年產(chǎn)量1000噸高壓法甲醇分離工段工藝設計

1、年產(chǎn)量1000噸高壓法甲醇分離工段工藝設計作 者 姓 名 xxx 專 業(yè) 化學工程與工藝 指導教師姓名 xxx 專業(yè)技術職務 講師 目 錄目 錄摘 要4ABSTRACT5 第一章 總論61.1概述61.2文獻綜述71.2.1甲醇簡介71.2.2甲醇工藝發(fā)展91.2.3甲醇工藝簡介91.2.4我國甲醇發(fā)展及市場需求131.2.5世界甲醇發(fā)展及市場需求151.2.6甲醇未來需求展望161.3設計任務的項目來源161.4原料規(guī)格及來源161.5水、電、汽供應情況171.5.1給水、排水系統(tǒng)171.5.2電力供應171.5.3蒸汽供應171.6貯存和運輸171.7節(jié)能17第二章 生產(chǎn)流程方案的確定19

2、2.1生產(chǎn)方案的確定192.2生產(chǎn)流程簡述192.2.1生產(chǎn)工藝流程簡圖192.2.2流程簡述19第三章 工藝計算193.1小時生產(chǎn)能力193.2物料衡算和能量衡算193.2.1計算條件193.2.2物料衡算193.2.3熱量平衡計算22第四章 主要設備工藝計算和設備選型254.1主要工藝操作數(shù)據(jù)254.1.1化學控制254.1.2壓力控制254.1.3溫度控制254.2主要設備(主精餾塔)塔徑的工藝計算254.2.1理論塔板數(shù)計算254.2.2塔徑工藝計算284.2.3水力學性能計算304.3塔體與裙座機械設計324.3.1設計條件324.3.2按計算壓力計算塔體與封頭厚度334.3.3設備

3、載荷計算334.3.4風載荷與風彎矩計算364.3.5地震彎矩計算374.3.6地震偏心彎矩計算394.3.7塔體水壓試驗和應力校核394.3.8基礎環(huán)設計404.3.9地腳螺栓計算40第五章 原材料、動力消耗定額及消耗量335.1原料消耗425.2動力消耗42第六章 經(jīng)濟分析與投資概算426.1經(jīng)濟分析426.2車間經(jīng)費43第七章 環(huán)境保護447.1環(huán)境保護447.2主要衛(wèi)生、安全、環(huán)保等說明44第八章 設計心得與體會44參考文獻46附 錄47致 謝48摘 要甲醇是重要的化工原料，廣泛用于有機合成、燃料、醫(yī)藥、涂料和國防等工業(yè)，在國民經(jīng)濟中有重要作用。甲醇的合成有高壓法、低壓法、中低壓法和聯(lián)

4、醇法等。低壓法采用銅基系催化劑在低壓下將合成氣進行合成。中壓法是在低壓法基礎上進一步發(fā)展而來的。高壓法合成甲醇一般使用鋅鉻催化劑，在高溫高壓下合成甲醇。本設計是高壓法甲醇分離工段工藝設計。甲醇的分離主要是用精餾法，分為預精餾塔和主精餾塔。精餾時粗甲醇先經(jīng)過預熱器加熱，進入預塔精餾并通蒸汽。塔頂出來的蒸汽，經(jīng)過冷凝器被冷卻水冷卻，絕大部分冷凝下來送至塔內(nèi)回流，另一部分經(jīng)塔頂液封后放空或回收作為燃料。從預精餾塔出來的釜液進入主精餾塔經(jīng)過塔底通入蒸汽，最后分離從塔上部得到精甲醇。根據(jù)設計任務要求,通過物料衡算得到1000噸精甲醇所需粗甲醇量、蒸汽量和冷卻水用量。根據(jù)物料及能量衡算計算所需的主設備(主

5、精餾塔)尺寸，并對輔助設備進行設備選型。估算成本并采取安全環(huán)保措施。設計工程圖紙(主要工藝流程圖、設備平面立面布置圖、主要設備裝配圖及廠區(qū)平面布置圖),并對外文資料進行翻譯。關鍵詞：甲醇 蒸汽 冷卻水 物料衡算 熱量衡算 精餾塔 ABSTRACTMethanol is an important industrial chemical,it is widely used in organic synthe- sis, fuel, medicine, painting and national defense and so on.It plays an important role in the

6、national economy. There are several methods of synthesizing methanol such as the high pressured method, the low pressure method,the mesolow method and unites mellow method and so on. The low pressuremethod synthetizes gas under low press- ure with copper based series as catalyst. The mesolow method

7、develops from the low pressure method.Presses the law is further developed in the low pressure law found- ation. The high-pressured method usually uses zinc chrome as catalyst to synthesize methanol under the high temperature and high pressure. The paper design mainly describes the technological des

