离塔循环器目前液相合成甲醇研究仍处在实验室阶段，尚未工业化，但它是种很有开发前景的合成技术。该法的缺点是由于反应温度低，反应热不易回收利用和容易使复合催化剂中毒，因此对合成气体的要求很苛刻，不能还有和，还需进步研究。新型和反应器系统该系统采用反应，吸附和产物交换交替进行的种新型反应装置。是指气液固滴流流动反应系统，和在催化剂的作用下，在此系统内进行反应合成甲醇，该甲醇马上被固态粉状吸附剂所吸附，并滴流带出反应系统。是级间产品脱出反应系统，当以吸附气态甲醇的粉状吸附剂流入该系统时，与该系统内的液相四甘醇二甲醚进行交换，气态的甲醇被液相所吸附，然后再将四甘醇二甲醚中的甲醇分离出来。这样合成甲醇反应不断向右进行，的单程转化率可达，气相反应物不循环。这项新工艺仍处在研究之中，尚未投入工业生产，还有许多技术问题需要解决和完善。本设计的合成工艺经过净化的原料气，经预热加压，于下，从上到下进入反应器，在铜基催化剂的作用下发生反应，出口温度为左右，甲醇左右，因此，原料气必须循环，则合成工序配置原则为图。甲醇的合成是可逆放热反应，为使反应达到较高的转化率，应迅速移走反应热，本设计采用管壳式反应器，管程走反应气，壳程走的沸腾水粗甲醇驰放气图合成合序配置原则甲醇合成的工艺流程图年产万吨甲醇合成工艺设计这个流程是德国公司开发的甲醇合成工艺，流程采用管壳式反应器，催化剂装在管内，反应热由管间沸腾水放走，并副产高压蒸汽，甲醇合成原料在离心式透平压缩机内加压到以的比例混合循环，混合气体在进反应器前先与反应后气体换热，升温到左右，然后进入管壳式反应器反应，反应热传给壳程中的水，产生的蒸汽进入汽包，出塔气温度约为，含甲醇左右，经过换热冷却到，冷凝的粗甲醇经分离器分离。分离粗甲醇后的气体适当放空，控制系统中的惰性气体含量。这部分空气作为燃于时间短工艺复杂，加上首次进行这样的大型设计，经验不足且水平有限，在本次设计中，缺点在所难免，敬请各位老师指正。我相信通过本次设计，这将是我以后在工作中的重要经验，在本次设计过程中，得到了各位指导教师及多位同学的热心帮助，在此表示谢意。同时还要感谢院系各老师四年来的孜孜教导。总论概述甲醇作为及其重要的有机化工原料，是碳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。生产的发展世界甲醇工业的发展总体上说，世界甲醇工业从年代开始经历了的供需平衡，的供大于求，从年初至今的供求基本平衡三个基本阶段。据公司的最新统计，全球年甲醇生产能力为万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年年年年按用途分甲醛其中美国醋酸其他需求合计按地区分亚洲北美西欧其他需求合计从上表可以看出，到年为止，甲醇仍主要用于制造甲醛和。用于年产万吨甲醇合成工艺设计制造甲醛的甲醇用量随年份成增长趋势，而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。我国甲醇工业发展我国的甲醇工业经过十几年的发展，生产能力得到了很大提高。年，我国的生产能力仅为万吨，截止年底，我国甲醇产能已达万吨，家生产企业共生产甲醇万吨，年甲醇产量达到万吨，比年增长，进口量万吨，因此下降。生产技术的发展装置大型化于上世纪末相比，现在新建甲醇规模超过百万吨的已不再少数。在年新建的套甲醇装置中平均规模为万，其中卡塔尔二期工程项目高达万。最小规模的是智利甲醇项目，产能也达万，些上世纪末还称得上经济规模的万装置因失去竞争力而纷纷关闭。二次转化和自转化工艺合成气发生占甲醇装置总投资的，所以许多工程公司将其视为技术改进重点。已经形成的新工艺在主要是前的先进天然气加热炉转化工艺的合成路线常用的合成工艺虽然开发了高活性的铜基催化剂，合成甲醇从高压法转向低压法，完成了合成甲醇技术的次重大飞跃，但仍存在许多问题反应器结构复杂单程转化率低，气体压缩和循环的耗能大反应温度不易控制，反应器热稳定性差。所有这年产万吨甲醇合成工艺设计些问题向人们揭示，在合成甲醇技术方面仍有很大的潜力，更新更高的技术等待我们去开发。下面介绍世纪年代以来所取得的新成果。气液固三项合成甲醇工艺首先由美国化学系统公司提出，采用三相流化床，液相是惰性介质，催化剂是的改进型催化剂。对液相介质的要求在甲醇合成条件下有很好的热稳定性和化学稳定性。既是催化剂的硫化介质，又是反应热吸收介质，甲醇在液相介质中的溶解度越小越好，产物甲醇以气相的形式离开反应器。