衡常数的个重要因素，不同温度下的反应平衡常数见表。其平衡常数随着温度的上升而很快减小，因此，甲醇合成不能在高温下进行。但是低温反应速率太慢，所以甲醇生产选用高活性的铜基催化剂，使反应温度控制在表不同温度下甲醇反应的平衡常数反应温度平衡常数年产万吨煤制甲醇生产工艺初步设计甲醇合成的催化剂甲醇合成是是典型的气固相催化反应过程。没有催化剂的存在，合成甲醇反应几乎不能进行。合成甲醇工业的进展，很大程度上取决于催化剂的研制成功以及质量的改进。在合成甲醇的生产中，很多工艺指标和操作条件都由所用催化剂的性质决定。氧化碳加氢合成甲醇工业化以来，合成催化剂合成工艺不断研究改进。虽然实验室研究出了多种甲醇合成催化剂，但工业上使用的催化剂只有锌铬和铜基催化剂。工业用甲醇合成催化剂甲醇合成是是典型的气固相催化反应过程。没有催化剂的存在，合成甲醇反应几乎不能进行。合成甲醇工业的进展，很大程度上取决于催化剂的研制成功以及质量的改进。在合成甲醇的生产中，很多工艺指标和操作条件都由所用催化剂的性质决定。自氧化碳加氢合成甲醇工业化以来，合成催化剂合成工艺不断研究改进。虽然实验室研究出了多种甲醇合成催化剂，但工业上使用的催化剂只有锌铬和铜基催化剂。随着脱硫技术的发展，使用铜基催化剂己成为甲醇合成工业的主要方向，锌基催化剂已于年代中期淘汰。表国内外常用铜基催化剂特性对比催化剂型号组分操作条件压力温度英国德国美国丹麦中国系列中国从表的对比可以看出，国产催化剂的铜含量已提以上。制备工艺合理，使该催化剂的活性选择性使用寿命和机械强度均达到国外同类催化剂的先进水平，并且价格较低。锌铬催化剂锌铬催化剂是最早用于工业合成甲醇的，年以前的甲醇合成几乎都用锌铬催化剂。锌铬催化剂般采用共沉淀法制造。将锌与铬的硝酸盐溶液用碱沉淀，经洗涤年产万吨煤制甲醇生产工艺初步设计干燥后成型制的催化剂也可以用氧化铬溶液加到氧化锌悬浮液中，充分混合，然后分离水分烘干，掺进石墨成型还可以干法生产，将氧化锌与氧化铬的细分混合均匀，添加到少量氧化铬溶液，和石墨压片，然后烘干压片制的成品。锌铬催化剂使用寿命长，使用范围宽，耐热性好，抗毒能力好，机械强度好。但是锌铬催化剂活性温度高，操作温度在之间，为了获得较高的转化率，必须在高压下操作，操作压力可达，目前逐步被淘汰。铜基催化剂或铜基催化剂是世纪年代开发的产品，它具有良好的低温活性，较高的选择性，通常用于低中压流程。组成铜基催化剂的主要化学成分是或，其活性组分是和，同时还要添加些助催化剂，促进催化剂活性。的添加可以提高铜在催化剂的分散度，同时又能阻止分散的铜晶粒在受热时被烧结长大，延长催化剂的使用寿命。添加助催化剂使催化剂活性更高，而且价廉无毒，用代替的铜基催化剂更好。还原氧化铜对甲醇合成无催化活性，投入使用之前需将氧化铜还原成单质铜，工业上采用氢气氧化碳作为还原剂，对铜基催化剂进行还原。其反应如下氧化铜的还原反应是强烈的放热反应，而且铜基催化剂对热比较敏感，因此要严格控制氢及氧化碳浓度和温度，还原升温要缓慢，出水均匀，以防温度猛升和出水过快，影响催化剂的活性寿命。还原后的催化剂与空气接触时，产生下列反应如果与大量的空气接触，放出的反应的热将使催化剂超温结烧。因此，停车卸出之前，应先通入少量氧气逐步进行氧化，在催化剂的表面形成层氧化铜保护膜，这过程称为催化剂的钝化。铜基催化剂最大的特点是活性高，反应温度低，操作压力低。其缺点是对合成原料气杂质要求严格，特别是原料气中的必须精脱除。