年产10万吨甲醇初步设计

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1、绪论1.1 概述1.1.1 甲醇的意义及作用甲醇作为及其重要的有机化工原料，是碳一化学工业的基础产品，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。1.1.2甲醇的生产工艺及发展1.1.2.1 生产的发展世界甲醇工业的发展总体上说，世界甲醇工业从 90 年代开始经历了 1991-1998 的供需平衡， 1998-1999的供大于求，从2000年初至今的供求基本平衡三个基本阶段。1据 Nexant Chen Systems公司的最新统计，全球2004年甲醇生产能力为4226.5万 t/a2 以下是最近

2、几年的甲醇需求统计。全球主要地区甲醇消费构成2001 年2002 年2003 年2004 年按用途分甲醛940(31)970(32)1010(32)1050(33)MTBE830(28)810(26)780(25)760(22)（其中美国）470(16)430(14)340(11)270(8)醋酸270(9)290(9)300(10)310(10)MMA90(3)90(3)100(3)100(3)其他880(29)900(29)930(30)970(30)需求合计3020 (100)3060(100)3100(100)3180(100)按地区分亚洲920(30)940(31)990(32)10

3、40(33)北美1000(33)1000(33)980(31)970(31)西欧630(21)640(21)650(21)670(21)其他470(16)480(16)490(16)500(16)需求合计3020(100)3060(100)3110(100)3180(100)从上表可以看出，到2004年为止，甲醇仍主要用于制造甲醛和MTBE。用于 制造甲醛的甲醇用量随年份成增长趋势，而MTBE 的需求量则逐年降低。亚洲 需求量增长比较迅速，与此相反，北美地区需求则在减少。2) 我国甲醇工业发展我国的甲醇工业经过十几年的发展，生产能力得到了很大提高。1991 年， 我国的生产能力仅为70万吨，截

4、止2004年底，我国甲醇产能已达740万吨，117 家生产企业共生产甲醇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%。1.1.2.2生产技术的发展1) 装置大型化于上世纪末相比，现在新建甲醇规模超过百万吨的已不再少数。在 2004 2008年新建的14套甲醇装置中平均规模为134万t/a，其中卡塔尔二期工程 项目高达230万t/a。最小规模的是智利甲醇项目，产能也达84万t/a，一些上 世纪末还称得上经济规模的60万t/a装置因失去竞争力而纷纷关闭。2) 二次转化和自转化工艺合成气发生占甲醇装置总投资的 50%60%，所

5、以许多工程公司将其视为技 术改进重点。已经形成的新工艺在主要是Syenetix(前ICI)的先进天然气加热炉 转化工艺(AGHR),Lurgi的组合转化工艺(CR)和Tops e的自热转化工艺(ATR)3) 新甲醇反应器的合成技术大型甲醇生产装置必须具备与其规模相适应的甲醇反应器和反应技术。传统甲醇合成反应器有ICI的冷激型反应器，Lungi的管壳式反应器，Topsdpe的径 向流动反应器等，近期出现的新合成甲醇反应器有日本东洋工程的MRFZ反应 器等，而反应技术方面则出现了 Lurgi推出的水冷一气冷相结合的新流程。4) 引入膜分离技术的反应技术通常的甲醇合成工艺中，未反应气体需循环返回反应

6、器，而KPT则提出将未 反应气体送往膜分离器，并将气体分为富含氢气的气体，前者作燃料用，后者返 回反应器。5) 液相合成工艺 传统甲醇合成采用气相工艺，不足之处是原料单程转化率低，合成气净化成 本高，能耗高。相比之下，液相合成由于使用了比热容高，导热系数大的长链烷 烃化合物作反应介质，可使甲醇合成在等温条件下进行。1.1.3 产品的性质及用途1.1.3.1物理性质甲醇在常温下为无色透明具有酒精气味的挥发性液体，冰点-97.68C,沸点 64.7C,自燃点 470C，闪点 12C。甲醇与空气混合形成爆炸混合物，爆炸极限为5.5-36.5%(V)。 甲醇可与水、乙醇、乙醚等互溶。与乙醇不同，甲醇不

