上浮头管壳式甲醇反应器及工艺流程设计说明
甲醇精馏工段工艺设计的工艺流程完整描述
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甲醇合成装置工艺介绍及工艺指标优化调整
甲醇合成装置工艺介绍及工艺指标优化调整发布时间：2022-01-19T03:08:05.724Z 来源：《新型城镇化》2021年24期作者：张昊毛彦彬冯金喜任小永[导读] 甲醇是重要化工原料，在化工生产中被广泛应用，可用于生产制造烯烃、甲醛、苯二甲酸二甲酯、甲胺等，涉及医药、塑料、涂料、染料、农药等众多领域。
宝丰能源集团股份有限公司宁夏银川 750411摘要：甲醇是重要化工原料，在化工生产中被广泛应用，可用于生产制造烯烃、甲醛、苯二甲酸二甲酯、甲胺等，涉及医药、塑料、涂料、染料、农药等众多领域。
目前甲醇合成工艺流程大体是：原料气制备、气体净化、原料气压缩、甲醇合成。
对操作控制进行优化，可以提升生产效率、降低运行成本。
本文将针对甲醇合成工艺进行介绍以及工艺参数优化调整问题展开研究和分析。
关键词：甲醇合成；工艺调整；参数优化；一、甲醇合成装置工艺简述近些年来，随着我国化工生产水平的提高，化工生产中对甲醇需求量越来越大。
为提高甲醇生产水平，解决甲醇供求问题，研究甲醇合成工艺具有重要意义。
我国煤炭资源丰富，所以甲醇原料多采用天然气和煤，生产工艺分为：单产甲醇和联产甲醇两种。
甲醇合成工艺流程长，工艺复杂，具体生产中不同净化方式，不同原材料，工艺流程存在一定差异，所使用的设备与催化剂也会不同。
以天然气为原料的工艺技术有：气流床气化炉技术、固定床气化技术、流化床气化技术等。
而以煤为原料的工艺技术有：高压技术、催化技术、粉煤纯气化工艺、水电解制氢联合成气工艺等，工艺流程包括：原料气制造、原料气净化、甲醇合成、粗甲醇精馏等工序[1]。
二、甲醇合成装置工艺介绍甲醇合成装置如操作控制不当，会造成催化剂活下下降，导致精馏不达标，影响产品合格率，增加生产成本，甚至带来一系列安全问题。
因此，有必要进行甲醇合成操作控制优化。
具体优化过程中，应从设备优化、工艺参数优化等多个方面入手，因设备优化需新增投资，且需停车工艺交出改造，故优先考虑工艺参数优化调整。
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。
甲醇生产—甲醇生产工艺流程
再见 反应器，冷激气在段间经喷嘴喷入，喷嘴分布于反应器的整
个截面上，以便冷激气与反应气混合均匀。混合的温度正好 是反应温度低限，混合气进入下一段床层进行反应。段中进 行的反应为绝热反应，释放的反应热使反应气体温度升高， 但未超过反应温度高限，于下一段间再与冷激气混合降温后 进入下段床层进行反应。冷激式绝热反应器在反应过程中流 量不断增大，各段反应条件略有差异，气体的组成和空速都 不同。
水
3
乙炔尾气
99..99%甲 醇
杂醇油
➢低压法合成甲醇工艺流程图
2023/11/2
甲醇生产
4
2 三相流化床合成甲醇工艺流程
工艺流程（图） 优点：单程转化率高，出口甲醇1520%（V);循环气量少；动力消耗低；反 应器结构简单；温度均匀易于控制。 缺点：三相互相夹带不易分离。
2023/11/2
甲醇生产
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甲醇生产
2
1．低压法合成甲醇流程示意图
O2 水汽
乙炔尾气
400
加热炉
2023/11/2
220000
KK2C2COO3 3
转转 化化 器器
脱脱硫硫塔塔 CCOO2空空 放空
99.85%
分分
脱脱
精甲醇
离离
烃烃 精
器器
塔塔
馏 塔 杂醇油
粗粗甲甲醇醇槽槽
(2) 列管式等温反应器 该类反应器类似于列管式换热器， 其结构示意如图5-10所示。 催化剂装填于列管中，壳程走冷却水（锅炉给水）。反应热 由管外锅炉给水带走，同时产生高压蒸汽。通过对蒸汽压力
浮头式换热器(过程设备设计课程设计说明书)
目录设计题目及工艺参数---------------------------------------------------1一、换热器的分类及特点---------------------------------------------------2二、结构设计-------------------------------------------------------------51、管径及管长的选择---------------------------------------------------52、初步确定换热管的根数n和管子排列方式-------------------------------53、筒体内径确定-------------------------------------------------------54、浮头管板及钩圈法兰结构设计-----------------------------------------65、管箱法兰、管箱侧壳体法兰和管法兰设计-------------------------------76、外头盖法兰、外头盖侧法兰设计---------------------------------------77、外头盖结构设计-----------------------------------------------------88、接管的选择--------