其他类型的催化剂铜锌铝铜锌铬催化剂是当前甲醇合成工业的主要催化剂，但近年来，新型催化剂的研制刻也没停歇过，新型催化剂研制方向在于进步年产万吨煤制甲醇生产工艺初步设计提高催化剂的活性，改善催化剂的热稳定性以及延长催化剂的使用寿命，如钯系催化剂钼系催化剂和低温液相催化剂。这些催化剂虽然在些方面弥补了铜锌铝铜锌铬催化剂的不足，但因其活性不理想或对甲醇的选择性差等自身缺点，还只停留在研究阶段而没有实现工业化的应温差应力导致的每平方米胀接周边上的拉脱力式中已知，分别为管壁温度和壳壁温度为管程压力为壳程压力，所以可知与的作用力同向，则合拉力，因此，拉脱力在许用范围内。折流板的确定年产万吨煤制甲醇生产工艺初步设计折流板为弓形，折流板数量为，间距取折流板最小厚度为，材料为钢。拉杆，共根，材料钢定距管。管板的确定管板直径，厚度，管板通过焊接在筒体和封头之间。支座的确定支座采用裙座，裙座座体厚度为，基础环内径，外径，基地脚螺栓公称直径，数量为个。水冷器的工艺设计传热面积的确定两股流体的进出口温度为热冷←故传热推动力㏑总传热系数为由公式可得管子数的确定设计选用的无缝钢管，材质号钢，管长，由公式根，其中安排拉杆需要减少根，实际管数为根。管子的排列方式，管间距的确定设计采用正三角形排列，取管间距为。筒体内径列管数目壁厚管长封头半球型半径尺寸壁厚折流板数目拉杆尺寸高度数目间距年产万吨煤制甲醇生产工艺初步设计壳体直径的确定壳体直径式中换热器内径正六角形对角线上的管子数查有关表取为最外层管子的中心到壳壁边缘的距离，取所以，取壳体厚度的计算壳体材料选用钢，计算壁后的公式为式中计算压力，取为取壳体温度为取，原整后取换热器封头的确定上下封头均采用标准椭圆形封头，封头为。材料选用钢。容器法兰的选择材料选用钢，跟据标准，选用，的长颈对焊法兰。管子拉脱力的计算在操作压力下，每平方米胀接周边所产生的力式中表项目管子壳体年产万吨煤制甲醇生产工艺初步设计材质尺寸管子数管间距管壳壁温差管子与管壁连接方式胀接长度钢开槽胀接钢温差应力导致的每平方米胀接周边上的拉脱力式中已知，分别为管壁温度和壳壁温度为管程压力为壳程压力，所以可知与的作用力同向，则合拉力因此，拉脱力在许用范围内。折流板的设计。折流板为弓形，折流板间距取最小厚度为。材料为钢拉杆选用，共四根，材料为钢。开空补强年产万吨煤制甲醇生产工艺初步设计换热器封头和壳体上的接管都需要补强，在开空外面焊接上块与容器壁材料和厚度都相同的，即厚的钢板。支座选用型号鞍座。表水冷器设计汇总循环压缩机的选型设计中选用的循环气压缩机为离心压缩机，离心压缩机具有以下的特点流量大而均匀，体积小，运转平稳，容易调节，维护方便。在现代化大型合成氨工业和石油化工企业中多采用离心压缩机，其压强可达几十万，流量可达几十万。通过物料计算可以知道设计中压缩机排气量为排气压力为。通过对压缩机输送介质﹑排气压力和排气量的考虑，设计最终选用的是沈阳鼓风机厂设计的离心压缩机。该离心压缩机组已经成功的运用于青海石油管理局格尔木炼油厂的年产万吨甲醇装置中。该离心压缩机是在引进技术的基础上，采用自行开发的多项科研成果研制完成的。压缩机由二缸三段十三级叶轮组成，压缩机缸体为垂直部分结构，其内部与气体接触处均为不锈钢。支撑轴承采用可倾式轴承，上推轴承采用金斯伯雷轴承，来提高机组的抗振性能及稳定性能。轴端密封采用德国西太平洋公司研制的干气密封，严格防止其气体外漏。机组为的气路系统，润滑油系统采用强制供油，并配有先进的的自控和保安装置，确保机组的安全运行。