2丙烯腈生产技术的发展概况 (3) 1.2.1国外的发展情况 (3) 1.2.2国内的发展情况 (4) 1.3 世界X围内产品的生产厂家、产量 (6) 1.4世界X围内生产该产品的所有工艺及其分析 (7) 1.4.1环氧乙烷法 (7) 1.4.2 乙炔法 (7) 1.4.3丙烯氨氧化法 (7) 1.5设计任务 (8) 二、生产方案 (8) 2.1 工艺技术方案及原理 (8) 2.2 主要设备方案 (9) 2.2.1催化设备 (9) 2.2.2控制系统 (10) 三、物料衡算和热量衡算 (10) 3.1 生产工艺及物料流程 (10) 3.2 小时生产能力 (14) 3.3 物料衡算和热量衡算 (14) 3.3.1反应器的物料衡算和热量衡算 (14) 3.3.2废热锅炉的热量衡算 (17) 3.3.3空气饱和塔物料衡算和热量衡算 (18) 3.3.4 氨中和塔物料衡算和热量衡算 (21) 3.3.5换热器物料衡算和热量衡算 (27) 3.3.6丙烯蒸发器热量衡算 (32) 3.3.7丙烯过热器热量衡算 (33) 3.3.8氨蒸发器热量衡算 (33) 3.3.9气氨过热器 (34) 3.3.10 混合器 (34) 3.3.11 空气加热器的热量衡算 (35) 3.3.12吸收水第一冷却器 (36) 3.3.13 吸收水第二冷却器 (36) 四、主要设备的工艺计算 (37) 4.1 空气饱和塔 (37) 4.2 水吸收塔 (40) 4.3 合成反应器 (43) 4.4 废热锅炉 (45) 五、环境保护要求 (46) 5.1丙烯腈生产中的废水和废气及废渣的处理 (46) 六、参考文献 (50) 1设计说明

煤制甲醇工艺设计

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。

甲醇羰基化法

甲醇羰基化法 甲醇低压羰基化法的经济性集中表现在两点:其一,甲醇和一氧化碳在较低的压力就能反应,甲醇的转化率和选择性都高达99%,粗乙酸的浓度高,因此提纯简单,流程紧凑,催化剂长期运转安全可靠,排放的三废少,没有严重的污染;其二,羰基化工艺的初始原料为一氧化碳和甲醇原料来源广泛,价格低廉,不与其他化学加工争夺原料,由于是一步合成,能耗不高,因此生产成本较低。 1880年Geuther在研究甲醇与一氧化碳反应时就发现有痕量的乙酸。1925-1928年英国Celanese公司的Henry Dreyfus开始研究此反应的催化剂,反应必须在高温和高压才能进行,他们发现以银或铜为促进剂的磷酸是一种有效的催化剂。反应器的材料只有石墨或黄金作衬里时,才能经受310℃和20MPa (199atm)这样严格条件下的腐蚀.在甲醇羰基化反应中,甲醇的转化率为400,选择性约70%,试验的规模为100kg/天,但在30年代初期就停止了生产。 此后,美国、法国和德国都进行过类似的研究。1942年德国法本工业公司建设了10吨/夭规模的试验工厂,二次大战后工作重新进行,并开发了碘化镍催化体系,碘化镍比钴等许多其他金属羰基化合物具有较高的催化活性。反应条件为215℃和14MPa (138atm),反应在气相中进行,所以腐蚀问题并不严重。 BASF公司着重研究了有碘存在下的铜和钴的催化体系,开发了另一条高压羰基化工艺路线1966年美国B0rden化学公司引进BASF技术建r最高生产桃力曾达135000吨/年。BASF工艺的操作压力高达76MPa (693atm),反应器需用Hastell0yc合金钢来制造。 1966年美国孟山都化学公司开发了另一种完全不同的方法,他们最初用铑—膦一碘系催化剂,可以在较低的温度和压力时反应。应用此项工艺的总装置生产能力已达180万吨,而且远有增长的趋势。孟山都低压甲醇碳基化法开发成功后,BASF高压甲醇羰基化工艺实际上已失去工业意义。 a、高压甲醇羰基化法甲醇、一氧化碳在含水的乙酸溶液中,以羰基钴为催化剂,碘甲烷为助催化剂组成的钴一碘催化体系,反应在约250℃和70MPa (693atm)下进行。甲醇羰基化是放热反应,每公斤乙酸放热2219kJ,反应器中的热量依靠连续加进原料甲醇和一氧化碳予以吸收,反应热平衡则由甲醇原料预热器来调节。粗酸和未反应的气体从反应器顶 部排出,冷却后,膨胀降压至1.01MPa(约l0atm),粗酸送分离系统放空气经碘甲烷回收后放空。 粗酸先经脱轻塔,脱除低沸物,再脱除催化剂,脱水,精制获得99.8%的成品乙酸。以甲醇计乙酸的收率约90%,以一氧化碳计乙酸的收率为59%。副产3.5%的甲烷和4.5%的液体物料(以生成乙酸计)。 主反应和主副反应如下:

