代以后以天然气为原料的甲醇生产流程被广泛 应用进入年代以来以重油为原料的甲醇装置有所发展。对于我国从资源背景 看煤炭储量远大于石油天然气储量随着石油资源紧缺油价上涨因此在大力发 展煤炭洁净利用技术的背景下在很长段时间内煤是我国甲醇生产最重要的原料。 设计的目的和意义 由于我国石油资源短缺能源安全已经成为不可回避的现实问题寻求替代能源已 成为我国经济发展的关键。甲醇作为石油的补充已成为现实发展甲醇工业对我国经济 发展具有重要的战略意义。煤在世界化石能源储量中占有很大比重我国情况更是如 此而且煤制甲醇的合成技术很成熟。随着石油和天然气价格的迅速上涨煤制甲醇 更加具有优势。本设计遵循工艺先进技术可靠配置科学安全环保的原则结 合甲醇的性质特征设计座年产万吨煤制甲醇的生产车间。 通过设计可以巩固深化和扩大所学基本知识培养分析解决问题的能力还可以 培养创新精神树立良好的学术思想和工作作风。通过完成设计可以知道甲醇的用途 基本掌握煤制甲醇的生产工艺了解国内外甲醇工业的发展现状以及甲醇工业的发展 趋势。 甲醇合成塔的选择 甲醇合成反应器实际是甲醇合成系统中最重要的设备。从操作结构材料及维修等 方面考虑甲醇合成反应器应具有以下要求 催化剂床层温度易于控制调节灵活能有效移走反应热并能以较高位能回 收反应热 反应器内部结构合理能保证气体均匀通过催化剂床层阻力小气体处理量 大合成转化率高催化剂生产强度大 结构紧凑尽可能多填装催化剂提高高压空间利用率高压容器及内件间无 渗漏催化剂装御方便制造安装及维修容易。 甲醇合成塔主要由外筒内件和电加热器三部分组成。内件事由催化剂筐和换热器 两部分组成。根据内件的催化剂筐和换热器的结构形式不同甲醇内件份为若干类型。 目前国内外的大型甲醇合成塔塔型较多归纳起来可分为五种 冷激式合成塔 这是最早的低压甲醇合成塔是用进塔冷气冷激来带走反应热。该塔结构简单也 适于大型化。但碳的转化率低出塔的甲醇浓度低循环量大能耗高又不能副产蒸 汽现已经基本被淘汰。 冷管式合成塔 这种合成塔源于氨合成塔在催化剂内设置足够换热面积的冷气管用进塔冷管来 移走反应热。冷管的结构有逆流式并流式和型管式。由于逆流式与合成反应的放 热不相适应即床层出口处温差最大但这时反应放热最小而在床层上部反应最快 放热最多但温差却又最小为克服这种不足冷管改为并流或形冷管。如年 公司提出的逆流式冷管型及年提出的并流冷管型合成塔和国内林达公司 的形冷管型。这种塔型碳转化率较高但仅能在出塔气中副产的低压蒸汽。 日前大型装置很少使用。 水管式合成塔 将床层内的传热管由管内走冷气改为走沸腾水。这样可较大地提高传热系数更好 地移走反应热缩小传热面积多装催化剂同时可副产的中压蒸汽 是大型化较理想的塔型。 固定管板列管合成塔 这种合成塔就是台列管换热器催化剂在管内管间壳程是沸腾水将反应 热用于副产的中压蒸汽。代表塔型有公司的合成塔和三菱公司 套管超级合成塔该塔是在列管内再增加小管小管内走进塔的冷气。进步强化传 热即反应热通过列管传给壳程沸腾水而同时又通过列管中心的冷气管传给进塔的冷 气。这样就大大提高转化率降低循环量和能耗然而使合成塔的结构更复杂。固定管 板列管合成塔虽然可用于大型化但受管长设备直径管板制造所限。在日产超过 时往往需合成转化率高催化剂生产强度大 结构紧凑尽可能多填装催化剂提高高压空间利用率高压容器及内件间无 渗漏催化剂装御方便制造安装及维修容易。 甲醇合成塔主要由外筒内件和电加热器三部是最早的低压甲醇合成塔是用进塔冷气冷激来带走反应热。该塔结构简单也 适于大型化。但碳的转化率低出塔的甲醇浓度低循环量大能耗高又不能副产蒸 汽现已经基本被淘汰。 冷管式合成塔 热最小而在床层上部反应最快 放热最多但温差却又最小为克服这种不足冷管改为并流或形冷管。如年 公司提出的逆流式冷管型及年提出的并流冷管型合成塔和国内林达公司 的形冷管型。小传热面积多装催化剂同时可副产的中压蒸汽 是大型化较理想的塔型。 固定管板列管合成塔 这种合成塔就是台列管换热器催化剂在管内管间壳程是沸腾水将反应 热用于副过列管中心的冷气管传给进塔的冷 气。这样就大大提高转化率降低循环量和能耗然而使合成塔的结构更复杂。固定管 板列管合成塔虽然可用于大型化但受管长设备直径管板制造所限。在日产超过 时往水却是不是将反应热移走而是水给反应气加热。这种合成塔由于列管需用特种不锈钢因而是造价非 常高的种。 多床内换热式合成塔 这种合成塔由大型氨合成塔发展而来。日前各工程公司的氨合成塔均采大型装置但反应热不能全部直接副产中压蒸汽。典型塔型 有的四床卧式内换热合成塔和中国成达公司的四床内换热式合成塔。 合成塔的选用原则般为反应能在接近最佳温度曲线条件下进行床层阻力成塔。这种塔内甲醇合成反应接近最佳温度操作线反应热利 用率高虽然设备复杂投资高但是由于这种塔在国内外使用较多具有丰富的管理 和维修经验技术也较容易得到外加考虑到设计的是年产万吨的甲醇气流量与组成如表。 表贮槽弛放气的流量和组成 组分合计 流量 组成 由以上计算结果可得合成工段物料衡算表如表 总 量 组 分 物料名称 物料号 循环气 表 年产 万吨精甲醇 低压甲醇合成工艺物料衡算表 入塔气