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1、 年产22万吨甲醇合成工艺设计 The Synthesis Process Design of 220kt/a Methanol 目录摘要IAbstractII引言1第1章 综述21.1甲醇的性质2 1.1.1物理性质2 1.1.2化学性质3 1.1.3甲醇的毒性41.2甲醇的用途41.3生产甲醇的原料51.4甲醇产业在中国的前景61.5甲醇生产工艺的发展61.6 甲醇生产相关技术的展望7第2章 甲醇的合成工艺确定82.1甲醇合成的方法82.2甲醇合成反应的主要原理82.3甲醇的工艺流程92.4甲醇合成塔的选择11第3章 工艺计算143.1 甲醇生产的物料平衡计算143.2 热量衡算20 3.
2、2.1 合成塔的热平衡计算20 3.2.2 甲醇水冷器的热量计算23第4章 甲醇合成塔的设计计算264.1已知条件264.2传热面积的确定264.3催化剂用量的确定264.4传热管数的确定264.5管子排列方式，管间距的确定274.6壳体直径的确定274.7合成塔壳体厚度的确定274.9封头与壳体的连接形式284.10反应管与管板的连接结构设计284.11管法兰的选用284.12管子拉脱力的计算284.13折流板的确定294.14管板的确定304.15容器的开孔补强304.16支座的确定304.17人孔的确定30结论32致谢33参考文献34附录36 年产22万吨甲醇合成工艺设计摘要：甲醇是一种
3、长久使用的传统化工产品，同时也是一种符合现代“清洁工艺”要求的环保型化工原料，受到了国内外化工界的广泛重视。设计选用煤为原料生产甲醇，其生产工序主要包括：燃料的气化，气体的脱硫，变换，甲醇合成与精馏制得精甲醇。本设计主要是进行甲醇的合成工艺设计。结合国内外的实际情况，选择了低压Lurgi合成工艺，所得的甲醇纯度为93.01%。设计中对整个工艺进行了衡算和设备计算。通过物料衡算可知要生产22万t/a的甲醇，即21378.20Nm3/h，需要 74729.58Nm3/h的新鲜气；通过热量衡算可知甲醇合成塔反应放出热量为94314419.43KJ/h，热量损失为13922383.43KJ/h，蒸汽吸
4、收为73286557.96 KJ/h；通过对主体设备甲醇合成塔的设计选型，选择管壳式反应器，确定壳体直径2600mm，厚度46mm，合成塔高度12000mm，传热管根数为2797根，选用规格为322.5，长度为9000mm的不锈钢管。关键词：甲醇 合成 工艺 The Synthesis Process Design of 220kt/a Methanol Abstract: As the traditional chemical products , methanol has been used for a long time, At the same time, it meet the re
5、quirements of the modern clean technology ,it is a kind of environmental friendly chemical raw materials and have the chemical sector at home and abroad extensive attention. The coal is choosed as raw material to produce methanol, the main production processes include:fuel gasification, gas desulfur
6、ization, conversion, methanol synthesis and methanol distillation system. The methanol synthesis process is mainly for designed. Combined with the actual situation at home and abroad, the low pressure Lurgi in synthesis process is choosed, and the purity of methanol was 93.01%. The balance to the wh
7、ole process and equipment is designed. Through the material balance is known to produce 220kt/a methanol, namely 21378.20 Nm3 / h, 74729.58 Nm3 / h of fresh air; Through the heat balance the methanol synthesis tower gives off heat reaction is 94314419.43 KJ/h, heat loss is 13922383.43 KJ/h, the stea