年产20万吨PVC合成工段工艺设计毕业设计

毕业设计(论文)任务书 化学化工院化工系(教研室)系(教研室)主任: (签名) 年月日 学生姓名: 学号: 专业: 化学工程与工艺 1 设计(论文)题目及专题:年产20万吨PVC合成工段工艺设计 2 学生设计(论文)时间:自 2 月 20 日开始至 6 月 2 日止 3 设计(论文)所用资源和参考资料:1)化工设计;2)化工设备设计;3)化工工艺设计手册;4)有机合成;5)株洲化工厂现场实习资料。 4.设计(论文)完成的主要内容:1)总论;2)生产流程及生产方案的确定; 3)生产工艺流程叙述;4)工艺计算; 5)工艺管道设计; 6)安全与节能; 7.技术经济. 5.提交设计(论文)形式(设计说明与图纸或论文等) 1. 带控制点生产工艺流程图; 2. 车间立面布置图; 3. 合成塔结构图。 4 厂房设计平面图 6 发题时间:二○一一年二月二十日 指导教师:(签名) 学生(签名)

内容摘要 本文讲述了我国聚氯乙烯工业生产技术的发展进程和目前状况,包括原料路线、工艺设备、聚合方法等。本设计采用悬浮法生产聚氯乙烯,介绍了采用悬浮法生产PVC树脂工聚合机理,工艺过程中需要注意的问题,包括质量影响因素,工艺条件及合成工艺中的各种助剂选择,对聚合工艺过程进行详细的叙述。并且从物料衡算、热量衡算和设备计算和选型三个方面进行准确的工艺计算,对厂址进行了选择,采取了防火防爆防雷等重要措施,对三废的处理回收等进行了叙述,画出了整个工艺的流程图。 关键词:聚氯乙烯;生产技术;悬浮法;乙炔法;乙烯法; 防粘釜技术;

目录 第一章总论 (2) 1.1 国内外 pvc发展状况及发展趋势 (2) 1.2 单体合成工艺路线 (3) 1.2.1乙炔路线 (3) 1.2.2乙烯路线 (4) 1.3聚合工艺实践方法 (5) 1.3.1本体法聚合生产工艺 (5) 1.3.2乳液聚合生产工艺 (5) 1.3.3悬浮聚合生产工艺 (6) 1.4最佳的配方、后处理设备的选择 (7) 1.4.1配方的选择 (7) 1.4.2后处理设备侧选择 (7) 1.5 防粘釜技术 (9) 1.6原料及产品性能 (9) 1.7 聚合机理 (11) 1.7.1自由基聚合机理 (11) 1.7.2链反应动力学机理 (12) 1.7.3 成粒机理与颗粒形态 (12) 1.8影响聚合及产品质量的因素 (13) 1.9工艺流程叙述 (14)

年产2万吨醋酸工艺设计

年产2万吨醋酸工艺设计 一综述 醋酸是一种有机化合物,又叫乙酸(ethanoic acid)别名:醋酸(acetic acid)、冰醋酸(glacial acetic acid)。分子式:C2H4O2(常 简写为HAc)或CH3COOH。是典型的脂肪酸。被公认为食醋内酸味及刺激性气味的来源。纯的无水乙酸(冰醋酸)是无色的吸湿性液体,凝固点为16.7 °C (62 °F) ,凝固后为无色晶体。尽管根据乙酸在水溶液中的离解能力它是一个弱酸,但是乙酸是具有腐蚀性的,其蒸汽对眼和鼻有刺激性作用。乙酸是一种简单的羧酸,是一个重要的化学试剂。乙酸也被用来制造电影胶片所需要的醋酸纤维素和木材用胶粘剂中的聚乙酸乙烯酯,以及很多合成纤维和织物。在家庭中,乙酸稀溶液常被用作除垢剂。食品工业方面,在食品添加剂列表E260中,乙酸是规定的一种酸度调节剂. 醋酸是一种用途广泛的基本有机产品, 也是化工、医药、纺织、轻工、食品等行业不可缺少的重要原料。随着醋酸衍生产品的不断发展, 以醋酸为基础的工业不仅直接关系到化学工业的发展, 而且与 国民经济的各个行业息息相关, 醋酸生产与消费正引起世界各国的 普遍重视, 醋酸生产工艺及相关问题的研究开发正在日益加深和发展。从最初的粮食发酵, 木材干馏生产醋酸开始, 合成醋酸的工艺路线主要有乙醛氧化法、乙炔电石法、乙醇氧化法、乙烯氧化法、丁烷氧化法和羰基合成法等。这些方法都各有它的优点和缺点,在选择合成醋酸的路线时,应与当地的原料资源情况密切联系起来,因地制宜,按醋酸用量的大小,工业技术条件等作综合的平衡. 本设计采用成熟的乙醛氧化法合成醋酸. 首先确定乙醛氧化法 生产醋酸工艺流程,其次对整个工艺过程进行初步的物料和能量衡算,然后对其中的单元设备——精馏塔进行设备设计,最后对此进行经济效益分析.