通过实际运行证明，该机组主要筒体内径列管数目壁厚管长封头椭球型半径尺寸厚度拉杆尺寸折流板间距数目数目高度年产万吨煤制甲醇生产工艺初步设计技术性能指标达到国际先进水平。外观有色金属光泽的圆柱体堆积密度外型尺寸径向抗压强度催化剂活性和寿命在该催化剂质量检验规定的活性检测条件下，其活性为时催化剂的时空收率时催化剂的时空收率在正常情况下，使用寿命为年以上。表型与型催化剂的性能对比催化剂型号合成塔进口温度加入量甲烷单耗甲纯收率甲纯产率甲纯产量初期末期通过对比，并结合生产实际可见,型催化剂具有以下性能优点易还原。低温活性好，日产量高。负荷下的甲醇产量接近装置满负荷设计甲醇量。适用温区宽,使用寿命长。合成塔进口温度可调温型催化剂为，而型则为。随着可调温区的增加，催化剂的使用寿命也相应延长。选择性好。负荷下合成系统未发现结蜡,粗甲醇质量符合设计要求。可适用于含高浓度的合成气。负荷下，型催化剂加入量最高不超过，而型催化剂则最高可达。负荷时，使用型催化剂，当入塔气中组分体积分数高达时，生产运行情况仍良好，收率和物耗都较低，催化剂仍能保持较高的活性，产品质量符合质量标准的要求。设计结果评价经过段时间以来的资料查询文献搜索设计整理，在老师的指导和同学的帮助下，我顺利完成了本次设计。设计中的机械设备经复核，符合标准。年产万吨煤制甲醇生产工艺初步设计合成甲醇催化剂选用上，通过综合比较国内外各种常用催化剂，并本着技术先进投资节省的原则，选用目前相对先进的四川天科技股份有限公司研制的型催化剂。催化剂是种高活性高选择性，稳定性好的催化剂，与其他催化剂相比，具有优越的综合性能。在编写的过程中我对本设计说明书作了多次修改，但限于时间和水平，纰漏在所难免，恳请老师们指正。致谢本次设计能够顺利的完成，要特别感谢老师的认真指导，也要感谢设计小组其他老师给予的指导和关心，在此我向各位指导老师表示衷心感谢。同时也要感谢大学四年教导过我的各位老师以及给予我帮助的同学。参考文献房鼎业,姚佩芳,朱炳晨甲醇生产技术及进展第版华东化工学院出版社,王静康主编化工设计第版化学工业出版社李大尚技术是煤制合成气或工艺的最佳选择煤化工李琼玖,唐嗣荣,顾子樵,周述志,赵沛华近代甲醇合成工艺与合成塔技术下化肥设计李琼玖,唐嗣荣,顾子樵,周述志,赵沛华近代甲醇合成工艺与合成塔技术上化肥设计唐志斌,王小虎,付超,于新玲新型低压甲醇合成催化剂的工业应用石化技术与应用,第期,第卷宋维端,房鼎业甲醇工学第版化学工业出版社,宋维端,房鼎业甲醇工学第版化学工业出版社,刁玉玮,王立业编著化工设备机械基础第版大连理工大学出版社,年产万吨煤制甲醇生产工艺初步设计甲醇合成工艺流程图图低压法甲醇合成的工艺流程加热炉转化炉废热锅炉加热器脱硫器水冷器气液分离器合成气压缩机循环气压缩机甲醇合成塔，热交换器甲醇分离器粗甲醇中间槽脱轻组分塔分离塔，再沸塔甲醇精馏塔吸收塔年产万吨煤制甲醇生产工艺初步设计甲醇合成塔简图进气口分布器小封头小法兰测温口引气管大法兰上环管上行管下行管外筒下环管支承板卸料口锥形帽出气口触媒大封头隔板填料函毕业设计题目年产万吨煤制甲醇生产工艺初步设计学号姓名年级煤化工学院系别煤化工系专业煤化工指导教师完成日期年月日年产万吨煤制甲醇生产工艺初步设计摘要甲醇是种极重要的有机化工原料，也是种燃料，是碳化学的基础产品，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，甲醇的需求大幅度上升。为了满足经济发展对甲醇的需求，开展了此万的甲醇项目。设计的主要内容是进行工艺论证，物料衡算和热量衡算等。本设