8、ign of construction separating methanol by high pressured method,selective evaporation method is widely used to separate methanol, which includes pre-rectifying tower and main rectifying tower.during rectifying ,the crude methanol is firstly heated by pre-heater ,and then goes into pre-tower for rec

9、tifying with steam passing.The steam from the top of tower is cooled in condenser by cooling water.most of the cool steam was deliveed into tower for reflux,and the rest is blown off after fluid seal or is recycled as fuel. The cauldron fluid from pre-rectifying tower enters the main rectifying towe

10、r and passes the bottom of the tower with steampassing,finally is separated from the tower methanol. According to the request of the design task by methanol balance,we calculated the amount of cude methanol ,steam and cooled water needed to produce 1000 tons of fine methyl alcohol. And according to

11、the material and the energy graduated blance,we calculated the the size of main equipment neededl(main rectifying tower) choose the right auxiliary fatory, estimate costs ,take measures for security and environmental protection,designed the pictures (main flow chart, thet plane and stereoscopic arra

12、ngement chart of equipment, assembly drawing major installations and pictures of factory arrangement), and translated related foreign materials. Key words: methanol；steam；cooling water；material balance；heat balance； rectifying tower第一章 總論1.1概述甲醇又稱木醇或木精，是一種透明、無色、易燃、有毒的液體，略帶酒精味。熔點97.8，沸點64.8，閃點12.22，自

13、燃點47，相對密度0.7915g/(20/4)。其蒸汽遇空氣混合物易爆炸，爆炸極限下限6% 36.5%。能與水、乙醇、乙醚、苯、丙酮和大多數(shù)有機溶劑相混溶，在汽油中溶解度更大。甲醇易于吸收水蒸氣、二氧化碳和某些其他雜質，因此只有用特殊的方法才能制得完全無水的甲醇。同樣也難以從甲醇中清除雜質，產(chǎn)品甲醇中總含有有機雜質在0.01%以下。甲醇具有毒性，內(nèi)服10ml有失明危險，30ml能致人死亡，空氣中允許含甲醇最高濃度為0.05mg/L。甲醇是假酒的主要成分，過多食用會導致失明，甚至死亡。甲醇是多種有機產(chǎn)品的基本原料、優(yōu)質燃料和重要溶劑，主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多種有機產(chǎn)品

14、并廣泛用于燃料、醫(yī)藥、涂料和國防行業(yè)等。其中生產(chǎn)甲醛用的甲醇量約占甲醇總量的一半以上。甲醇可開發(fā)出100多種高附加值化工產(chǎn)品，尤其深加工后作為一種新型清潔燃料和加入汽油摻燒，其發(fā)展前景越來越廣闊。甲醇化工已成為化工行業(yè)中的一個重要領域。甲醇的消費已超過其傳統(tǒng)的用途，潛在的耗用量已超過化工用途，滲透到國民經(jīng)濟的各個部門。今后甲醇的發(fā)展速度更為迅速。中國石油和化學工業(yè)協(xié)會提供的調研報告顯示，2006年，我國甲醇生產(chǎn)、消費繼續(xù)同步增長。國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)顯示，2006年國內(nèi)共有甲醇生產(chǎn)企業(yè)142家，產(chǎn)能合計為1036萬t，產(chǎn)量為762.3萬t。其他途徑的數(shù)據(jù)顯示，除上述142家甲醇企業(yè)外，我國還有25

15、個已投產(chǎn)的甲醇項目，產(chǎn)能合計308.4萬t，產(chǎn)量為112.4萬t。在這25個項目中，有的是2006年建成投產(chǎn)或者完成技術改造的，由于投產(chǎn)時間較晚，實際產(chǎn)量不大；有的是因為技術等方面的原因導致開工率不足，產(chǎn)量較低。綜合這兩部分數(shù)據(jù)可知：2006年我國共有甲醇生產(chǎn)企業(yè)167家，產(chǎn)能合計1344.4萬t，產(chǎn)量874.7萬t。2006年，我國進口甲醇112.7萬t，出口19萬t，凈進口量94萬t，表觀消費量968.4萬t，甲醇消費同比增長45%。由此可見，2006年國內(nèi)甲醇供應存在著一定的缺口，需要進口來彌補。生產(chǎn)甲醇的方法有許多中，早期用的木材或木素質制甲醇的方法，今天在化學工業(yè)上已被淘汰。目前工業(yè)