8、m absorption is 73286557.96 KJ/h; Through to the main equipment design selection, methanol synthesis tower choose tubular reactor, determine shell diameter 2600 millimetre , thickness is 46 millimetre, synthetic tower height 12000 millimetre, The number of the pipe is 2797 root, specifications stain
9、less steel tube for 32 x 2.5 and 9000 millimetre is choosed. Keywords: methanol synthesis processII 引言甲醇是一种有着广泛用途的重要的有机化工原料，甲醇工业生产对其他相关工业和国民经济的发展都有着重要意义。甲醇是一种重要基本有机化工原料和溶剂，在世界上的消费量仅次于乙烯、丙稀和苯。甲醇可用于生产甲醛、甲酸甲酯、香精、染料、医药、火药、防冻剂、农药和合成树脂等；也可以替代石油化工原料，用来制取烯烃（MTP、MTO）和制氢（MTH）；还广泛用于合成各种重要的高级含氧化学品如醋酸、酸酐、甲基叔丁基醚(
10、MTBE)等。甲醇化工是许多工业国家竞相开发的一个十分重要的领域，它的研究与发展对于各国工业有着深远的影响。随着经济全球化进程的发展，21世纪的化学工业，其产业结构正在不断调整，日益突出了精细化工的主体地位。近几十年来，特别是我国甲醇工业的发展，生产规模逐渐扩大，下游产品种类不断增加，社会需求越来越大，可开发出100多种高附加值化工产品，尤其深加工后作为一种新型清洁燃料和加入汽油掺烧，其发展前景越来越广阔。作为一种新型的燃料，甲醇项目的建设对于如今能源短缺的问题，也起到了一定的缓冲作用。鉴于甲醇的重要意义，对甲醇合成过程进行优化操作和控制成为了迫切的需求。为了满足经济发展对甲醇的需求，开展了此
11、年产22万吨的甲醇合成工艺项目。 第1章 综述1.1甲醇的性质1.1.1物理性质甲醇是无色、透明、高度挥发、易燃的液体，略有酒精气味。甲醇是最常用的有机溶剂之一，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、明火或氧化剂易着火。在空气中甲醇蒸汽的爆炸极限为6.036(体积）。甲醇的一般性质列于表1-1 表1-1 甲醇的一般物理性质 性质 数据 性质 数据 密度（0）（g/mL） 0.8100 相对密度（d 420 ） 0.7913 沸点/ 64.564.7 熔点/ -97.8 闪点/ 开口 16 闭口 12蒸气压（20/Pa 1.2879104液体热容（2050） 2.51
12、2.53/J/（g粘度（20/PaS 5.94510-4热导率/J/（cmSK 2.0910-3表面张力（20/(N/cm) 22.5510-5折射率（20） 1.3287蒸气潜能（64.7） 35.295/（kJ/mol）熔融热/(kJ/mol) 3.169 自燃点/ 空气 473 氧气 461 临界温度/ 240 临界压力/Pa 79.54105 临界体积 /（mL/mol) 117.8 临界压缩系数 0.224 燃烧热/(kJ/mol) 25液体 727.038 25气体 742.738 生成热/(kJ/mol) 25液体 238.798 25气体 201.385 膨胀系数（20） 0.
13、00119 腐蚀性 常温下无腐蚀性 铅、铝例外空气中爆炸性/ 6.036.51.1.2化学性质甲醇是最简单的饱和脂肪醇，具有脂肪醇的化学性质，即可进行氧化、酯化、羰基化，氨化、脱水等反应。甲醇裂解产生CO和H2，是制备CO和H2的重要化学方法。（1） 氧化反应 甲醇在电解银催化剂上可被空气氧化成甲醛，是重要的工业制备甲醛的方法。 CH3OH+ 0.5O2HCHO + H2O 甲醇完全燃烧时氧化成CO2和H2O，放出大量的热： CH3OH +O2CO2+ H2O+ 726.55 kJ/mol （2） 酯化反应 甲醇和硝酸作用生成硝酸甲酯 CH3OH +HNO3CH3NO3+ H2O（3） 羰基化反应 甲醇和光气发生羰基化反应生成氯甲酸甲酯，进一步反应生成碳酸二甲酯：
