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1、学号:题目：院（部）系所学专业年级、班级完成人姓名指导教师姓名专业技术职称年 月 日论文原创性保证书我保证所提交的论文都是自己独立完成，如有抄袭、剽窃、雷同等现象,愿承担相应后果，接受学校的处理。专业：班级：签名：年 月 日摘要本设计重点描述了甲醇合成工艺流程。甲醇是重要的化工原料和燃料，应用于多个领 域。首先简单地介绍了甲醇的牛产发展、甲醇合成的反应热力学和动力学、甲醇反应需要 的催化剂、甲醇合成工艺和甲醇的发展前景。其中，甲醇合成催化剂和工艺选择关系着甲 醇合成产量。中低压、铜基催化剂的条件有利于甲醇合成。紧接着介绍了甲醇合成工艺。 甲醇合成首先要进行造气。造气选用煤作原料，得到的粗煤气经
2、脱硫、脱碳等净化操作后 进入合成塔合成甲醇。甲醇合成工艺选择Luigi低压合成，合成气于5MPa、220C下进入 Luigi管壳式反应器。从合成塔得到的粗甲醇必须要进行精镭。本设计需要将原料粗甲醇 精制到含醇量99. 95%的纯度。根据现代对甲醇精倔工艺设计的了解，甲醇三塔精倔技术 以其能耗低、产品质量好的优点领先于其他工艺。所以本设计采用三塔精镭工艺。再接着 对甲醇的牛产合成和精馆过程进行了详细的物料衡算。最后进行了常压精镭塔的计算，包 括设备选型、塔的外形设计以及塔板流体力学验算。通过本次设计，对合成甲醇以及提纯 甲醇有更深刻的认识。关键词：甲醇；合成；工艺设计；三塔精倔；常压塔Abstr
3、actThis design for methanol synthesis processes were described emphatically. Methanol is an important chemical raw material and fuel, is applied to the fields. First simply introduces the methanol production development, the reaction thermodynamics and kinetics of methanol synthesis, methanol reacti
4、on requires a catalyst, methanol synthesis process and the development prospects of methanol. Methanol synthesis catalyst and process selection is one of the relationship between the yield of methanol synthesis. In conditions of low pressure, copper base catalyst for methanol synthesis. Followed by
5、methanol synthesis process was introduced. Gasification methanol synthesis should first. Gasification coal as raw materials, the raw coal gas after desulfurization and decarbonization purification operation into the synthesis of methanol synthesis towe匚 Choose Luigi low-pressure synthesis methanol s
6、ynthesis process, synthesis gas in 5 mpa, 220 C under into Luigi tubular reactor. From the crude methanol synthesis tower has to be distillation. This design need to be material crude methanol refining to the alcohol content of 99.95% purity. According to the modem understanding of the methanol dist
7、illation process design, methanol tower distillation technology for its low energy consumption, product quality good advantage ahead of other technology So this design USES three tower distillation process. Well go on with the production of methanol synthesis and material balance of distillation pro
8、cess in detail. Finally, the calculation of atmospheric distillation column was carried out, including equipment type selection, design of the tower and tray hydrodynamics calculation. Through the design, for methanol synthesis and purification of methanol has a more profound understanding.Keywords：