001合成甲醇工艺流程

、工艺流程 A?联氨工艺流程图: 1.Ф2600煤气炉固定层间歇气化、生产的低氮煤气经集中余热回收,集中洗涤降温除尘去气柜。 2.出气柜的低氮煤气罗茨鼓风机加压后经冷却湿法脱硫静电除焦一部分气体进原压缩机一段、二段加压后,去变换将多余的CO变换为氢气,变换率和气体组成由集散控制,如果原小氮肥厂产品为碳铵经碳化系统脱碳并生产碳酸氢铵,碳化气仍然进原压缩系统 3.4段将气体压缩至5.0MPa 。 3.脱硫后大部分低氮煤气经低压机、脱硫、脱碳除去CO2经低压机将煤气压缩至5.0MPa与碳化气汇合去低压甲醇合成。 4.低压甲醇新鲜气组成H2:69.61%,CO:20.33%,N2:9.01%经低压甲醇合成后生产粗甲醇,放空气组成 H2:72.49%,CO:5.4%,CO2:0.33%,N2:20.12% 经原压缩机,将原料气压缩至30.0Mpa经甲醇化将CO,CO2净化并生产粗甲醇,微量的CO,CO2经甲烷化进行氨的合成。

B·低压甲醇工艺 1.小氮肥目前新建低甲醇工程一般方法是保持原化肥生产工艺路线,新建一套低压甲醇生产线,将低压甲醇的放空气回到合成氨系统。 2.煤气、脱硫、变换等必须二个系统,生产二种煤气(半水煤气和水煤气),操作和管理较复杂。 C·工艺流程特点 1.联氨新工艺流程既保留了原小氮肥厂合成氨工艺流程,又发挥了低压甲醇的优越性,避免了低压甲醇煤气化隋性气体过高,合成循环量较大,放空气量大,能耗较高等缺点。 2.采用固定层气化、低氮煤气脱硫等组成个系统,操作和生产管理方便,气体成份容易调节。 3.醇氨比容量调节,根据市场需求,甲醇生产能力或氨生产能力可以增加或减少便于季节调节。 4.由于生产低氮煤气,煤气炉操作与原小氮肥厂相同,工艺指标和气体组成根据醇氨比进行调节,煤气炉生产效率和煤利用率煤气炉发气量均要比单醇高,目前市场原料煤的价格较高,这对降低甲醇的成本有较大的优越性。 5.小氮肥厂工艺流程不变,原有设备全部可以利用,增加煤气炉设备及改造原湿法脱硫,增加低压甲醇圏、低压机、脱碳等,投资省,建设周期短等优点。 6.在合成高压圈内增加了等高压甲醇甲烷化工艺,甲醇化既作为净化装置又生产了部分甲醇,甲烷化代替了铜洗,使合成气净化度大大提高,延长了合成触媒使用寿命,取消铜洗,保护了环境。 7.联氨工艺与单醇比由于气化系统煤利用率高,低压合成圈循环比小,合成率要求低,没有放空气,投资省,因此甲醇的成本低,经估算二者相差150-200元/吨单醇。