16、上幾乎都是用一氧化碳、二氧化碳加壓催化劑合成甲醇。典型的流程包括原料氣的制造、原料氣凈化、甲醇合成、粗甲醇精餾工序。 甲醇的合成有高壓法、低壓法、中低壓法和聯(lián)醇法等。低壓法，采用銅基系高活性催化劑，可在低壓5MP下將CO2+H2合成氣或含有CO2的CO+H2合成氣進行合成。由于低壓法生產(chǎn)壓力低3，導致設備體積相當龐大，不利于甲醇生產(chǎn)大型化，因此此法生產(chǎn)受阻.中壓法是在低壓法基礎上進一步發(fā)展而來的高壓法合成甲醇，一般使用鋅鉻催化劑，在300到400、30MP高溫高壓下合成甲醇的工藝流程。此法能大規(guī)模生產(chǎn)甲醇，因此在我國得以大力發(fā)展和應用，其分離工藝也相當簡便精巧，前景較為廣闊。 甲醇分離方法也有

17、多種，包括物理凈化、化學方法、精餾等。一般是用精餾法分離合成的粗甲醇。甲醇的合成不論采用鋅鉻催化劑或童基催化劑，均受選擇性限制，且受合成條件壓力、溫度、合成氣等影響，在生產(chǎn)甲醇反應的同時，還伴隨著一系列副反應，其產(chǎn)品主要有甲醇及水、有機雜質組成的混合液，故稱粗甲醇。精餾的目的就是通過精餾的方法，除去粗甲醇中的水分和有機雜質，根據(jù)不同要求，制得不同純度的甲醇；大部分雜質難以清除，其中有些雜質降至甚微，不致影響甲醇的應用。精餾時采用的是雙精餾塔，分為預精餾塔和主精餾塔。精餾時粗甲醇先經(jīng)過預熱器加熱，并通入冷凝水和氫氧化鈉溶液，進預精餾塔并在塔底通入蒸汽。塔頂出來的蒸汽含有甲醇、水及多種以輕主分為主

18、的少量有機雜質，經(jīng)過冷凝器被冷卻水冷卻，絕大部分冷凝下來，送至塔內(nèi)回流，以輕組分為主的大部分有機雜質經(jīng)塔頂液封槽后放空或回收作為燃料。從預精餾塔出來的釜液進入主精餾塔經(jīng)過塔底通入蒸汽，最后分離從塔上部得到精甲醇，塔下部得到側餾分，從塔頂?shù)玫降妮p組分和極少量的甲醇經(jīng)液封溢流槽后，不凝性氣體排空另一部分經(jīng)回流罐再次進入預精餾塔進行回流。1.2文獻綜述1.2.1甲醇簡介1、【英文名稱】Methanol【結構或分子式】  CHOH      【相對分子量或原子量】32.02 【密度】相對密度0.7915g/(20/4)【熔點（）】97.8 【沸點（）】

19、64.8甲醇又稱木醇或木精，是一種透明、無色、易燃、有毒的液體，略帶有醇香味。其蒸汽遇空氣混合物易爆炸，爆炸極限下限6% 36.5%。能與水、乙醇、乙醚、苯、丙酮和大多數(shù)有機溶劑相混溶，在汽油中溶解度更大。甲醇含有一個甲基和一個羥基。因為含有羥基，所以具有醇類的典型反應；因為又含有甲基，所以又能進行甲基化反應，甲醇可以與一系列物質發(fā)生反應產(chǎn)生許多衍生物。甲醇易于吸收水蒸氣、二氧化碳和某些其他雜質，因此只有用特殊的方法才能制得完全無水的甲醇。同樣也難以從甲醇中清除雜質，產(chǎn)品甲醇中總含有有機雜質在0.01%以下。甲醇具有毒性，內(nèi)服10ml有失明危險，30ml能致人死亡，空氣中允許含甲醇最高濃度為0

20、.05mg/L。甲醇是假酒的主要成分，過多食用會導致失明，甚至死亡。2. 甲醇酸用途 甲醇是多種有機產(chǎn)品的基本原料、優(yōu)質燃料和重要溶劑，主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多種有機產(chǎn)品并廣泛用于燃料、醫(yī)藥、涂料和國防行業(yè)等。其中生產(chǎn)甲醛用的甲醇量約占甲醇總量的一半以上。甲醇可開發(fā)出100多種高附加值化工產(chǎn)品，尤其深加工后作為一種新型清潔燃料和加入汽油摻燒，其發(fā)展前景越來越廣闊。近年來，隨著技術的發(fā)展和結構能源的改變，甲醇喲開辟了許多新的用途。甲醇是較好的人工合成蛋白原料，蛋白轉化率較高，發(fā)展速度快，無毒性，價格便宜；目前，世界上已有年產(chǎn)10萬噸甲醇制蛋白的工業(yè)裝置在運行，年產(chǎn)30

