甲醇合成工艺设计毕业论文

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

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