比。 年德国公司率先用合成气在高压下实现甲醇的工业化生产，直至 年，其期间这种高压法工艺是合成甲醇的唯方法。于年后，随着甲醇工业化 生产的发展，各种甲醇生产方法相继出现。年英国公司开发了低压法工艺， 接着又开发了中压法工艺。年德国的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英国的工艺德国的工艺和日本的 三菱瓦斯化学公司工艺。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比的原料气，在价格上能够与天 然气原料竞争。 我国甲醇工业化生产始于年。年代末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。年代建成了批中小型装置，并在合成氨工业 的基础上开发了联产法生产甲醇的工艺。年代四川维尼纶厂引进了套以乙炔尾气 为原料的千吨年低压法装置，采用英国技术。年月，由化工部第八年产万吨甲醇生产车间工艺初步设计 设计院和上海化工设计院联合设计的千吨年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步。年， 杭州林达公司开发了拥有完全自主知识产权的低压均温甲醇合成塔技术，打破长 期来被等国外少数公司所垄断的局面，并在年获得国家技术发明二 等奖。年，该技术成功应用于国内首家焦炉气制甲醇装置上。 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，随着甲醇下游产品的开发，特别是甲醇燃料 的推广应用，使甲醇的需求逐年大幅度上升。为了更好地满足经济发展对甲醇产品的 需求，较好的利用天然气资源，选择甲醇生产工艺设计作为毕业设计课题，目的 在于通过对该课题的设计，掌握和熟悉甲醇生产过程各环节，更好地开展甲醇生产方 法研究和开发甲醇生产工艺，为资源利用产品优化探索新途径。 本设计选用的课题万甲醇生产车间工艺初步设计。依据任务书规 定的设计内容，进行生产方案工艺流程设计，工艺计算和生产设备设计等。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，采用以天然气为原料，经脱硫二段转化合成气，在低压下固定管板列 管合成塔中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。 三生产方案与工艺流程设计 生产方案确定 在天然气经加热到时，进入填装有钴钼催化剂和氧化锌的脱硫罐中 脱去硫化氢及有机硫，使硫含量降到微克每克以下，接着原料气配入水蒸气后于 下进入转化炉的对流段，进步预热到，然后进入装有镍催化剂 的转化管，在管内继续被管外的燃烧气加热，进行转化反应。离开转化管底部的温度 为，经吸收些热量以后，使温度升到，并配入少量水 蒸气，然后与的红旗混合进入二段转化炉，在顶部燃烧区燃烧，放热，温度升 到左右。再通过催化剂床层继续转化并吸热，然后离开二段转化炉，即得年产万吨甲醇生产车间工艺初步设计 所需合成气，合成气此时成分含量为 ，。然后合成气经热量吸收后，被压缩到，加热为后输 入固定管板列管合成塔反应，合成塔出口甲醇浓度为。出塔合成气与入塔气 换热后进入甲醇冷却器。用水冷却至以下以冷凝出甲醇。合成气于分离甲醇后循 环使用。甲醇分离器出来的粗甲醇 械破碎强度。 甲醇精馏工艺流程 工艺流程简图 工艺流程简述 天然气脱硫 天然气变为合成气甲醇合成甲醇精馏 年产万吨甲醇生产车间工艺初步设计 来自甲醇合成装置的粗甲醇通过预塔进料泵，经粗甲醇预热 器加热至，进入预精馏塔，预塔再沸器用的低压蒸汽加热，低沸点的杂 质如二甲醚等从塔顶排出，冷却分离出水后作为燃料回收的甲醇液通过预塔回流泵 作为该塔回流液。预精馏塔底部粗甲醇液经加压塔进料泵进入加压精馏塔，加压塔再 沸器以低压蒸汽作为热源，加压塔塔顶馏出甲醇气体,经常 压塔再沸器后，甲醇气被冷凝，精甲醇回到加压塔回流槽，部分精甲醇经加压塔回 流泵,回到加压精馏塔作为回流液，另部分经加压塔甲醇冷却器冷却后进入精甲醇 计量槽中。加压精馏塔塔底釜液，进入常压精馏塔，进步精馏。 常压塔再沸器以加压精馏塔塔顶出来的甲醇气作为热源。常压精馏塔顶部排出精甲醇 气经常压塔冷凝冷却器冷凝冷却后部分回流到常压精馏塔， 另部分打到精甲醇计量槽内贮存。产品精甲醇由精甲醇泵从精甲醇计量槽送至精甲 醇贮罐装置。 工艺说明 为防止粗甲醇中含有的甲酸二氧化碳等腐蚀设备，在预塔进料泵后的粗甲醇 溶液中配入适量的烧碱溶液，用来调节粗甲醇溶液的值。 甲醇精馏系统各塔排出的不凝气进入燃料气系统。 由常压精馏塔底部排出的精馏残液经废水冷却器冷却至后，由废水泵送到 生化处理装置。 由甲醇精馏来的精甲醇贮存到精甲醇贮槽中。精甲醇贮槽为两台的固 定贮罐，贮存量按天产量计。 五物料衡算 工艺技术参数 合成工段的工艺参数 参阅化学工程公司的甲醇合成厂的工艺参数资料。具体数据为入塔压力 ，出塔压力，副产品蒸汽压力，入塔温度，出塔温度 。年产吨甲醇，年开工日为天，日产为吨，建设期为年。 产品质量标准年产万吨甲醇生产车间工艺初步设计 本产品精甲醇执行国家标准，具体指标见表 表产品指标 项目 指标 优等品等品合格品 色度铂钴，号 密度， 沮度范围 沸程包括, 高锰酸钾试验， 水溶性试验澄清 水分含量， 酸度以计， 或碱度以计， 羰基化合物含量以计， 蒸发残渣含量， 原料天然气规格 原料天然气的成份分析为 其他杂质。 