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1、榆 林 学 院毕业设计（论文）开题报告题目甲醇洗涤塔设计学生姓名杨岳凇学号0806250239 院( 系 ) 化学与化工学院专业过程装备与控制工程指导教师慕苗报告日期2012年3月9日毕业设计（论文）题目甲醇洗涤塔设计题目类别（请在有关项目下 作记号）设计论文其它题目需要在实验、实习、工程实践和社会调查等社会实践中完成是否毕业设计 （论文） 起止时间2012 年 2月 27 日 2012 年 5 月 27 日（共 13 周）一、国内外发展状况国外自 1954 年德国鲁奇公司在南非Sasol 公司的合成燃料厂建成世界第一套工业化的低温甲醇洗示范装置以来, 目前在国外已有近百套低温甲醇洗净化装置投
2、入生产运行。自二十世纪七十年代以来, 国外所建的以煤和重油为原料的大型合成氨装置大多采用低温甲醇洗净化工艺脱除酸性气体。鲁奇公司的低温甲醇洗工艺流程为 : 气化- 脱硫- 变换-脱碳 , 变换工序设置在脱硫和脱碳之间。林德公司的低温甲醇洗工艺则是在变换后选择性地进行一步法脱硫脱碳。随着低温甲醇洗工艺的在工业化装置的广泛应用, 针对不同的原料和气化方法, 鲁奇公司和林德公司又开发出了多种工艺流程, 通过不断对原有流程的优化和设备的改进,使整个低温甲醇洗流程的效率更高, 能量利用更为充分和合理。鲁奇低温甲醇洗工艺所需冷量没有由中间循环甲醇提供系统, 而是全部由外部提供。甲醇溶液由于吸收温度低 ,
3、循环量相对较大 , 与林德工艺相比 , 能耗稍高 , 吸收塔的体积也较大。由于系统冷量由外部供给, 也使得操作调节相对灵活, 并通过新型塔板的设计, 提高了塔的操作弹性。近期鲁奇公司新设计的低温甲醇洗装置将相关设备组合为一体 , 依靠液位和重力输送液体 , 减少了机泵和管道的数量和装置投资费用。林德低温甲醇洗采用林德专利设备- 高压绕管式换热器 , 提高了换热效率 , 特别是多股物流的组合换热 , 节省占地 , 设备布置更为紧凑 , 能耗更省。近期林德公司又对其结构进行了改进 , 分为两部分组合 , 分别采用不同的材料制造, 使维修和清洗更加方便。 原料气进入低温甲醇洗装置后, 喷入少量循环甲
4、醇 , 以防止气体在低温下结冰 , 避免系统发生堵塞。 在甲醇溶液循环回路中设置甲醇过滤器, 去除硫化亚铁和硫化镍等固体杂质, 以防止其在系统中积累而堵塞设备。此外, 针对生产中出现的问题采取了一些相应的改进措施, 主要有 : 设置系统在预洗段已去除原料气中的 NH3和 HCN 等杂质 ; 增大原料气分离器的容积用以降低其进入系统的温度 ; 在甲醇再生塔中增设水提浓段, 以增强系统除水能力 ; 在半贫液中注入原料气 , 以抑制 FeS和 NiS的生成 , 通过提压的措施使其在特定部位生成并及时去除。我国对低温甲醇洗工艺的研究始于二十世纪七十年代, 中石化兰州设计院、南化集团研究院、浙江大学、上
5、海化工研究院、大连理工大学等单位在该工艺的基础理论研究方面均取得了一定的成果。上海化工研究院和浙江大学在工艺计算方面 , 南化研究院在热力学和基础数据测定方面, 兰州设计院在气液平衡计算数学模型 , 北京化工大学在气液相平衡方面均做了大量的工作。大连理工大学在化工工艺模拟计算方面取得了较大的进展。国内目前已有多套大型酸性气体净化装置采用了低温甲醇洗工艺, 有的装置已运行近二十年, 在设计、施工、安装、操作等方面都积累了丰富的经验。 大连理工大学从一九八三年开始进行低温甲醇洗工艺过程研究 , 在中石化公司和浙江大学的协助下, 该项研究于一九九九年通过了中石化的鉴定 , 并且获得了国内两项专利申请
6、。 经改进后的该工艺采用六塔流程,与林德工艺相似。据介绍, 该工艺的冷负荷和设备投资比林德工艺低百分之十左右。兰州设计院在参与鲁奇和林德两个不同的低温甲醇洗工艺流程的设计中积累了一定的设计经验 , 在中石化湖北化肥分公司的低温甲醇洗设计中, 鲁奇公司仅提供了工艺软件包 , 由兰州设计院自行完成了基础设计和详细设计。该工艺的热交换器均采用标准的 TEMA型换热器 , 所有塔盘采用普通标准设计, 提高了低温甲醇洗装置的国产化率 , 降低了投资费用。近年来, 在低温甲醇洗设备制造方面, 国内也取得了可喜的进展。 大连冰山集团金州重型机器有限公司为上海焦化有限公司引进的林德公司低温甲醇洗装置制造了特大
7、型成套设备, 包括塔器换热器罐类等共二十三个种类二十三台设备, 其中有硫化氢浓缩塔、变换气吸收塔、煤气甲醇吸收塔等关键设备。 这些设备不仅使用了国内目前难以掌握的3.5Ni 低温钢材料的加工工艺技术 , 而且体积庞大 , 单台设备最大直径为 23 m, 长 55 m, 质量近百吨。此外 , 河南开封空分集团有限公司制造的低温甲醇洗关键设备高压绕管式换热器 , 工作压力为 16.5 MPa , 可成功地替代林德公司的进口设备。山东德州华鲁恒升化工股份有限公司近期投产的国产化大型化肥装置中采用了具有自主知识产权的低温甲醇洗工艺技术。该工艺软件包由中国寰球工程公司提供, 在完成了 5.5MPa 工作
