年产15万吨甲醇工艺设计大学本科毕业论文

年产15万吨甲醇工艺设计With an Annual Production Capacity of 150 Thousand Tonsof Methanol Process Design年产15万吨甲醇工艺设计摘要：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[1]，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15万t/a 的甲醇项目。

设计的主要内容是进行物料衡算、热量衡算和主要设备的计算。

本设计采用低压下利用Lurgi工艺合成甲醇;三塔精馏工艺精制甲醇，并对常压精馏塔进行工艺设计，设计出塔径为1600mm、填料层高度为17800mm、塔高为25640mm的填料精馏塔;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。

关键词: 工艺流程；甲醇合成；气体精馏With an Annual Production Capacity of 150 Thousand Tons ofMethanol Process DesignAbstract: Methanol is a kind of very important organic raw materials, also a kind of fuel and the basis of chemicals products. Methanol occupies an important position in national economy. With the development of methanol affiliate products, especially the application of methanol fuel [1], the demand of methanol is rising sparkly. In order to meet the need of economic development of methanol, we carry out the project of 150 thousand t/a methanol. The main content of design are material balance, energy balance and the design of main equipment. The Lurgri technique is used for synthesizing methanol; Methanol is refined by three towers distillation process, and this process choose to design the atmospheric distillation tower, which packing column height is 17800mm, the diameter of tower is 1600 mm, the total height is 25640mm; In addition to strictly control the “three waters” emissions, this process make full use of water heat, reduce the energy consumption and safeguard personnel safety and hygiene.Key word: technological process; methanol synthesis; the methanol distillation引言甲醇是当代中国煤制化学品中最具代表性的产品，产能大、使用范围广、后续产品多、大规模生产技术成熟，无疑是煤化工产业最重要的产品。

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物性、用途及国内外生产消费现状进行分析，对其现有各种生产工艺做简要介绍及比对，重点探究Lurgi工艺（管壳式甲醇合成工艺），对甲醇的生产、分离及提纯阶段精馏塔进行详细设计，分析全塔正常操作时的工作原理、影响因素、操作条件等最佳操作点，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、热量衡算做出我认为年产15万吨甲醇最理想的设计方案。

第一章总论1.1概述1.1.1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℃，沸点64.7℃，闪点（开杯）16℃，自燃点473℃，折射率(20℃)1。

3287，表面张力（25℃）45.05mN/m，蒸气压（20℃）12。

265kPa，粘度（20℃）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。

1.1.2甲醇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[2]。

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[3]。

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95 kt/a 低压法装置，采用英国ICI技术[4]。

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200 kt/a甲醇生产装置在上海太平洋化工公司顺利投产，标志着我国甲醇生产技术向大型化和国产化迈出了新的一步[5]。

2000年，杭州林达公司开发了拥有完全自主知识产权的JW低压均温甲醇合成塔技术，打破长期来被ICI、Lurgi等国外少数公司所垄断拥的局面，并在2004年获得国家技术发明二等奖[6]。

2005年，该技术成功应用于国内首家焦炉气制甲醇装置上。

1.2设计的依据本设计选用的课题：“年产15万吨甲醇生产工艺设计”。

依据任务书规定的设计内容，进行生产方案、工艺流程设计、工艺计算和设备设计等。

本设计遵循：“符合国情、技术先进、经济环保”的原则，在综合分析诸多甲醇生产方法的基础上，采用“以煤、煤焦为原料，经脱硫二段转化-合成气，在管壳式合成塔合成甲醇”的技术路线，精甲醇的生产采用“三塔精馏工艺”。

此外，即严格控制“三废”的排放、空气中甲醇的含量以及保证生产安全、环境卫生等方面参照国内外先进经验和方法。

第二章生产方案与工艺流程设计2.1生产方案确定煤、煤焦经气化制得煤气，煤气经热交换回收热进入变换，变换反应后，进行脱硫脱碳，脱除对合成甲醇工艺流程不利的气体，然后经过压缩、加热使原料气体满足合成甲醇需要的条件后送入合成塔，由于合成甲醇工艺单程转化率较低，未反应气体需要循环压缩机压缩，再次进入合成塔中合成甲醇。

合成的粗甲醇经过三塔精馏，可得到合格的精甲醇产品。

2.2工艺流程设计与论证经综合分析甲醇生产的各种生产路线，本设计选用：以煤、煤焦为原料，经脱硫二段转化-合成气，在管壳式合成塔中合成甲醇，精甲醇的生产采用“三塔精馏工艺”的技术路线。

2.2.1工艺流程图→→→图2.1煤、煤焦制甲醇的简单工艺流程工艺流程简述：首先是采用凯洛格法气化工艺将煤气转化为合成气[7];原料煤气先用ZnO脱硫，再通过二段转化炉变为合成气;其次就是甲醇的合成，将合成气加压到5.14Mpa，升温到225℃后输入管壳式反应器中，在铜基催化剂的作用下合成甲醇，再就是甲醇的精馏，本工艺采用三塔精馏工艺将粗甲醇精制得到精甲醇。

2.2.2甲醇合成工艺流程简述现在国内大多数采用Lurgi工艺采用管壳式合成塔，管内填装催化剂，管间为2.5~4.0Mpa的沸腾水，反应气体走管内，反应热经管壁传递给管间的沸水，产生蒸汽。

管中心的温度与沸水温度相差不大与10度，反应压力为5~10Mpa，催化剂使用德国南方公司的铜基催化剂，粗甲醇的回收则是通过冷凝的方式来完成，如图二所示。

甲醇合成气经压缩机升至5.2Mpa，与循环气以1:5的比例混合经热交换器加热至220~230℃，含甲醇7%左右、温度约250℃的出塔气，经换热冷却85℃，再经水冷却，进分离塔分离，得到的粗甲醇进入甲醇储罐;未反应的气体循环使用，以提高转化率。