------------------------------------------------------------------------------89、管箱结构设计-------------------------------------------------------810、管箱结构设计------------------------------------------------------811、垫片选择----------------------------------------------------------912、折流板------------------------------------------------------------------------------------------913、支座选取----------------------------------------------------------1014、拉杆的选择--------------------------------------------------------1315、接管高度（伸出长度）确定------------------------------------------1316、防冲板------------------------------------------------------------1317、设备总长的确定----------------------------------------------------1318、浮头法兰---------------------------------------------------------------------------------------1419、浮头管板及钩圈----------------------------------------------------14三、强度计算--------------------------------------------------------------141、筒体壁厚的计算-----------------------------------------------------142、外头盖短节，封头厚度计算-------------------------------------------153、管箱短节、封头厚度计算 --------------------------------------------164、管箱短节开孔补强的核校 --------------------------------------------165、壳体压力试验的应力校核---------------------------------------------166、壳体接管开孔补强校核-----------------------------------------------177、固定管板计算-------------------------------------------------------188、无折边球封头计算 --------------------------------------------------199、管子拉脱力计算-----------------------------------------------------20四、设计汇总-----------------------------------------------------21五、设计体会--------------------------------------------------------------21参考文献--------------------------------------------------------------22设计题目：浮头式换热器工艺参数：管口表：符号公称直径（mm）管口名称a 130 变换气进口b 130 软水出口c 130 变换气出口d 130 软水进口e 50 排尽口设备选择原理及原因：浮头式换热器的结构较复杂，金属材料耗量较大，浮头端出现内泄露不易检查出来，由于管束与壳体间隙较大，影响传热效果。
甲醇合成装置工艺说明
甲醇合成装置工艺说明目录1 概述2 技术概况3 工艺技术方案选择4 工艺流程简述5 物料平衡6 消耗7 主要操作条件8 主要设备选型9 技术和设备来源10 节能11 三废排放12 装置占地13 定员1 概述甲醇合成装置将来自低温甲醇洗的净化气转化为粗甲醇。
拟采用德国Lurgi低压甲醇合成技术。
粗甲醇送往甲醇精馏装置，弛放气去氢回收装置，闪蒸气去燃料气管网。
甲醇合成装置处理能力为507344Nm3/h净化气，甲醇产量为230吨/小时（以100%甲醇计）。
2技术概况甲醇工业化始于20世纪初，1923年德国BASF公司首先建立了一套采用Zn-Cr催化剂、合成压力为30.0MPa、规模为300吨/年的高压法甲醇生产装置。
20世纪60年代，甲醇工业随着选择性好、低温活性高的铜基催化剂开发成功而取得重大进展。
1966年英国ICI 公司研制成功Cu-Zn-Al催化剂后，推出ICI低压甲醇合成工艺，在所属Billingham工厂建立了工业化装置。
1971年德国Lurgi公司成功开发出采用活性更高的Cu-Zn-Al-V催化剂的另一著名低压法工艺-Lurgi工艺。