21、 萬噸的裝置已經(jīng)設計。甲醇是容易輸送的清潔燃料，可以單獨或者與汽油混合作為汽車燃料，用它作為汽油添加劑可以起到節(jié)約芳烴，提高辛烷值的作用，汽車制造業(yè)將成為好用甲醇的巨大部門；由甲醇轉化為汽油的研究成果，間接開辟了由媒轉化為汽車燃料的途徑。甲醇是直接合成乙酸的原料，孟山都公司實現(xiàn)了在較低壓力下甲醇和一氧化碳和成乙酸的工藝。甲醇可以直接用于還原鐵礦，得到高質量的海綿鐵。特別是，近年來的C1化學工業(yè)發(fā)展，甲醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、乙酸乙烯、乙酐、甲酸甲酯和氧分解性能好的甲醇樹脂等產(chǎn)品，正在研究開發(fā)和工業(yè)化中。甲醇化工已成為化工行業(yè)中的一個重要領域。甲醇的消費已超過其傳統(tǒng)的用途，潛在的耗用量已超

22、過化工用途，滲透到國民經(jīng)濟的各個部門。今后甲醇的發(fā)展速度更為迅速。1.2.2甲醇工藝發(fā)展甲醇生產(chǎn)工藝有兩種，即煤氣化工藝和天然氣制甲醇工藝。歐美國家主要采用天然氣為原料生產(chǎn)甲醇，該工藝具備投資低、無污染的優(yōu)點，且無需過多考慮副產(chǎn)物銷路。但我國缺少廉價的天然氣資源，而煤儲量相對豐富，所以大部分甲醇產(chǎn)能來自煤氣化工藝。1.2.3甲醇工藝簡介 在1924年以前，甲醇幾乎全部是用木材或其廢料的分解蒸餾生產(chǎn)，甲醇的世界產(chǎn)量每年只有4500噸。用60-100g的木材干餾只能獲得大約1Kg甲醇，1立方米的白樺木只能制得5-6g甲醇，1立方米的針葉樹木只能得到2-3kg甲醇。這中“深林化學”的甲醇含有丙酮或其

23、他雜質，要除去這些雜質比較困難。由于甲醇需要量與日俱增，木材干餾法不能滿足需要。因此人們開采使用化學法合成甲醇。生產(chǎn)甲醇的原料有合成氣法（CO+H2）方法和其它原料法。一氧化碳和氫氣為原料合成甲醇的方法有高壓、中壓和低壓法。高壓法合成甲醇，一般使用鋅鉻催化劑，在300到400、30MP高溫高壓下合成甲醇的工藝流程。用此法生產(chǎn)甲醇已有70多年的歷史，這是80年代以前世界各國生產(chǎn)甲醇的主要方法。此法能大規(guī)模生產(chǎn)甲醇，因此在我國得以大力發(fā)展和應用，其分離工藝也相當簡便精巧，前景較為廣闊。（2）中壓法隨著甲醇合成工業(yè)的迅速發(fā)展，新建廠的規(guī)模也日趨大型化，目前已建成的投產(chǎn)的裝置有日產(chǎn)超過5000噸的。（

24、3）低壓法 低壓法，采用銅基系高活性催化劑，可在低壓5MP下將CO2+H2合成氣或含有CO2的CO+H2合成氣進行合成。這種方法是70年代工業(yè)化的合成甲醇方法。低壓法成功的關鍵在于使用銅基催化劑，使甲醇反應能在較低溫度下進行。隨著石油工業(yè)的不斷發(fā)展和蒸汽透平技術的應用，在生產(chǎn)甲醇上也有廣闊的應用空間。以上三種方法基本相同，但使用的催化劑不同，因而操作壓力和溫度等級也不同，反應器的結構就有所不同。從合成理論上講，提高壓力對合成反應有利，因此傳統(tǒng)的合成法采用高壓法。用其他原料也可合成甲醇，其主要生產(chǎn)方法有：甲烷氧化生成甲醇，反應進行如下： 這是將便宜原料轉化為貴重甲醇的最簡單方法。在通常情況下，容

25、易發(fā)生甲醇深度氧化生成二氧化碳和水。液化石油氣氧化法 液化石油氣是一只主要有丙烷和丁烷等組成的輕質混合物，來源于濕性天然氣或油田伴生氣，也可從煉油廠的副產(chǎn)物獲得。液化石油氣可以用空氣胡氧氣進行氧化，氧化的主要產(chǎn)品有甲醛、乙醛、甲醇和一部分作為溶劑的混合化學品。合成甲醇的化學反應有以下化學式：用氫氣和一氧化碳在催化劑作用下合成甲醇工業(yè)生產(chǎn)甲醇的主要方法。合成甲醇的化學反應方程式：主反應：(2)副反應：高壓法合成流程圖如圖1-1圖1-1高壓法合成甲醇生產(chǎn)流程圖高壓法合成甲醇流程示意圖入圖1-2654321圖1-2甲醇合成工藝流程示意圖 1-新鮮氣壓縮機；2-熱交換器；3-甲醇合成塔；4-水冷卻器

