年产10万吨煤合成甲醇的工艺设计..docxVIP

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2023-12-29 发布于河南
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年产10万吨煤合成甲醇的工艺设计..docx

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《化工设计》课程设计说明书

年产10.6煤制气合成甲醇工段的Aspen模拟及工艺初步设计

一、概述1

1.1煤制气合成甲醇的背景1

1.2甲醇的性质特点

1.3常用的合成方法

1.4甲醇的用途2

二．工艺概述2

2.1?造气工段2

2.2?净化工段3

2.3?合成工段3

2.3.1合成工段工艺3

2.3.2反应热力学4

2.4?精馏工段4

三．生产工艺及主要设备计算4

3.1?合成塔物料平衡计算5

3.2合成塔能量计算9

3.3?常压塔主要尺寸确定11

3.3.1.壁厚11

3.3.2.封头11

3.3.3裙座11

3.3.4塔高设计11

3.3.5接管设计12

3.3.5.1.塔顶甲醇蒸汽出口管12

3.3.5.2.回流液进口管12

3.3.5.3塔底出料管12

3.3.5.4进料管13

3.3.5.5.再沸器蒸汽入口管13

四．参考文献14

五．结?束?语15

一、概述

1.11.1煤制气合成甲醇的背景

随着化石燃料储量的减少和燃烧化石燃料导致的全球气候问题加剧,寻求一种可再生的石油替代品引起了全球性的关注。而甲醇作为一种较为环保的燃料也得到的不错的认可，还有其的来源十分广泛，较容易制得因而也成为未来世界石油的替代品之一。煤气化制甲醇是一种十分便捷，产量很多和成本相对比较低得制取甲醇方式，因而煤气化制甲醇已成为各国重视的对象，也成为甲醇合成行业较受欢迎的制取方式，是目前合成甲醇最有前景的方法之一。本文主要是煤气化制甲醇的工艺和甲醇对当今世界的影响及它的重要性和对其前景的探讨。

自第一次世界石油危机后，鉴于木制甲醇曾经作为车用燃料，许多国家开始重新关切甲醇作为石油的替代燃料。很多科学家和发表的相关文章及论文，还有许多公司为甲醇作为石油的替代燃料项目成立了相关研究所及基金会等很多机构。例如1975年瑞典成立国家级的瑞典甲醇开发公司（SMAB）、1978年美国纯甲醇汽车进行广泛测试、1979联邦德国组织了1000多辆然醇汽车投入使用、1989年全球甲醇业者于美国成立甲醇机构——甲醇学院（MI）和甲醇基金会。还有如今我国对甲醇投资生产力度加大，甲醇掺杂于汽油中在我国得到广泛应用。

1.2甲醇的性质特点

甲醇，也叫木精、木醇、木洒精。以重油为原料，经造气气化制得水煤气，再经脱硫净化，除二氧化碳后压缩加压，在400摄氏度下制得粗甲醇，经精馏除去醚、烯、胺、醛等杂质，制得精馏量98.8%以上的工业甲醇。此法称为高压法。另外还可用低压法、中压法、连醇法制得甲醇分子量32.04，相对密度0.792(20/4℃)，熔点-97.8℃，沸点64.5℃，闪点12.22℃，自燃点463.89℃，蒸气密度1.11，蒸气压13.33KPa(100mmHg21.2℃)，蒸气与空气混合物爆炸下限6～36.5%，能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃和许多其他有机溶剂相混溶，遇热、明火或氧化剂易燃烧。燃烧反应式为：

CH3OH+O2→CO2+H2O

1.3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80%以上。

高压法：(19.6-29.4Mpa)是最初生产甲醇的方法，采用锌铬催化剂，反应温度360-400℃，压力19.6-29.4Mpa。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：(5.0-8.0Mpa)是20世纪60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(240-270℃)。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：(9.8-12.0Mpa)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。

1.2.31.3甲醇的用途

甲醇用途广泛，是基础的有机化工原料和优质燃料。主要应用于精细化工，塑料等领域，用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一。甲醇在深加工后可作为一种新型清洁燃料，也加入汽油掺烧。

二．工艺概述

总工艺路线图见图1-1。

2.1造气工段

（1）原料：由于甲醇生产工艺成熟,市场竞争激烈,选用合适的原料就成为项目的关键,以天然气和重油为原料合成工艺简单，投资相对较少，得到大多数国家的青睐，但从我国资源背景看，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，在大力发展煤