精馏工段 工厂设计为年产精甲醇万吨，开工时间为每年天，采用连续操作，则每 小时精甲醇的产量为吨，即。 通过三塔高效精馏工艺，精甲醇的纯度可达到，符合精甲醇国家级标准。 三塔精馏工艺中甲醇的收率达。则入预精馏塔的粗甲醇中甲醇量 。由粗甲醇的组成通过计算可得下表 表粗甲醇组成 组分百分比产量 甲醇即年产万吨甲醇生产车间工艺初步设计 二甲醚即 高级醇以异丁醇计即 高级烷烃以辛烷计即 水即 粗甲醇 注设计中的体积都为标准状态下的体积 计算方法粗甲醇 二甲醚即 高级醇以异丁醇计即 , 高级烷烃以辛烷计即 水即 图合成物料流程图 合成工段 合成塔中发生的化学反应 主反应 出塔气 入塔气 粗甲醇 出分离器气体 循环气 弛放气 新鲜气年产万吨甲醇生产车间工艺初步设计 副反应 工业生产中测得低压时，每生产吨粗甲醇就会产生标态的甲烷， 即设计中每小时甲烷产量为，。 由于甲醇入塔气中水含量很少，忽略入塔气带入的水。由反应 得出反应生成的水分为 由于合成反应中甲醇主要由氧化碳合成，二氧化碳主要发生逆变反应生成氧 化碳，且入塔气中二氧化碳的含量般不超过，所以计算中忽略反应。则反 应中由二氧化碳反应生成了，即的水和氧化碳。 粗甲醇中气体溶解量查表时，每吨粗甲醇中溶解其他组成如下 表 表每吨粗甲醇中合成气溶解情况 气体 溶解量粗甲醇 即 即 即 即 即 粗甲醇中甲醇扩散损失 则粗甲醇中的溶解气体量为 即 海南大学 毕业设计 题目年产万吨甲醇生产车间工艺初步设计 学号 姓名 年级 学院材料与化工学院 系别材料科学与工程系 专业材料科学与工程 指导教师 完成日期 年产万吨甲醇生产车间工艺初步设计 目录 目录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 设计任务书„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 二概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 三生产方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 四工艺论证„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 五物料衡算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 六能量衡算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 七设备选型和工艺计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 八合成车间的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 九安全生产设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 十非工艺专业要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 十三废处理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 十二经济效益评价„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 十三设计结果评析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 十四心得体会与致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 十五参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 附录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„图纸 年产万吨甲醇生产车间工艺初步设计 设计任务书 课程设计题目 年产万吨甲醇生产车间工艺初步设计 二设计条件 原料来源天然气，海南天然气厂供 产品甲醇级 生产能力万 热源条件 加热剂天然气燃烧及生产过程的废热 冷却剂循环水，进口温度出口温度 生产时间全年连续生产天，每天工作小时，三班制。 生产厂址洋浦工业开发区 当场天候温度最高，最低，平均 三设计任务 甲醇工业级生产方法确定工艺流程设计与论证 技术指标工艺参数和操作条件确定与说明 工艺计算物料衡算热量衡算应用制 生产设备设计计算与选型。 重点合成塔和换热器设计计算与选型 设计结果汇总表 技术指标工艺参数和操作条件汇总表 物料衡算汇总表年产万吨甲醇生产车间工艺初步设计 热量衡算汇总表 生产设备配置汇总表 设计绘图计算机绘制 带控制点工艺原理流程图张。 合成塔工艺条件图或结构尺寸图份。 换热器结构示意简图张。 生产车间平面立面布置图份。 要求设计绘图图形图标图幅符合机械制图标准要求。 设计说明书编写 内容包括设计任务书，目录，生产方案工艺流程设计与论证，工艺技术 参数操作条件设计说明，工艺计算，生产设备设计与选型，设计结果汇总，环 保措施或方案，经济效益估算，设计结果评析，参考文献，设计附表附图等。