26、5-甲醇分離器；6-循環(huán)機低壓法合成甲醇流程如圖1-3 圖1-3低壓甲醇合成流程高壓合成流程雖有所不同，但基本步驟是共同具備的。如圖1-2是最基本的流程示意圖，其流程是：新鮮氣又壓縮機壓縮到所需合成壓力與從循環(huán)機來的循環(huán)氣混合分為兩股，一股為主線進入熱交換器，將混合氣預熱到催化劑活性溫度，進入合成塔；另一股副線不經(jīng)過熱交換器而是直接進入合成塔以調節(jié)進入催化層的溫度。經(jīng)反應后的高溫氣體進入熱交換器與冷原料氣混熱后，進一步在冷卻器中冷卻，然后在分離器中分離出液態(tài)粗甲醇。為控制循環(huán)氣中惰性氣中液體含量，分離出水和甲醇后的氣體需小部分放空，大部分進入循環(huán)機增壓后返回循環(huán)系統(tǒng)，重新利用為反應的氣體。甲醇

27、的合成不論采用鋅鉻催化劑或銅基催化劑，均受選擇性限制，且受合成條件壓力、溫度、合成氣等影響，在生產(chǎn)甲醇反應的同時，還伴隨著一系列副反應，其產(chǎn)品主要有甲醇及水、有機雜質組成的混合液，故稱粗甲醇。精餾的目的就是通過精餾的方法，除去粗甲醇中的水分和有機雜質，根據(jù)不同要求，制得不同純度的甲醇；大部分雜質難以清除，其中有些雜質降至甚微，不致影響甲醇的應用。精餾時采用的是雙精餾塔，分為預精餾塔和主精餾塔。高壓法合成經(jīng)典的高壓工藝流程是采用往復式壓縮機壓縮氣體，壓縮機多極壓縮后，其體中夾帶的油水經(jīng)有水分離器分離，大部分油水被分離出，剩余的油水經(jīng)濾油器過濾。經(jīng)壓縮后的合成氣同循環(huán)氣一起進入管式反應器，在350

28、和30MPXIA ,CO和H2經(jīng)過催化劑層，反應生成粗甲醇。含粗甲醇的氣體經(jīng)冷卻器冷卻后，迅速送入粗甲醇分離裝置中，使粗甲醇冷凝；未反應的一氧化碳和氫氣經(jīng)循環(huán)機加壓回反應循環(huán)裝置生產(chǎn)。生產(chǎn)冷凝的粗甲醇進入精餾裝置。精餾時粗甲醇先經(jīng)過預熱器加熱，并通入冷凝水和氫氧化鈉溶液，進預精餾塔并在塔底通入蒸汽。塔頂出來的蒸汽含有甲醇、水及多種以輕主分為主的少量有機雜質，經(jīng)過冷凝器被冷卻水冷卻，絕大部分冷凝下來，送至塔內(nèi)回流，以輕組分為主的大部分有機雜質經(jīng)塔頂液封槽后放空或回收作為燃料。從預精餾塔出來的釜液進入主精餾塔經(jīng)過塔底通入蒸汽，最后分離從塔上部得到精甲醇，塔下部得到側餾分，從塔頂?shù)玫降妮p組分和極少量

29、的甲醇經(jīng)液封溢流槽后，不凝性氣體排空另一部分經(jīng)回流罐再次進入預精餾塔進行回流。粗甲醇雙塔精餾工藝流程圖預精餾塔；2-主精餾塔；3-再沸器；4-冷凝器；5-回流罐；6-液封；7-熱交換器粗甲醇冷凝水蒸汽冷凝液蒸汽高沸點物質精甲醇排空二甲醚，不凝性氣體回收或排空溶液精甲醇的質量要求，各國都對其制定了標準。我國精甲醇國家標準見表1-1指標一級品二級品外觀無色透明液體無可見雜質無色透明液體無可見雜質透明液體無可見雜質色度，號，小于或等于510密度0.791-0.7920.791-0.7930.791-0.793鎦程 沸程64-65.564-65.564-65.5(760mmHg)蒸餾量，%98以上98