7、和水形成恒沸混合物， 因此甲醇与水的混合物可以用分馏方法分开。甲醇不同于其它醇，有剧毒，易燃 烧，饮后会使人眼睛失明，量多可致死，吸入甲醇蒸汽或长期与甲醇蒸汽接触， 也会引起中毒。掺有甲醇的酒精称为变性酒精，不能饮用。1.1.3.2化学性质甲醇含有一个甲基与一个羟基。因它含有羟基，所以具有醇类的典型反应， 因它含有甲基，所以又能进行甲基化反应。甲醇可以与一系列物质反应，所以甲 醇在工业上有着十分文广泛的应用。a. 甲醇氧化生成甲醛、甲酸甲醇在空气中可被氧化为甲醛，然后被氧化为甲酸CHOH + 1/20 二HCHO+HO322HCHO + 1/20=HCOOH2b. 甲醇与氨以一定比例混合，在3

8、70-420C, 5.0-20.0MPa压力下，以活性氧化铝 为催化剂进行合成,得一甲胺、二甲胺、三甲胺、再经精馏，可得一、二、三甲 胺产品。CHOH+NH=CHNH+ HO333222CH OH+NH =(CH ) NH+ 2HO333223CH OH+NH =（CH ） N+ 3HO3 3 3 3 2c. 甲醇羰基化，生成醋酸甲醇与一氧化碳在碘化钴均相催化剂存在，压力65. 0 MPa温度250C下,或者在非均相铑催化剂（以碘为助催化剂）存在，压力3.0-4.0 MPa 温度180C，能合成醋酸。CH OH+CO=CH OOCH33d. 甲醇酯化，生成各种酯类化合物e. 甲醇与甲酸生成甲酸

9、甲酯CH OH+HCOOH=HCOOCH +H O332f. 甲醇与硫酸反应生成硫酸氢甲酯、硫酸二甲酯CHOH+HSO=CHHSO+HO3243422CHOH+HSO=（CH）SO+HO3243242g. 甲醇氯化，生成氯化甲烷甲醇与氯气混合，以氯化锌为催化剂可生成一、二、三氯甲烷，直至四氯 甲烷。CH OH+Cl +H =CH +HCL+H 032232CH CL+Cl =CH Cl +HCL3222CH CL +Cl =CHCl +HCL2 223CHCL +Cl =CCl +HCL324h. 甲醇与氢氧化钠反应，生成甲酸钠甲醇与氢氧化钠在85-100C，下反应脱水可生成甲醇钠。CH OH

10、+NaOH=CH Ona+H O3 32i. 甲醇的脱水在高温下，在ZSM-5型分子筛或5-15埃的金属硅铝催化剂下，甲醇可脱水 生成二甲醚。CHOH=（CH）O+HO3322j. 甲醇与苯反应，生成甲苯在340-830C下，甲醇与苯在催化剂存在下生成甲苯。CHOH+CH=CHCH+HO36 66 532l. 甲醇与二硫化碳（CS ）反应，生成二甲基硫醚，再与硫酸氧化生成二甲基亚2砜。4CHOH+CS=2（CH）S+C0+2HO3 2 3 2 2 23 （CH） S+2HNO=3 （CH） SO+2NO+HO3 2 3 3 2 2m.甲醇的裂解甲醇在加温加压下，可在催化剂上分解为CO和H2CH

11、 OH=CO+2H321.1.3.2产品的用途甲醇作为化工原料，主要用于生产甲醛，其消耗量占目前甲醇总产量的近一 半，其次用作甲基化剂，生产甲胺，甲烷氯化物、丙烯甲酯、甲基丙烯酸甲醇酯、 对苯二甲酸二甲酯等。甲醇羰基化可生产醋酸、醋酐、甲酸甲酯、碳酸二甲酯等， 甲醇也可生产敌百虫、甲基对硫磷、多菌灵等农药。甲醇经生物发酵可以生产甲 醇蛋白，用作饲料添加剂。近年来，随着一碳化学的发展，由甲醇出发合成乙二 醇、乙醇、乙醛等工艺路线正在日益受到注意。由甲醇与异丁烯反应生产甲醇叔 丁基醚的技术发展很快，产量逐年增大。 甲醇也是优良的能源和车船用燃料，它可以与汽油混合作为汽车燃料，也可以 直 接用作车船