9、 methanol； synthetic ;process design ;three tower distillation ;atmospheric column目录第一章前言11. 概述11.1牛产及技术发展12. 甲醇合成22. 1合成反应热力学22. 2合成反应动力学32. 3合成反应催化剂32.4合成工艺42.5合成甲醇的戸的和意义5第二章工艺概述61. 造气工段61. 1原料61.2原料气的制备71.3工艺概述71.4净化工段82. 合成工段83. 精憾工段9第三章工艺计算121. 甲醇牛产的物料平衡计算121.1合成塔物料平衡计算 121.2甲醇精馆?的物料平衡计算 15第四章常
10、压精啊塔计算181. 基础数据182. 塔板数的计算192. 1处理能力192. 2最小理论板数 192.3最小回流比202.4理论板数202. 5进料位置202.6全塔效率的估算203. 精惚段与提憾段的体积流量 213. 1精憾段213. 2提徭段234. 塔径计算244. 1精馅段244. 2提懾段255. 塔内件设计265. 1溢流堰的设计265. 2溢流装置265.3塔板布置及浮阀数FI与排列276. 塔板流体力学验算 296. 1塔板压降296. 2液泛296. 3雾沫夹带307塔板负荷性能图317. 1雾沫夹带线317.2液泛线317.3液相负荷丄限线327. 4漏液线327.5
11、液相负荷下限线338. 常压塔工艺计算汇总349. 常压塔塔高计算35第五章Aspen Plus的模扌臥计算36第一章前言1.概述甲醇是最简单的化学品之一，是重要的化工基础原料和清洁液体燃料，广泛应用于有 机合成、染料、医药、农药、涂料、汽车和国防等工业中。随着科技的进步与发展，甲醇 将被应用于越来越多的领域。1.1生产及技术发展1.1.1世界甲醇工业的发展甲醇的牛产始于1923年，徳国巴夫斯公司采用Zn-Cr氧化物催化剂，在3035MPa, 300400C条件下合成甲醇，并在洛伊纳建成3000t/a装置。1966年英国ICI公司开发成 功了以天然气为原料，采用冷激式绝热反应器在250C 5M
12、Pa和铜基催化剂存在下合成甲 醇技术，简称TCT低压合成法。1971年，德国鲁奇公司成功开发了以天然气或渣油为原料 的低压鲁奇法工艺，采用管壳式反应器，在200300C 5下合成甲醇，简称鲁奇 低压法。与此同时，丹麦的托普索公司，曰本三菱瓦斯化学公司等相继开发成功了各口的 低压法技术。20世纪70年代以来，世纪各国新建与改进的甲醇装置几乎全部是低压法， 其中采用I C I公司、鲁奇公司技术牛产甲醇约占世界甲醇总量的80%左右。现在国际上标准甲醇装置的牛产规模为25003000t/d,最近在天然气丰富廉价地区 投资建设的装置规模都在5000t/d的水平，由此可见，H前甲醇装置建设正向大型化的规
13、模经济发展。现在商业的甲醇合成工艺均为气相合成，存在合成效率低、能耗高等多种缺陷。所以 人们对甲醇的合成研究，无论是在催化剂的研制，还是在合成路线丄的开发，一直没有停 止过。由于甲醇的合成是一个比较强的放热反应过程，从热力学的角度來看，降低温度有 利于反应朝牛产甲醇的方向移动。采用原料气冷激和列管式反应器很难实现等温条件的操 作，反应器出口气中甲醇的含量偏低，一般体积分数只能维持在41.5%61.0%。因而使得 反应气的循环量加大。由于气一液一固三相物料在过程中的流动状态不同，三相反应器主要有滴流床、搅拌 釜、浆态床、流化床与携带床5利蔦H前在液相甲醇合成方面，采用最多的主要是滴流床 和浆态床
14、。滴流床反应器与传统的固定床反应器结构类似，由颗粒较大的催化剂组成固定 层，液体以液滴的方式自上而下流动，气体一般也是自上而下流动，气体和液体在催化剂 颗粒间分布。滴流床兼有浆态床和固定床的优点，与固定床相类似。它的催化剂装填量大 且无磨蚀，床层中的物料流动接近于活塞流且尢反混现象存在，同时乂具备浆态床高转化 率等温反应的优点，更适合于低氢碳比的合成气。与同体积的浆态床和对比，滴流床合成 甲醇的产率几乎增加了一倍。但至今未见到工业应用的报道。从工业角度来看，滴流床中 的液相流体中所含的催化剂粉末很少，输送设备易于密封口磨损小，长时间运行将更为可 靠。1.1.2我国甲醇工业的发展我国的甲醇工业经
15、过十儿年的发展，牛产能力得到了很大提高。1991年，我国的牛产 能力仅为70万吨，截止2004年底，我国甲醇产能己达740万吨，117家牛产企业共牛产 甲醇440. 65万吨，2005年甲醇产量达到500万吨，比2004年增长22.2%,进口量99. 1万 吨，因此下降3.1%。2. 甲醇合成2.1合成反应热力学合成甲醇的主要化学反应为co和也在多相铜基催化剂上的反应：CO + 2H2 o CHQH(g)AH=-90.SkJ /mol反应气体中含有CO2吋，发牛以下反应：CO? + 3H2 o CHQH + H2(g) AH=-58.6kJ / mol同时CU和也发牛C0的逆变换反应：CO2+H2CO + H2O(g)反应过程中除牛成甲醇外，还伴随一些副反应的发牛，牛成少量的坯、醇、醛、瞇、 酸和酣等化合物。2CO + 4H2 0 CHQCH、+ H?OCO+ 3比 oCH + H?。4CO + 8H2 o C4H9OH + 3H?O由CO、CO2和也合成甲醇的反应是强放热的体积缩小的反应。从热力学上说，提高反 应压力和降低反应温度有利于牛成甲醇的反应，但同时也有利于副反应的发牛。因此，为 了达到合成甲醇的H的，必须选择性能良好的催