30、以上98以上溫度范圍（64.60.1）小于或等于0.81.01.5高錳酸鉀實驗，min,大于或等于5020-水溶性實驗澄清澄清澄清水分含量，%，0.100.15-乙醇含量，%，0.01-游離酸含量（以HCOOH計），ppm151530游離堿含量（以NH3計），ppm2815羥基化物（以HCOH計），ppm2050100蒸發(fā)殘渣，ppm103050氣味無特殊異臭無特殊異臭- 表1-1精甲醇國家標準1.2.4我國甲醇發(fā)展及市場需求近年來，中國甲醇市場非?；鸨杭状純r格持續(xù)高位，甲醇生產(chǎn)裝置開工率不斷提高，各地甲醇新建項目陸續(xù)開工。出現(xiàn)這種局面的原因，一是甲醇傳統(tǒng)消費領域，如甲醛、醋酸等產(chǎn)品的產(chǎn)量穩(wěn)

31、步提升，對甲醇的需求量逐步增加；二是新的消費領域，如醇醚燃料、甲醇制烯烴等由于發(fā)展前景廣闊，也引發(fā)了國內(nèi)對甲醇裝置的投資熱。 我國甲醇工業(yè)始于1957年。90年代以來甲醇工業(yè)發(fā)展很快。1996年甲醇總市場能力294萬噸，總生產(chǎn)量為141.19萬噸，總消耗量182萬噸；1997年總生產(chǎn)能力299.1萬噸，總產(chǎn)量為174萬噸，總消耗量197萬噸；1998年總生產(chǎn)能力300萬噸，總產(chǎn)量為148.9萬噸，總消耗量215萬噸。2005年，我國消費甲醇666萬t，進口甲醇136萬t，出口5.4萬t，凈進口130萬t，其中我國農(nóng)藥、醫(yī)藥行業(yè)共消費甲醇74萬t，其他行業(yè)如染料、溶劑以及甲胺、氯甲烷等有機原料行

32、業(yè)共消費甲醇112.4萬t。同年，國內(nèi)甲醇產(chǎn)能720萬t，產(chǎn)量536萬t，開工率74.4%。2000年，我國甲醇產(chǎn)能只有348萬t，表觀消費量為329.4萬t。從2000年至2005年的5年間，我國甲醇產(chǎn)能年均增長率為15.6%，表觀消費量年均增長率為15.1%。目前，我國甲醇消費主要集中在甲醛、醋酸、醇醚等領域。中國石油和化學工業(yè)協(xié)會提供的調研報告顯示，2006年，我國甲醇生產(chǎn)、消費繼續(xù)同步增長。國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)顯示，2006年國內(nèi)共有甲醇生產(chǎn)企業(yè)142家，產(chǎn)能合計為1036萬t，產(chǎn)量為762.3萬t。其他途徑的數(shù)據(jù)顯示，除上述142家甲醇企業(yè)外，我國還有25個已投產(chǎn)的甲醇項目，產(chǎn)能合計30

33、8.4萬t，產(chǎn)量為112.4萬t。在這25個項目中，有的是2006年建成投產(chǎn)或者完成技術改造的，由于投產(chǎn)時間較晚，實際產(chǎn)量不大；有的是因為技術等方面的原因導致開工率不足，產(chǎn)量較低。綜合這兩部分數(shù)據(jù)可知：2006年我國共有甲醇生產(chǎn)企業(yè)167家，產(chǎn)能合計1344.4萬t，產(chǎn)量874.7萬t。2006年，我國進口甲醇112.7萬t，出口19萬t，凈進口量94萬t，表觀消費量968.4萬t，甲醇消費同比增長45%。由此可見，2006年國內(nèi)甲醇供應存在著一定的缺口，需要進口來彌補。我國甲醇生產(chǎn)原料以煤為主，中國甲醇生產(chǎn)主要集中在華南、華東和華北地區(qū)，所占比例分別為27.11%、23.79%和16.63%

34、，2005年全年國內(nèi)精甲醇產(chǎn)量536.2萬t，較上年同期增長了21.62%。目前，中國甲醇生產(chǎn)企業(yè)大約有200家，但是整個甲醇生產(chǎn)格局呈現(xiàn)出規(guī)模小、分散化的分布特點。產(chǎn)能在10萬噸左右的只有中石化集團的四川維綸廠、大慶油田甲醇廠、上海焦化公司、榆林天然氣化工公司、長慶油田中國天然氣公司青海分公司等幾家。2006年，中國甲醇生產(chǎn)能力為1117萬t，甲醇進口量為112.8萬t，出口量為19萬噸，成為世界上第二大甲醇消費國。我國甲醇消費結構與國外類似，最大消費領域是甲醛生產(chǎn)，消費比例約為40%；其次是MTBE和醋酸，所占比例分別為6%和7%。近年來甲醇燃料方面的消費量發(fā)展較快，盡管國家尚未出臺相關政