年产10万吨甲醇合成工艺设计缩写稿

题目:年产10万吨甲醇合成工艺设计 摘要:本设计重点讨论了合成车间的主要设备的计算及选型,首先初步介绍了合成机理,然后重点围绕合成进行物料衡算和热量衡算,主要包括合成塔的外形设计,水冷凝器的选型及计算,脱硫塔的选型及计算,转化炉的选型及计算精馏塔的选型及计算等,最后进行了总结与讨论。 关键词:合成,转化,精馏,甲醇 The Syntheses Technological Of Y early Produces 40,000 Tons Methylalcohol ABSTRACT:This design mainly discussed with the key equipment computation and Choose of systhesis workshop ,first initially introduced synthesizme chanism, then key revolved sythesize to carry on material balance and thermal graduated acalculated, mainly included synthetic tower and contour design, water condenser shaping and computation, desulfurizer shaping and computation ,transformed stove shaping and computation, rectifying tower shaping and computation and so on, finally has carried on summary and discussion. KEYWORDS:Synthesis,Transformation,Fine distill,Methyl alcohol 1概述 本设计为年产10万吨甲醇合成工艺的计算,纯甲醇为无色透明略带乙醇气味的易挥发液体,沸点65℃,熔点-97.8℃,和水相对密度0.7915(20/4℃),甲醇能和水以任意比相溶,但不形成共沸物,能和多数常用的有机溶剂(乙醇、乙醚、丙酮、苯等)混溶,并形成恒沸点混合物。甲醇是一种重要的化工原料,在世界范围化工产品中,甲醇产量仅次于乙烯、丙烯和苯,居第四位,广泛应用于医药、农药、染料、涂料、塑料、合成纤维、合成橡胶等生产,还用于溶剂和工业及民用燃料等。主要广泛应用于精细化工,塑料,医药,林产品加工等领域的基本有机化工原料,可开发出100多种高附加值化工产品。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,甲醇蒸汽能损害人的呼吸道粘膜和视力。随着世界化学工业的发展,特别是中国及亚太地区经济持续高速发展,甲醇的消费市场也在迅速扩大,近年来我国大力提倡发展甲醇产品作为石油的替代燃料,以及甲醇燃料电池的研制成功,为甲醇开拓了新的广阔市场,提供了大力发展甲醇产品的良好机遇。生产甲醇的原料可以是天然气,煤炭,焦炭渣油,石脑油,乙炔尾气等。从20世纪50年代起,天然气逐渐成为合成甲醇的主要原料 [1]。 2甲醇合成工艺流程 2.1流程概述

丙烯腈合成工段的工艺设计

丙烯腈合成工段的工艺设计 前言 毕业设计是培养学生运用理论知识进行实际设计能力的重要实践教学环节,是理论与实际结合的重要连接点。在教师指导下毕业设计可以培养我们独立思考,运用所学到的基本理论并结合生产实际的知识,综合的分析和解决工程实际问题的能力。 本次毕业设计所设计的内容为年产6万吨丙烯腈合成工段的工艺设计,通过认真细听老师课堂上讲解和任务布置,我们了解到了为完成设计需要查找资料的方向,并进行了细心的查阅,掌握了基本的理论知识。对于刚进行设计的人来说,学会收集、理解、熟悉和使用各种资料,正是设计课程需要培养的重要方面,化工设计非常强调标准规范。但是并不是限制设计的创造和发展,因此遇到与设计要求有矛盾时,经过必要的手续可以放弃标准而服从设计要求。通过设计应知道如何查取数据知道如何查找资料对丙烯腈合成工段的工艺设计有了一个全新的 认识,知道如何选取相关数据参数,建立一个工程概念,知道工程和理论的区别。对于物料衡算和热量衡算、主要设备的工艺计算(反应器)等都有一个全新的认识和了解,知道如何使用手册和资料,认识工程。

一、产品的性状、用途、国内外市场情况 1.1 丙烯腈简介 丙烯腈是一种重要的有机合成单体,在丙烯产品系列中居第二,仅次于聚丙烯,是三大合成材料(纤维、橡胶、塑料)的重要化工原料,主要用来生产聚丙烯腈纤维(腈纶)、丙烯腈- 丁二烯-苯乙烯(ABS)塑料、苯乙烯(AS)塑料、丙烯酰胺等。丙烯腈在合成纤维、合成树脂等高分子材料中占有显著地位,应用前景广阔。除此之外,丙烯腈聚合物与丙烯腈衍生物也广泛应用于建材及日用品中 1.2 丙烯腈物化性质 1.2.1 丙烯腈物理性质 无色或淡黄色液体,有特殊气味,分子量:53.06 沸点:77.3℃冰点:-83.5 ℃生成热:184.2 kJ/mol(25℃) 燃烧热:1761.5 kJ/mol 聚合热:72.4 kJ/mol 蒸汽压:11.0KPa(20℃) 闪点:0℃自燃点:481℃爆炸极限:在空气中 3.0%~17%(体积)油水分配系数:辛醇/水分配系数的对数值为-0.92 毒性:剧毒,毒作用似氢氰酸溶解性:溶于丙酮、苯、四氯化碳、乙醚、乙醇等有机溶剂,微溶于水 1.2.2 丙烯腈化学性质 丙烯腈由于分子结构带有C=C双键及-CN键,所以化学性质非常活泼,可以发生加成、聚合、腈基及氢乙基化等反应。聚合反应和加成反应都发生在丙烯腈的C=C 双键上,纯丙烯腈在光的作用下能自行聚合,所以在丙烯腈成品及丙烯腈生产过程中,通常要加少量阻聚剂,如对苯酚甲基醚(阻聚剂MEHQ)、对苯二酚、氯化亚铜和胺类化合物等。除发生自聚外,丙烯腈还能与苯乙烯、丁二烯、乙酸乙烯、丙烯酰胺等发生共聚反应,由此可制得合成纤维、塑料、涂料和胶粘剂等。丙烯腈经电解加氢偶联反应可以制得已二腈。氰基反应包括水合反应、水解反应、醇解反应等,丙烯腈和水在铜催化剂存在下,可以水合制取丙烯酰胺。氰乙基化反应是丙烯腈与醇、硫醇、胺、氨、酰胺、醛、酮等反应;丙烯腈和醇反应可制取烷氧基丙胺,烷氧基丙胺是液体染料的分散剂、抗静电剂、纤维处理剂、表面活性剂、医药等的原料。丙烯腈与氨反应可制得1,3 丙二胺,该产物可用作纺织溶剂、聚氨酯溶剂和催化剂。 1.3 丙烯腈的用途