此后，世界各大公司竞相开发了各具特色的低压法工艺技术。
与高压法工艺相比，低压法工艺在投资和综合技术经济指标方面都具有显著优势。
以天然气为原料的甲醇厂，高压法能耗达64.8GJ/t甲醇，而大型低压法装置为29.5～31.5GJ/t 甲醇。
1970年代后国外新建的大中型甲醇装置全部采用低压法，高压法渐趋淘汰。
高、低压法甲醇生产主要操作条件如下：随着1997年德国Lurgi公司大甲醇(MegaMethanol)概念的提出，甲醇技术逐渐向大型化发展，Lurgi，Davy，Topsoe等公司相继提出大甲醇技术，各种甲醇合成技术，主要体现在甲醇合成反应器的设计上。
2.1 Lurgi甲醇反应器传统的Lurgi甲醇反应器为列管等温反应器，其结构形式与管壳式换热器非常类似，列管内装填催化剂，管间为沸腾水。
南京工业大学甲醇制氢工艺设计(反应器)
前言氢气是一种重要的工业产品，它广泛用于石油、化工、建材、冶金、电子、医药、电力、轻工、气象、交通等工业部门和服务部门，由于使用要求的不同，这些部门对氢气的纯度、对所含杂质的种类和含量都有不相同的要求，特别是改革开放以来，随着工业化的进程，大量高精产品的投产，对高纯度的需求量正逐步加大，等等对制氢工艺和装置的效率、经济性、灵活性、安全都提出了更高的要求，同时也促进了新型工艺、高效率装置的开发和投产。
依据原料及工艺路线的不同，目前氢气主要由以下几种方法获得：①电解水法；②氯碱工业中电解食盐水副产氢气；③烃类水蒸气转化法；④烃类部分氧化法；⑤煤气化和煤水蒸气转化法；⑥氨或甲醇催化裂解法；⑦石油炼制与石油化工过程中的各种副产氢；等等。
其中烃类水蒸气转化法是世界上应用最普遍的方法，但该方法适用于化肥及石油化工工业上大规模用氢的场合，工艺路线复杂，流程长，投资大。
随着精细化工的行业的发展，当其氢气用量在200～3000m3/h时，甲醇蒸气转化制氢技术表现出很好的技术经济指标，受到许多国家的重视。
甲醇蒸气转化制氢具有以下特点：（1）与大规模的天然气、轻油蒸气转化制氢或水煤气制氢相比，投资省，能耗低。
（2）与电解水制氢相比，单位氢气成本较低。
（3）所用原料甲醇易得，运输、贮存方便。
（4）可以做成组装式或可移动式的装置，操作方便，搬运灵活。
对于中小规模的用氢场合，在没有工业含氢尾气的情况下，甲醇蒸气转化及变压吸附的制氢路线是一较好的选择。
本设计采用甲醇裂解+吸收法脱二氧化碳+变压吸附工艺，增加吸收法的目的是为了提高氢气的回收率，同时在需要二氧化碳时，也可以方便的得到高纯度的二氧化碳。
目录1．设计任务书 (3)2．甲醇制氢工艺设计 (4)2.1 甲醇制氢工艺流程 (4)2.2 物料衡算 (4)2.3 热量衡算 (6)3．反应器设计 (9)3.1 工艺计算 (9)3.2 结构设计 (13)4．管道设计………………………………………....…5．自控设计………………………………………....…6．技术经济评价、环境评价………………………7．结束语………………………………………....……8．致谢………………………………………....………9．参考文献………………………………………....…附录：1.反应器装配图，零件图2.管道平面布置图3.设备平面布置图4.管道仪表流程图5.管道空视图6.单参数控制方案图1、设计任务书2、甲醇制氢工艺设计2.1 甲醇制氢工艺流程甲醇制氢的物料流程如图1－2。
甲醇合成的工艺流程
甲醇合成的工艺流程：水煤浆经新型气化炉加压气化制取的水煤气，经净化处理制得总硫含量小于0.1 ppm，氢碳比(H2-CO2)/(CO+CO2) =2.05~2.15的合格合成气。
经透平压缩机压缩段5级叶轮加压后，在缸内与甲醇分离器来的循环气（40℃，4.6Mpa）按一定比例混合，经过循环段1级叶轮加压至5.20Mpa后，送入缓冲槽中，获得压力为5.15MPa，温度约为60℃的入塔气。
入塔气以每小时528903Nm3的流量进入入塔预热器的壳程，被来自合成塔反应后的出塔热气体加热到225℃后，进入合成塔顶部。
合成塔为立式绝热管壳型反应器。
管内装有NC306型低压合成甲醇催化剂。
当合成气进入催化剂床层后，在5.10MPa，220~260℃下CO、CO2与H2反应生成甲醇和水，同时还有微量的其它有机杂质生成。
合成甲醇的两个反应都是强放热反应，反应释放出的热大部分由合成塔壳侧的沸腾水带走。
通过控制汽包压力来控制催化剂层温度及合成塔出口温度。
从合成塔出来的热反应气体进入入塔预热器的管程与入塔合成气逆流换热，被冷却到90℃左右，此时有一部分甲醇被冷凝成液体。
该气液混合物再经水冷器进一步冷凝，冷却到≤40℃，再进入甲醇分离器分离出粗甲醇。
分离出粗甲醇后的气体，压力约为4.60MPa，温度约为40℃，返回循环段，经加压后循环使用系统。
为了防止合成系统中惰性的积累，要连续从系统中排放少量的循环气体：一部分直接排放至精馏工段，另一部分经水洗塔洗涤甲醇后作为弛放气体送往燃气发电管网，整个合成系统的压力由弛放气排放调节阀来控制。
分离出的粗甲醇和水洗塔塔底排出粗甲醇液体，减压至0.4MPa后，进入甲醇膨胀槽，以除去溶解在粗甲醇中大部分气体，然后直接送往甲醇工段或粗甲醇贮槽。
汽包与甲醇合成塔壳侧由二根下水管和六根汽液上升管连接形成一自然循环锅炉，付产4.0MPa中压蒸汽减压至1.3MPa后送入蒸汽管网。
汽包用的锅炉给水来自锅炉给水总管，温度为104℃，压力为5.0MPa。