35、策法規(guī)和標準，但甲醇燃料消費已經(jīng)成為驅動甲醇需求的主要動力之一。目前我國甲醇消費的主要地區(qū)是華東和華南地區(qū)，上述地區(qū)也是我國甲醛、MTBE、丙烯酸酯和醋酸等下游產(chǎn)品生產(chǎn)的集中地。對于甲醇燃料，消費地區(qū)主要集中在山西、河南等地。2005年，我國甲醇進口總量中，江蘇省進口比例占62.28%，廣東省所占比例為28.28%，福建省比例為4.11%，浙江省比例為3.34%。所有進口基本上全部集中在華東和華南地區(qū)，進口結構也在一定程度上反映了我國甲醇消費的地區(qū)分布。我國甲醇生產(chǎn)裝置中，大型少、中小型多大型裝置的場數(shù)約占12%，生產(chǎn)能力約占60%以上；中小型裝置約占88%以上，生產(chǎn)能力約占40%左右。從以上

36、我國甲醇生產(chǎn)實際狀況出發(fā)，為了提高我國甲醇生產(chǎn)水平，特別是提高中小型甲醇生產(chǎn)技術：開工率低、消耗高、成本高的等，必須提高企業(yè)的管理水平，特別是操作工人的技術素質。1.2.5世界甲醇發(fā)展及市場需求 世界甲醇發(fā)展迅速，1992-1996年總生產(chǎn)能力年均增長率大4.9%，總產(chǎn)量年均增值率為7.1%，總消費量年均增值率為6.7%。1996年總生產(chǎn)能力為2471.8萬噸，總消費量為2470.1萬噸，開工率為84.3%，甲醇迅速發(fā)展的原因在于全球性汽油無鉛化的要求，使MTBE快速增長。以及甲醇羥基化的迅速發(fā)展。1977年到2001年5年中，世界甲醇生產(chǎn)能力年均增值率為4.9%，總產(chǎn)量年均增值率為3.6%，

37、總消費量年均增值率為3.7%，均比前5年有所下降。受石油和天然氣價格波動影響，2000年甲醇的價格和供求也浮動較大。 2000年世界甲醇生產(chǎn)能力3620萬t/a（上年為3450萬t/a），生產(chǎn)能力利用率為79%，其中北美為91%，中東83%，歐洲和亞洲為65%。2000年全球甲醇需求為2850萬t，比1999年增長140萬t，推動消費增長的主要原因是美國MTBE生產(chǎn)開工率充足；中國大幅增加甲醇消費，新加坡和BP公司分別有50萬t和40萬t規(guī)模的醋酸裝置投產(chǎn)。 2000年甲醇原料天然氣的價格由年初的2.5美元/1012Btu（1Btu=1.06kJ,下同）漲至年末5美元/1012Btu，受此影響

38、美國的甲醇價格由113美元/t升至230美元/t. 2001年現(xiàn)有生產(chǎn)能力的開工率將保持穩(wěn)定，天然氣價格仍趨下降，幾處新的生產(chǎn)裝置將投產(chǎn)。大幅度的縮減須等到2003年，美國實施清潔空氣計劃，屆時將大量限制由甲醇制造的甲基叔丁基醚（MTBE）。2000年至2005年間美國的甲醇消費將由1053萬t降至760萬t，主要因為耗用甲醇最多的MTBE將由2000年的430萬t下降至2005年的59萬t。20002005年世界甲醇消費量及所占比例見表1。表 年世界甲醇消費量及所占比例 萬 年 比例 年 比例 消費量 消費量 甲醛 醋酸 溶劑 其他 世界總計 據(jù)美國化學周刊最新報道，截至2006年底世界甲醇

39、的總生產(chǎn)能力接近4800萬t，06年總需求達3680萬t。世界甲醇生產(chǎn)主要集中在天然氣資源比較豐富的地區(qū)，如特立尼達、智利、新西蘭、沙特和俄羅斯，中國已成為世界甲醇主要生產(chǎn)地區(qū)，中國甲醇主要以煤炭為原料。其中亞太地區(qū)的生產(chǎn)能力為1410萬t/年，約占世界總生產(chǎn)能力的30%，中東及非洲地區(qū)的生產(chǎn)能力為1217萬t/年，約占總生產(chǎn)能力的25%，北美地區(qū)的生產(chǎn)能力僅為60萬t/年，約占總生產(chǎn)能力的1.2%，南美地區(qū)的生產(chǎn)能力為1256萬t/年，約占總生產(chǎn)能力的26%，世界其他地區(qū)的生產(chǎn)能力為854萬噸/年，約占世界總生產(chǎn)能力的17.8%。世界主要甲醇生產(chǎn)企業(yè)都是將甲醇作為商品銷售，自用量很少。同時大