8、压力下低温甲醇洗工艺的计算机计算程序的开发后, 为工艺包设计、初步设计和详细设计提供了物料和热量衡算的数据, 利用该软件包建成的大型化肥低温甲醇洗装置已成功投运。该装置采用三台并联操作的吸收塔, 共用一套再生系统 , 可同时生产氨合成气、甲醇合成气和羟基合成气, 属国内外首创 , 达到国际先进水平。二、本课题的意义富煤、贫油、少气，是我国的基本能源国情。近年来，随着国际石油和天然气资源的日趋紧张 , 我国出于对能源战略的调整以及充分发挥煤炭大国的优势，大力发展煤化工产业， 其中煤制甲醇项目作为煤化工产业链的源头项目备受重视煤制甲醇工艺中，煤气的净化是十分重要的环节。目前，国际上普遍采用的是低温
9、甲醇洗工艺，该工艺广泛应用于大型合成甲醇、合成氨、城市煤气和天然气脱硫等生产装置的净化工艺中。 我国也在多套大型酸性气体净化装置上采用低温甲醇洗工艺，并在设计、施工、安装操作等方面积累了丰富的经验。低温甲醇洗工艺中甲醇洗涤塔是最重要的一环，它对整个装置的安全运行和后续产品的质量起着决定性的作用。近几年来，国内很多学者对甲醇洗涤塔的使用及在实际生产中存在的问题进行了分析， 使低温甲醇洗工艺在实际生产中得以改进并慢慢成为成熟可靠的节能型酸性气体净化工艺。这套工艺与其他酸性气体净化工艺相比，具有选择性好、净化度高、吸收力强、能耗和操作费用低等特点，因此，国内亟待加强对甲醇洗涤工艺的研究开发, 尤其对
10、其甲醇洗涤塔这一关键技术装备的改进。三、研究内容、研究方案以及步骤1甲醇洗涤塔是合成氨装置中酸性气体脱除工序中的关键设备之一。本设计主要对甲醇洗涤塔的工艺、材料、结构经行设计。2甲醇洗涤塔工艺设计：甲醇洗涤塔的主要流程是多段吸收，高压低温是其基本特点。用冷甲醇作为吸收溶剂 , 利用低温下酸性气体在甲醇中溶解度比较大的特性脱除原料气中的酸性气体 ( 主要是 CO2和 H2S)。工艺的设计操作温度为-60, 设计压力为 4.08 MPa 。3甲醇洗涤塔的材料设计：在已经成熟应用的甲醇洗涤塔材料中只有SA537CL1 和 SA203GrD 最有实际选用价值，但各自又存在不利因素。SA537CL1 在
11、60的设计温度下安全裕量不足，而 SA203GrD 在高于 30时会发生 HISSC 。最终确定了采用两种母材制造的方案，即上半部（设计温度 60）采用 SA203GrD ，下半部（设计温度 45）采用 SA537CL1 。其中 SA537CL1 在采购时要求冲击试验温度为-60。4甲醇洗涤塔的结构设计：甲醇洗涤塔的结构从下到上依次分为闪蒸罐段、脱硫塔段、 粗吸塔段、 主吸塔段、和精吸塔段。四、论文提纲1摘要；2目录；3前言；4工艺方案、材料选择、结构设计；5参考文献；6致谢。五、拟定的工作计划、存在的问题及拟采取的解决措施。1拟定的工作计划1.下达毕业论文任务，做好开题准备；1 周( 第 2
12、 周)2.查阅资料，完成开题报告；1 周( 第 3 周)3.完成列管式冷凝器的设计；4 周( 第 4-7 周)4.完成初稿及图纸绘制；3 周(第 8-10 周)5.与指导教师进行深入交流，对初稿进行修改；1 周( 第 11周)6.撰写毕业论文，定稿；1 周( 第 12周)7.搜集整理材料，做答辩准备；1 周( 第 13 周)8.进行答辩。1 周( 第 14周) 2设计存在的问题及解决措施存在问题：目前甲醇洗涤工艺存在主流的两种工艺林德工艺和鲁奇工艺，他们各有优缺点，对设计时具体选择哪种工艺还存在许多疑问。解决措施：继续查阅资料结合自己的设计要求合力选择。存在问题：由于甲醇洗涤技术属于国外垄断技
13、术，我国对于此项技术主要依赖进口。因此具体设计资料略显贫乏。解决措施：在查阅大量资料的基础上多与指导老师沟通。六、主要参考文献1秦晓钟，贾志忠 . 低温压力容器用钢板标准简介M 中国锅炉压力容器安全2002，18（4）：16-172孙津生，李燕 . 低温甲醇洗工艺流程模拟甲醇洗涤塔的模拟J 甘肃科学学报2007，19（02）：51-533高静，杨学元，安丰华，韩涛 . 甲醇洗涤塔的制造与检验M 中国化工装备2007，02：41-48 4李涛，林丽华，于辉 . SA203Gr.D(3.5Ni)甲醇洗涤塔的制造 J 化工设备与管道2005，42（02）：51-52 5尹八一 . C401 甲醇洗涤塔吊装工艺与计算J 石油化工建设2005，27（03）：69-726解小銮 . 管壳式换热器设计中的几个问题J 石油和化工设备2011，14（6）：22-24指导教师意见指导教师（签名） ： 20 年月日院系意见院系负责人（签名） ： 20 年月日备注