年产50万吨甲醇合成工艺初步设计

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

【优秀毕设】年产40万吨甲醇合成工艺设计

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)

年产10万吨甲醇低压羰基化合成醋酸精制工段工艺设计-文献综述

第一章文献综述 摘要: 本文介绍了生产醋酸的几种工艺方法、特点以及主要工艺技术研究进展情况。特别介绍了甲醇低压羰基合成醋酸工艺及其改进工艺。 关键词: 醋酸;工艺;综述 Abstract: Several process methods, characteristics and the progress of main technology for producing acetic acid were introduced in brief. A new method of Monsanto Acetic Acid Process as an important method for the manufacture of acetic acid by catalytic carbonylation of methanol was especially introduced. Key words: acetic acid; technics; review 前言 醋酸是一种重要的基本有机化工原料,主要用于制取醋酸乙烯单体(VCM)、醋酸纤维、醋酐、对苯二甲酸、氯乙酸、聚乙烯醇、醋酸酯及金属醋酸盐等。醋酸也被用来制造电影胶片所需要的醋酸纤维素和木材用胶粘剂中的聚乙酸乙烯酯,以及很多合成纤维。在染料、医药、农药及粘合剂、有机溶剂等方面有着广泛的用途,是近几年来发展较快的重要的有机化工产品之一。 但我国目前醋酸的产量还不能满足需求。在醋酸的生产工艺中,甲醇羰基化法应用最广,占全球总产能的60%以上,且这种趋势还在不断增长。该法虽然有许多优点,但需特别指出的是在该工艺中精制工段还存在许多诸如能耗高、转化率低等问题。为促进国内工业化生产,解决存在的技术问题。鉴于这种情况,设计一套甲醇低压羰基化合成醋酸(10万t/a)工艺装臵,以促进醋酸基础研究,有利于平衡我国对醋酸的供需矛盾。 1.1醋酸的性质 1.1.1醋酸的物理性质 乙酸又名醋酸(acetic acid)、冰醋酸(glacial acetic acid),分子式为 C2H 4O2(常简写为HAc)或CH 3 COOH,分子量为60.05。