12、用燃料。1.1.4 厂址选择1.1.4.1厂址选择原则厂址选择是十分重要的环节是工业布局的最终环节和工业基本建设的 前期工作，也是工业项目可行性研究的组成部分。它根据工业地区布局和 新建项目设计任务书的各项要求，由规划与设计部门共同承担，在实地踏 勘及区域性技术经济调查的基础上，对各地建设条件分析评价，并选择若 干个能基本满足建厂要求的厂址方案作定性与定量相结合的技术经济综合 论证，从而确定最优的建设地点和具体厂址。厂址选择通常分为两个阶段： 确定选址范围和建厂地点。侧重考虑厂址的外部区域经济技术条件，包 括：距离原材料、燃料动力基地和消费地的远近；与各地联系的交通运输 条件；当地的厂际生产协

13、作条件；供水、排水及电源的保证程度；原有城 镇基础和职工生活条件；有否可供工业进一步发展、工业成组布局和城镇 发展的场地；是否与城镇规划及区域规划相协调；土地使用费用、建筑材 料来源及施工力量等。确定厂址最后具体位置。主要考虑项目设计任务 书和厂区总平面布置的有关要求及投资约束条件。包括：厂址场地条件， 如建设用地的面积与外形、地势坡度、工程地质与水文地质状况、地震裂 度、灾害性威胁（如洪水、泥石流等），土地征用的数量、质量及处理难度， 厂址下有无矿藏等；距水源地的远近和给排水的扬程；修建铁路专用线与 厂外公路等交通设施的工程量与投资；供电、供热设施的工程量及投资； 距已有城镇生活区与公共服务

14、设施的远近； “三废 ”排放对城镇和周围环境的 影响及环保费用等。厂址一经选定，不仅对所在地区的经济发展、城镇建 设和环境质量产生重要影响，而且直接关系到新建项目的基本建设投资和 建厂速度，并长期影响企业的经营、管理等经济效果。 1.1.4.2本次设计的厂址选择本次甲醇生产厂址选择在黑龙江省大庆市让胡路区马鞍山。大庆市位于黑 龙江省西部，松嫩平原中部，是一座以石油、石化和高科技产业著称的新 兴城市，是祖国北方一颗璀璨的明珠，被誉为 “绿色油化之都，天然百湖之 城，北国温泉之乡 ”。让胡路区资源优势突出，发展潜力巨大，特别是农业 资源开发、化工产业发展前景广阔。自然资源丰富有优质草原 76 万亩

15、、耕 地 12 万亩、水面 6 万亩、森林 21 万亩、湿地 2.1 万亩；让胡路区石化资源 得天独厚，是全国最大的石油石化生产基地，辖区共有各类石油化工企业 94 家，天然气储备 9.75 亿立方米、原油 3000 万吨，有各类化工原料及中 间体 29 大类、78 个品种，聚丙烯轻烃等年生产能力达百万吨；存量资产优 良，有可利用闲置资产 37 处，包括工业厂房、办公楼、商服、铁路专用线、 冷暖库等资产，总净值 4000 多万元，总面积 385.4 万平方米 . 甲醇生产主要以大庆油田丰富的天然气资源为原料。得天独厚的原料优势，先进 的生产工艺，现代化的质量监测手段，严格的内部管理。高于国家标准的内控标 准，为产品质量提供了可靠的保证。该厂址选择距离火车站只有 2 公里，厂内可设火车专用线、汽车装车场及300余节铁路罐车、10余辆公路槽车，产品运输十分便利。原料、质量、价格的优势，