年产55万吨甲醇合成工艺设计

年产55万吨甲醇合成工艺设计专业：化学工程与工艺 姓名：肖洁 学号：08160324 指导老师：朱冬梅 职称：讲师摘要通过查阅资料最后采用低压法，220合成550000t/a的甲醇，并用Lurgi反应器合成。本设计说明书首先概述了甲醇的性质及发展历史，并介绍了我国甲醇工业的发展；对合成和精馏进行物料和热量的工艺计算，最后对污水处理，环保措施做了详细说明。在上述工作的基础上，参考相关的资料和标准对合成工段的设备和管道进行了选择和布局，并绘制了甲醇合成工段工艺物料流程图。关键字：甲醇，设计，合成，工艺AbstractFinally, the low pressure through access to information, 220 synthesis of 550000t / a methanol synthesis and the Lurgi reactor. This design manual first outlines the nature and history of the development of methanol, and describes the development of Chinas methanol industry ; Calculate of the synthesis and distillation process of material and heat, and finally a detailed description of the sewage treatment, environmental protection measures. On the basis of the above work, Reference to the relevant information and standards on the synthesis section in the equipment and piping selection and layout, and mapped the methanol synthesis section in the process material flow chart.Keywords: methanol , design , synthesis , process1.简介甲醇作为及其重要的有机化工原料，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。2.选择的合成工艺及路线合成甲醇的化学反应为：主反应：CO+2H2CH3OH+102.37 kJ/mol 副反应：2CO+4H2(CH3)2O+H2O+200.39 kJ/mol CO+3H2CH4+H2O+115.69 kJ/mol 4CO+8H2C4H9OH+3H2O+49.62 kJ/mol CO2+H2CO+ H2O-42.92 kJ/mol 本设计采用Lurgi管壳式反应器，管程走反应气，壳程走4MPa的沸腾水，经过净化的原料气，经预热加压，于5MPa、220下，从上到下进入Lurgi反应器，在铜基催化剂的作用下合成甲醇。这个流程是德国Lurgi公司开发的甲醇合成工艺，甲醇合成原料在离心式透平压缩机内加压到5.0MPa 循环，混合气体在进反应器前先换热，升温到220左右，然后进入管壳式反应器反应，产生的蒸汽进入汽包，出塔气温度约为250，含甲醇7%左右，经过换热冷却到40，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。其合成工艺如下图所示：合成塔水冷器甲醇分离塔循环器 驰放气粗甲醇 图1 甲醇合成的工艺流程3.设计内容及计算结果 3.1合成物料平衡计算表1 甲醇生产物料平衡汇总表项目新鲜气循环气入塔气出塔气醇后气流量（Nm3）流量（Nm3）流量(Nm3)流量(Nm3)流量(Nm3)合计185354675669.26861015.5752483.6217296.4图2 甲醇生产物流图3.2 甲醇生产的能量平衡计算表2 甲醇精馏塔物料平衡汇总表物料物料加压塔顶出料常压塔顶出料常压塔釜出料合计合计96490.17150925.71325208.22820356.2396490.171表3 甲醇生产合成塔热量平衡表带入热量kJh带出热量kJh反应热量kJh损失热量kJh传递热量kJh264886874.2265412911.4238151965.625151941.99212473986.43.3主要设备计算及选型表4 常压塔参数计算项目精馏段提馏段平均温度95.5114.5平均压力kPa115180标准状况下的体积Nm3/h147242.741163745.422操作状况下的体积Nm3/h92934.3783539.771气体负荷m3/h25.81523.205气体密度kg/m32.2632.800液体负荷m3/h0.0810.0734表5 常压塔塔径计算项目精馏段提馏段操作负荷系数0.07890.0852最大流速m/s1.4061.512最适流速m/s0.9841.058塔径mm58005300最小理论塔板数为11块，实际塔板数为17块。常压塔主要尺寸:1) 壁厚：Sn=10mm。2) 封头：Sn=10mm，hi=1325mm，h=60mm。3) 裙座：Sn=10mm，内径D=5300mm，高度为3m。4) 塔高：塔釜高3m，塔顶高1.2m，顶接管高350mm，板间距350mm，开7个人孔，人孔处板间距700mm，塔高30700mm。5) 接管：塔顶甲醇蒸汽出口管管径1100mm；. 回流液进口管管径240mm； 塔底出料管管径140mm； 进料管管径130mm； 再沸气蒸汽入口管管径2000mm。参考文献1冯云琦,李关云.甲醇生产操作问答(第二版).北京:化学工业出版社,2008.2谭天恩,窦梅,周明华.化工原理(上、下册).北京:化学工业出版社,2006.3马江全,冷一欣.化工原理课程设计.北京:中国石化出版社,2006.4李峰.甲醇及下游产品. 北京:化学工业出版社, 2008.5中国石化集团上海工程公司有限公司.化工工艺设计手册.北京:化学工业出版社,2003.6谢克冒,李忠.甲醇及其衍生物.北京:化学工业出版社,2006.7任晓光,宋永吉.化工原理课程设计指导.北京:化学工业出版社,2009.8靳方余.甲醇生产分析.北京:化学工业出版社,2011.9赵国芳.化工工艺设计概论.北京:原子能出版社,1990. 10房鼎业.甲醇生产技术发展.上海:华东化工学院出版社,1990.11R. Schoenen, K. Merz, S. Rell and M. Driess, J. Phys. IV France,2011, 11, 547.12 J. J. Rehr and R. C. Albers, Rev. Mod. Phys., 2000, 72, 621.13梁超林,谢颖,李广贞.绿色化工与绿色环保.北京:中国石化出版社,2002.14胡长伟,李贤均.绿色化工原理和应用.北京:中国石化出版社,2002.15闵恩泽,傅俊.绿色化工技术的进展.北京:中国石化出版社,1999.16Stankiewicz A.,Process intensification,Ind.Eng.Chem.Res.,2002.17时钧.化学工程手册.北京:机械工业出版社,2000.18王汉松.石油化工设计手册（第3卷）.北京:化学工业出版社,2003.19贾绍义.化工原理及实验（上册）.北京:高等教育出版社,2004.20谭天恩.过程工程原理.北京:化学工业出版社,2004.