煤气化制甲醇工艺流程

煤气化制甲醇工艺流程 1 煤制甲醇工艺 气化 a)煤浆制备 由煤运系统送来的原料煤干基(<25mm)或焦送至煤贮斗,经称重给料机控制输送量送入棒磨机,加入一定量的水,物料在棒磨机中进行湿法磨煤。为了控制煤浆粘度及保持煤浆的稳定性加入添加剂,为了调整煤浆的PH值,加入碱液。出棒磨机的煤浆浓度约65%,排入磨煤机出口槽,经出口槽泵加压后送至气化工段煤浆槽。煤浆制备首先要将煤焦磨细,再制备成约65%的煤浆。磨煤采用湿法,可防止粉尘飞扬,环境好。用于煤浆气化的磨机现在有两种,棒磨机与球磨机;棒磨机与球磨机相比,棒磨机磨出的煤浆粒度均匀,筛下物少。煤浆制备能力需和气化炉相匹配,本项目拟选用三台棒磨机,单台磨机处理干煤量43~ 53t/h,可满足60万t/a甲醇的需要。 为了降低煤浆粘度,使煤浆具有良好的流动性,需加入添加剂,初步选择木质磺酸类添加剂。 煤浆气化需调整浆的PH值在6~8,可用稀氨水或碱液,稀氨水易挥发出氨,氨气对人体有害,污染空气,故本项目拟采用碱液调整煤浆的PH值,碱液初步采用42%的浓度。 为了节约水源,净化排出的含少量甲醇的废水及甲醇精馏废水均可作为磨浆水。 b)气化 在本工段,煤浆与氧进行部分氧化反应制得粗合成气。 煤浆由煤浆槽经煤浆加压泵加压后连同空分送来的高压氧通过烧咀进入气化炉,在气化炉中煤浆与氧发生如下主要反应: CmHnSr+m/2O2—→mCO+(n/2-r)H2+rH2S CO+H2O—→H2+CO2 反应在6.5MPa(G)、1350~1400℃下进行。 气化反应在气化炉反应段瞬间完成,生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等气体。 离开气化炉反应段的热气体和熔渣进入激冷室水浴,被水淬冷后温度降低并被水蒸汽饱和后出气化炉;气体经文丘里洗涤器、碳洗塔洗涤除尘冷却后送至变换工段。 气化炉反应中生成的熔渣进入激冷室水浴后被分离出来,排入锁斗,定时排入渣池,由扒渣机捞出后装车外运。 气化炉及碳洗塔等排出的洗涤水(称为黑水)送往灰水处理。 c)灰水处理 本工段将气化来的黑水进行渣水分离,处理后的水循环使用。 从气化炉和碳洗塔排出的高温黑水分别进入各自的高压闪蒸器,经高压闪蒸浓缩后的黑水混合,经低压、两级真空闪蒸被浓缩后进入澄清槽,水中加入絮凝剂使其加速沉淀。澄清槽底部的细渣浆经泵抽出送往过滤机给料槽,经由过滤机给料泵加压后送至真空过滤机脱水,渣饼由汽车拉出厂外。 闪蒸出的高压气体经过灰水加热器回收热量之后,通过气液分离器分离掉冷凝液,然后进入变换工段汽提塔。 闪蒸出的低压气体直接送至洗涤塔给料槽,澄清槽上部清水溢流至灰水槽,由灰水泵分别送至洗涤塔给料槽、气化锁斗、磨煤水槽,少量灰水作为废水排往废水处理。 洗涤塔给料槽的水经给料泵加压后与高压闪蒸器排出的高温气体换热后送碳洗塔循环

年产10万吨甲醇精馏工段设计毕业设计

毕业设计设计题目:年产10万吨甲醇精馏工段工艺设计

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

甲醇低压羰基化制醋酸

甲醇低压羰基化制醋酸 醋酸是最重要的有机酸之一。全世界产量约 6.0Mt/a,主要用于合成醋酸乙烯、醋酸纤维、醋酸酯、金属醋酸盐等,也是制药、染料、农药、感光材料以及其他有机合成的重要原料。 1.醋酸生产方法评述 工业上生产醋酸的方法主要有3种:乙醛法、丁烷或轻油氧化法以及甲醇羰基化法。 (1)乙醛法这是比较古老的生产方法。乙醛可由乙炔、乙烯和乙醇制得,1959年用乙烯直接氧化制乙醛(常称瓦克法)获得成功,现在已成为生产乙醛的主要方法。 乙醛生产醋酸的反应式为:

工艺过程为:将含5%~10%乙醛的醋酸液通入空气或氧气氧化,催化剂为醋酸锰或醋酸钴,反应温度50~80℃,反应压力0.1~1.0MPa。除主产物醋酸外,还有甲醛和甲酸等副产物生成。乙醛转化率90%以上,醋酸选择性大于94%。 (2)丁烷(或轻油)液相氧化法20世纪50年代初在美国首先实现工业化。丁烷或轻油在Co,Cr,V或Mn的醋酸盐催化下在醋酸溶液中被空气氧化,反应温度95~100℃,压力1.0~5.47MPa,反应产物众多,分离困难,而且对设备和管路腐蚀性强,虽然能用廉价的丁烷和轻油作原料,除美国、英国等少数国家还继续采用外,其他国家对该法兴趣不大。

(3)甲醇羰基化法以甲醇为原料合成醋酸,不但原料价廉易得,而且生成醋酸的选择性高达99%以上,基本上无副产物,现在世界上有近40%的醋酸是用该法生产的,新建生产装置多考虑采用这一生产方法,表5-5-04列出了目前世界上生产醋酸的2种主要方法的生产成本比较。由表5-5-04不难看出甲醇法不仅投资省,而且生产费用也低,对乙醛法有明显的优势。