这类液相介质有如三甲苯，液体石蜡和正十六烷等。后来等人提出了相反的观点，采用的液相介质除了热稳定性及化学稳定性外，要求甲醇在其溶液中的溶解度越大越好，产物甲醇不是以气相形式离开反应器，而是以液相形式离开反应器，在反应器外进行分离。经试验发现四甘醇二甲醚是极理想的液相介质。和在该液相中的气液平衡常数很大，采用催化剂，其单程转化率大于相同条件下气相的平衡转化率。气液固三相工艺的优点是反应器结构简单，投资少由于介质的存在改善了反应器的传热性能，温度易于控制，提高了反应器的热稳定性催化剂的颗粒小，内扩散影响易于消除合成甲醇的单程转化率高，可达，循环比大为减小能量回收利用率高催化剂磨损少。缺点是三相反应器压降较大，液相内的扩散系数比气相小的多。液相法合成甲醇工艺液相合成甲醇工艺的特点是采用活性更高的过度金属络合催化剂。催化剂均匀分布在液相介质中，不存在催化剂表面不均性和内扩散影响问题，反应温度低，般不超过，世纪年代中期，美国国家实验室开发了活性很高的复合型催化剂，其结构为，其中代表过渡金属，或，为低碳烷基，当为，为叔戊烷基时催化剂性能最好，液相介质为四氢呋喃，反应温度为，压力为左右，合成气单程转化率高于，甲醇选择性高达。当该催化剂与第Ⅵ族金属的羰基络合物混合使用时，能得到更好的效果，他能激活，并，的组合转化工艺和的自热转化工艺新甲醇反应器的合成技术大型甲醇生产装置必须具备与其规模相适应的甲醇反应器和反应技术。传统甲醇合成反应器有的冷激型反应器，的管壳式反应器，的径向流动反应器等，近期出现的新合成甲醇反应器有日本东洋工程的反应器等，而反应技术方面则出现了推出的水冷气冷相结合的新流程。引入膜分离技术的反应技术通常的甲醇合成工艺中，未反应气体需循环返回反应器，而则提出将未反应气体送往膜分离器，并将气体分为富含氢气的气体，前者作燃料用，后者返回反应器。液相合成工艺传统甲醇合成采用气相工艺，不足之处是原料单程转化率低，合成气净化成本高，能耗高。相比之下，液相合成由于使用了比热容高，导热系数大的长链烷烃化合物作反应介质，可使甲醇合成在等温条件下进行。甲醇的合成方法常用的合成方法当今甲醇生产技术主要采用中压法和低压法两种工艺，并且以低压法为主，这两种方法生产的甲醇约占世界甲醇产量的以上。高压法是最初生产甲醇的方法，采用锌铬催化剂，反应温度，压力。高压法由于原料和动力消耗大，反应温度高，生成粗甲醇中有机杂质含量高，而且投资大，其发展长期以来处于停顿状态。低压法是世纪年代后期发展起来的甲醇合成技术，低压法基于高活性的铜基催化剂，其活性明显高于锌铬催化剂，反应温度低。在较低压力下可获得较高的甲醇收率，且选择性好，减少了副反应，改善了甲醇质量，降低了原料消耗。此外，由于压力低，动力消耗降低很多，工艺设备制造容易。中压法随着甲醇工业的大型化，如采用低压法势必导致工艺管道和设备较大，因此在低压法的基础上适当提高合成压力，即发展成为中压法。中压法仍采用高活性的铜基催化剂，反应温度与低压法相同，但由于提高了压力，相应的动力消耗略有增加。目前，甲醇的生产方法还主要有甲烷直接氧化法由氧化碳和氢气合成甲醇，液化石油气氧化法本设计所采用的合成方法比较以上三者的优缺点，以投资成本，生产成本，产品收率为依据，选择中压法为生产甲醇的工艺，用和在加热压力下，在催化剂作用下合成甲醇，其主要反应式为甲醇因为板上充气液层阻力。取充气系数液体表面张力所造成的阻力很小，可以忽略。所以对精馏段水柱对提馏段水柱渣塔为防止淹塔，要求严格控制降流管中液层高度。气体通过塔板的压降相当的液降高度精馏段水柱提馏段水柱液体通过降液管的压头损失。因为不设进口堰精馏段水柱提馏段水柱板上液层高度所以精馏段提馏段取选定则年产万吨甲醇合成工艺设计所以即可防止淹塔。雾沫夹带。板上液体流经长度板上泛液面积又因为，所以对于精馏段则气液提馏段则气液因此没有雾沫夹带塔板负荷性能雾沫夹带线泛点率对于定的物系和定的塔板，，及已知，相对于液泛线忽略掉，有因塔板结构定，物系定，则，，和定值，式中，也是定值，故上式可简化为精馏段即提馏段年产万吨甲醇合成工艺设计即此即常压塔的泛点率。液相负荷上限液体在应器是甲醇合成生产的核心设备，由于合成反应为可逆放热反应，故要求反应器设计能迅速移走反应热。目前世界上使用最多的是公司的多段冷激炉和公司的副产蒸汽管壳型合成塔。本设计选用管壳型反应器。图蒸汽沸水图管壳式反应器示意图该反应器外型像个列管式换热器，催化剂填装于管内，管外为的沸水。反应气流经反应管，放出的热量通过管壁传给沸腾水，使其汽化，转变为同