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1、北京化工大学继续教育学院毕业设计（论文）I诚信声明诚信声明本人声明：我所呈交的本科毕业设计论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名： 日期： 年 月 日北京化工大学继续教育学院毕业设计（论文）II毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目： 年产 168 万吨甲醇工艺及技术改进
2、学院：内蒙古化工职业学院 专业：化学工程与工艺班级： 蒙化升 101 学生： 马晓辉 指导教师： 庞利纹 1设计（论文）的主要任务及目标(1) 选定命题方法及流程(2) 确定主要设备及工艺条件(3) 确定主要设备尺寸2设计（论文）的基本要求和内容(1) 甲醇装置年产 168 万吨甲醇工艺流程(2) 甲醇工艺的物料衡算、热量衡算、设备选型计算(3) 工艺技术改进方案3主要参考文献1 1 宋维靖，房鼎东，石油化工，8.523（1981）2 宋维靖.甲醇工学，中国化学工业出版社，1986.10.113 赵九生等，化学工业与工程，19874 楼寿林等，大型甲醇合成塔结构形式选择探讨，杭州林达化工技术公
3、司内部资料4进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1毕业设计确定命题2012.1.152012.2.42查阅、整理相关资料2012.2.62012.2.93撰写毕业设计说明书2012.2.102012.3.44画图2012.3.152012.3.245中期检查2012.4.7北京化工大学继续教育学院毕业设计（论文）III6修改毕业设计说明及图纸2012.4.82012.5.4摘摘 要要根据反应热力学理论，在甲醇合成反应中低温有利于提高转化率，但低温在动力学上不利于反应的原理，为了改进传统甲醇生产工艺性能，从而可以采用水冷反应器气冷串联相组合的工艺，该工艺包括一台（或平行的两台）水冷甲醇反
4、应器和一台气冷甲醇反应器。含循环气和合成气的原料汽首先进入水冷反应器，在250等温条件下进行部分生成甲醇的转化反应；水冷反应器的温度由壳层水蒸汽压力控制。经过第一次生成甲醇的反应混合物进入第二台反应器中进一步进行生成甲醇的第二次转化。在气冷反应器中，由于气冷反应器物流逆向加热水冷反应器的进料气，因此壳层（催化剂层）反应温度从上（进气口）至下（出气口）逐渐降低，这样的温度分布有利于化学平衡向生产甲醇的方向移动，提高转化率。鲁奇公司根据这个原理开发了通过水冷气冷两段串联相组合的甲醇生产工艺，较为充分利用了热力学的原理，在提高甲醇单次转化率的同时，有效降低了循环比，提高了反应后气体中的甲醇组分含量，
5、大大增加了生产能力，降低了甲醇合成中的能量消耗。该工艺中低温（220）活性催化剂的开发至关重要。鲁齐公司将优化的甲醇合成工艺（联合转化）与新开发的两级甲醇合成工艺结合，可设计建造单系列产能接近 200万吨/a 的甲醇生产装置。与传统工艺相比，该新工艺具有原料消耗低、投资费用低、产能高、能耗低以及综合经济效益好等优点。本文从我国甲醇生产装置的大型化发展目的出发，论述了甲醇合成反应的基本原理：反应平衡和最佳反应温度，并针对国内外大型的甲醇合成反应器设备相关性能进行了对比，论述了设备对工艺的影响，同时简要介绍了鲁奇两段法串级甲醇合成工艺技术，阐述了该工艺的技术特点、能耗、工艺数据及相关设备等方面的内
6、容，提出了两段法串联组合型工艺对铜基催化剂性能的要求，并基于鲁奇两段法串级甲醇合成工艺的思路出发，结合国内甲醇装置的设备技术状况对甲醇合成装置设备的选型、工艺方案等方面进行了总结，对比分析了相关的技术优缺点。在此基础上，提出采用国内开发的甲醇合成反应器设备和相关催化剂，开发两段法串级组合型甲醇生产工艺从而实现该技术的国产化是可行的，并且对我国甲醇装置的大型化技术发展工作意义重大，希望同行借鉴并对我国甲醇装置的大型化国产技术开发设计方北京化工大学继续教育学院毕业设计（论文）IV面有所裨益。关键词：关键词：甲醇 ； 化学平衡 ； 催化剂 ； 循环比 ； 转化率 Two-stage cascade
7、methanol synthesis technology Abstract： According to the reaction thermodynamics theory, lower temperature advantages increasing methanol yields, but it disadvantages reaction dynamics theory. In order to improve the traditional methanol production performance, it is recommended to take Water Cooled
8、 Methanol Reactor and Gas Cooled Methanol Reactor connection in series, which consists of one water cooled methanol reactor (or two reactors parallel connection) and one gas cooled methanol reactor. The feed gas composed of synthesis gas and recycle gas first enters into the water cooled methanol re
9、actor, then will occur to methanol isothermal conversion reaction in the reactor tubes at 250, and the reactor temperature is controlled by the pressure of water vapor in shell side. Subsequently, the outlet gas of the water cooled methanol reactor enters into the gas cooled methanol reactors shell
10、side from the top to proceed with methanol conversion reaction. In the gas cooled methanol reactor, the reaction gas in the shell side flows converse to the low temperature gas in the tube side, thus from the top down, the reaction temperature in the shell side will decrease gradually, which can imp
11、rove the rate of conversion. In terms of this theory, Lurgi invent the water cooled and gas cooled two-stage cascade methanol synthesis technology which make full use of the thermodynamics theory, as a result, the single conversion rate, the production capacity and the methanol content are increased
12、, at the same time the recycle ratio and the energy consumption are reduced effectively. The development of the low temperature (220) activity catalyst is vital to this methanol synthesis technology. Lurgi integrates the optimized methanol synthesis technology with the new-developed two-stage methan
13、ol synthesis technology to design and build a plant which uniserial produces 2 million ton per year. Comparing with the traditional technology, this new technology consumes fewer raw materials and less energy and reduces the cost of investment, but increases the product and yields good economic retu
14、rns. The article with a view to the large-scale development of methanol process units, 北京化工大学继续教育学院毕业设计（论文）Vexpounds the keystone of methanol synthesis including the reaction equilibrium and the optimal reaction temperature, and compares the foreign methanol synthesis with the domestic about its equ
15、ipment performance, discussing the equipment influence on the methanol synthesis technology. In addition, it also briefly introduces the Lurgi two-stage cascade methanol synthesis technology, expatiates on its technique feature, energy cost, process data and equipment principle, and sets forth basic
16、 requirements for the copper based catalyst performance. At the same time, the article based on the principle of the Lurgi two-stage cascade synthesis technology, generalizes the election and technology scheme of the methanol synthesis equipments referring to the domestic methanol plants equipment condition, and analyses the related technology merits and faults