产五万吨合成氨合成工段工艺设计方案

目录 中文摘要 (1) 英文摘要 (2) 1 引言 (3) 1.1 氨的基本用途 (3) 1.2 合成氨技术的发展趋势 (4) 1.3 合成氨常见工艺方法 (4) 1.3.1 高压法 (5) < 1.3.2 中压法 (5) 1.3.3 低压法 (5) 1.4 设计条件 (5) 1.5 物料流程示意图 (6) 2 物料衡算 (8) 2.1 合成塔入口气组成 (8) 2.2 合成塔出口气组成 (8) 2.3 合成率计算 (9) 《 2.4 氨分离器出口气液组成计算 (10) 2.5 冷交换器分离出的液体组成 (13) 2.6 液氨贮槽驰放气和液相组成的计算 (13) 2.7 液氨贮槽物料衡算 (15) 2.8 合成循环回路总物料衡算 (17) 3 能量衡算 (28) 3.1 合成塔能量衡算 (28) 3.2废热锅炉能量衡算 (30) ~ 3.3 热交换器能量衡算 (31) 3.4 软水预热器能量衡算 (32) 3.5 水冷却器和氨分离器能量衡算 (33) 3.6 循环压缩机能量衡算 (35) 3.7 冷交换器与氨冷器能量衡算 (36) 3.8 合成全系统能量平衡汇总 (38) 4 设备选型及管道计算 (40) 4.1 管道计算 (40) , 4.2 设备选型 (42) 结论 (43) 致谢 (44) 参考文献 (45)

年产五万吨合成氨合成工段工艺设计 摘要:本次课程设计任务为年产五万吨合成氨工厂合成工段的工艺设计,氨合成工艺流程一般包括分离和再循环、氨的合成、惰性气体排放等基本步骤,上述基本步骤组合成为氨合成循环反应的工艺流程。其中氨合成工段是合成氨工艺的中心环节。新鲜原料气的摩尔分数组成如下:H273.25%, N225.59%,CH41.65%,Ar0.51%合成操作压力为31MPa,合成塔入口气的组成为NH3(3.0%>,CH4+Ar(15.5%>,要求合成塔出口气中氨的摩尔分数达到 17%。通过查阅相关文献和资料,设计了年产五万吨合成氨厂合成工段的 工艺流程,并借助CAD技术绘制了该工艺的管道及仪表流程图和设备布置图。最后对该工艺流程进行了物料衡算、能量衡算,并根据设计任务及操作温度、压力按相关标准对工艺管道的尺寸和材质进行了选择。 关键词:物料衡算,氨合成,能量衡算 , The Design of 50kt/a Synthetic Ammonia Process Abstract:There are many types of Ammonia synthesis technology and process,Generally,they includes ammonia synthesis, separation and recycling, inert gases Emissions and other basic steps, Combining the above basic stepsturnning into the ammonia synthesis reaction and recycling process , in which ammonia synthesis section is the central part of a synthetic ammonia process. The task of curriculum design is theammonia synthesis section of an annual fifty thousand tons synthetic ammonia plant . The composition of fresh feed gas is: H2(73.77%>,N2(24.56%>,CH4(1.27%>,Ar(0.4%>, the temperature is 35℃, the operating pressure is 31MPa, the inlet gas composition of the Reactor is : NH3(3.0%>,CH4+Ar(15.7%>,it Requires the mole fraction of ammonia reacheds to 16.8% of outlet gas of synthesis reactor. By consulting the relevant literature and information,we designed the ammonia synthesis section of an annual fifty thousand tons synthetic ammonia

8.2万吨年醋酸反应精馏工序工艺设计毕业论文

8.2万吨年醋酸反应精馏工序工艺设计毕业论文 目录 第1章设计说明书 (1) 第1.1节设计依据 (2) 第1.2节产品的主要用途 (2) 第1.3节设计地区大自然条件 (2) 第1.4节原料和辅助原料及产品技术规格 (3) 第1.5节车间的三废处理 (4) 第2章工艺论证及工艺论述 (5) 第2.1节生产方法的论述 (5) 第2.2节生产原理的论述 (5) 2.2.1 本设计生产醋酸的方法 (5) 2.2.2 生产原理 (5) 第2.3节工艺流程论证 (6) 2.3.1 氧化部分 (6) 2.3.2 蒸馏部分 (6) 第2.4节工艺流程叙述 (6) 2.4.1氧化部分 (6) 2.4.2 蒸馏部分 (6) 第3章工艺设备的选择 (8) 第3.1节氧化塔的选择 (8) 第3.2节乙醛储罐的选择 (8) 第3.3节蒸发器的选择 (8) 第3.4节脱低沸塔的选择 (8) 第3.5节脱高沸塔的选择 (9) 第4章工艺条件及控制项目 (10) 第4.1节确定生产条件 (10) 4.1.1 催化剂的浓度 (10) 4.1.2 氧化塔的反应温度 (10) 4.1.3 氧化塔塔顶压力的控制 (10)

4.1.4 蒸发器温度 (10) 4.1.5 脱低沸塔及脱高沸塔的温度压力 (10) 第4.2节工艺条件一览表 (11) 第4.3节生产控制一览表 (12) 第5章物料衡算 (14) 第5.1节氧化部分物料衡算 (14) 第5.2节蒸发器物料衡算 (17) 第5.3节脱高沸塔物料衡算 (18) 第5.4节脱低沸塔物料衡算 (19) 第6章热量衡算: (20) 第6.1节氧化部分热量衡算 (20) 第6.2节蒸发器热量衡算 (22) 第6.3节脱低沸物塔热量衡算 (25) 第6.4节脱高塔热量衡算 (28) 第7章设备计算 (31) 第7.1节循环泵的计算与选型 (31) 第7.2节脱低沸物塔的设备计算 (32) 第7.3节脱高沸塔设备计算: (45) 第7.4节脱低、脱高塔的接管计算 (47) 主要符号说明 (51) 设备一览表 (52) 参考文献 (53) 致谢.................................... 错误!未定义书签。

年产3万吨甲醇工艺设计毕业设计

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

甲醇羰基法制醋酸

醋酸生产工艺 工业上合成醋酸的方法主要有①乙烯—乙醛—醋酸两步法②乙醇—乙醛—醋酸两步法③烷烃和轻质油氧化法④甲醇羰化法。目前,甲醇低压羰基合成醋酸是世界上生产醋酸的主要生产方法。 甲醇羰基化法工业化生产醋酸技术的主要进展包括:BP公司的Cativa工艺、Celanese公司开发出的Celanses低水含量工艺、UOP/Chiyoda开发出的UOP/Chiyoda Acetica工艺、Haldor Topsoe 的合成气经甲醇/二甲醚生产醋酸新工艺、我国西南化工研究设计院开发的蒸发流程。 甲醇羰基化合成醋酸(MCA)的反应活化能非常高,必须在催化剂作用下才能实现,羰基化法生产乙酸的核心课题一直是高性能的催化体系及其相应的工艺技术的开发。MCA的催化剂经历了三个发展阶段:①碘化钴催化剂(存在条件苛刻,选择性低)②铑基催化剂(较①反应条件温和,选择性高,但存在昂贵铑的流失和腐蚀严重的问题)③铱基催化剂(铱基催化剂的发展从非均相(如IrI3)到均相(如Ir4(CO)4)),考虑到醋酸及时产物又是溶剂的反应环境,最佳催化剂形态为醋酸铱(Cativa)。工艺设备方面的发展:①鼓泡塔式反应器②双反应器串联工艺(第一反应器为普通带搅拌的釜式,第二反应器为泡罩塔式)③多种产品联产工艺④联合转换工艺 西南化工研究设计院开发的羰基合成醋酸工艺具有以下特点: ①转化率、选择性均很高,副产物少,三废排放少,产品质量好;接近或达到了世界先进水 平; ②由于采用了蒸发流程,使反应器的生产能力提高,能耗降低; ③反应条件温和,催化剂虽为贵金属,但稳定性增强,寿命长,用量减少; ④生产成本不高于其他任何一种羰基合成生产方法; ⑤工艺流程组织合理,易于控制,操作稳定可靠。 西南化工研究设计院甲醇低压法合成醋酸工艺主要包括CO造气和醋酸合成工段。其中造气工段主要包括造气、预脱硫、压缩、脱硫脱碳工序。醋酸工段合成主要包括合成、转化、蒸发、脱轻、脱水、提馏、脱烷、吸收再生、成品等工段。尾气提纯CO工段主要是对醋酸装置的尾气进行处理。甲醇低压羰基法合成醋酸的基本工艺流程如图一。 1-反应釜;2-冷凝器;3-蒸发器;4-脱轻塔;5-脱水塔;6-脱烷塔;7-成品他 图一甲醇低压羰基法合成醋酸简明工艺流程 甲醇由甲醇中间储槽经甲醇加料泵送至反应釜,精制CO由反应釜底部进入釜内CO分配管,在搅拌器的作用下,CO在溶液中扩散溶解。在压力2.8~ 3.0 MPa 和温度185~ 195℃下,在铑催化剂、碘甲烷促进剂及碘化锂稳定剂的作用下,CO 与甲醇在反应釜内生成醋酸。反应釜内未反应完的CO及N2、CH4等惰性气体,以及副反应生成的CO2和H2,经反应釜冷凝器冷却后进入冷凝液分离器。

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