40、型甲醇生產(chǎn)企業(yè)都擁有自己的遠洋運輸船隊和儲運設施，以便將生產(chǎn)的甲醇運往世界各地銷售。1.2.6甲醇的未來需求及展望由于美國國內(nèi)天然氣價格較高，加之對MTBE產(chǎn)品使用的限制，美國甲醇生產(chǎn)大幅下降，目前僅剩60萬t/年。未來幾年還將有大量產(chǎn)能陸續(xù)投產(chǎn)，預計到2010年中東地區(qū)甲醇產(chǎn)能將翻一番，中國產(chǎn)能到2010年也將翻番至2120萬t/年。甲醇制烯烴(MTO/MTP)和二甲醚(DME)將是未來驅動甲醇市場需求增長的主要動力，而我國將是甲醇需求的重點地區(qū)。預計到2010年，世界甲醇生產(chǎn)能力將達到約6400萬t，2015年達到約7200萬t，供應能力大于市場需求，競爭將會加劇，一些不具競爭力的小裝置或

41、原料價格較高地區(qū)的甲醇裝置將關閉。根據(jù)未來甲醇裝置建設趨勢，世界甲醇的生產(chǎn)中心正在向南美、沙特、伊朗和我國轉移；同時這些國家和地區(qū)甲醇產(chǎn)品的目標市場主要是針對亞太地區(qū)和我國。雖然北美地區(qū)大量產(chǎn)能關閉，全球范圍來看，2006至2011年世界甲醇產(chǎn)能增速還將達到8.4%/年，會高過需求增速。今年初，由于世界范圍一系列甲醇裝置非計劃停工造成市場供應緊張，導致現(xiàn)貨價格大幅攀升，2月初曾高達1.45美元/加侖fob。最近幾周甲醇價格已回復到70美分/加侖fob。由于現(xiàn)貨價格走低，Methanex公司也調低了美國4月份合同價格54美分/加侖?？偟膩碚f，隨著各國對無鉛汽油的環(huán)保需要，甲醇的生產(chǎn)發(fā)展還是極為迅

42、速的。同時甲醇作為C1化學的支柱產(chǎn)品，甲醇化工已成為化學工業(yè)的一個重要領域。甲醇的消費已滲透到國民經(jīng)濟的各個部門。今后甲醇的發(fā)展更為迅速。1.3設計任務的項目來源由指導老師指定的課題。1.4原料規(guī)格及來源 設計產(chǎn)品精甲醇所需的主要原料粗甲醇由本廠自己生產(chǎn)，其生產(chǎn)粗甲醇的原料合成氣可以購買也可自己生產(chǎn)。1.5水、電、汽供應情況1.5.1給水、排水系統(tǒng)生產(chǎn)用水主要為工序的冷卻用水。本生產(chǎn)線用水有自來水廠供應，水的用量不大，滿足該項目的要求。 給水系統(tǒng)包括新鮮水輸水管，管網(wǎng)輸水管道等分支，一分支專門為循環(huán)水池和生產(chǎn)清洗供水，另一分支為純水裝置供水。消防用水管網(wǎng)另設。室內(nèi)給水系統(tǒng)由入戶管，主管，支管，

43、配水頭等組成。給水的水平主管鋪設在建筑物的下部，由下至上供水。生產(chǎn)用水中的冷卻水經(jīng)貯水池自然冷卻或用冷卻塔冷卻后循環(huán)使用，少量的生產(chǎn)沖洗用水屬基本無污染水，可澄清后排放。生產(chǎn)線的排水系統(tǒng)由排水管網(wǎng)組成，排水管道把廢水從產(chǎn)生地點收集和輸送到總排水管，最后由總排水管輸送至污水澄清池。1.5.2電力供應本項目耗電不大，電力由本廠的小型熱電廠供應。1.5.3蒸汽供應本項目的蒸汽均由該廠的小型熱電廠供給。1.6貯存和運輸根據(jù)本項目原料，產(chǎn)品特點，按不同要求進行貯運以滿足要求。貯存甲醇通常采用立式不銹鋼制貯槽。貯槽設置在室內(nèi)或車間要防止日光曝曬，以免引起甲醇揮發(fā)，影響成品產(chǎn)量。甲醇通常利用公路、鐵路運輸。

44、1.7節(jié)能在工藝設計中一般采取三廢治理加節(jié)能降耗措施，主要有以下幾點：粗甲醇精餾過程中回收甲醇殘渣中的甲醇粗甲醇精餾過程中，殘液內(nèi)甲醇含量達5%，按甲醇生產(chǎn)規(guī)模，精餾過程約有3500噸 殘液被排放，則每年約有170噸甲醇隨同殘液一起排放，這樣既減少了產(chǎn)品甲醇量，又污染了環(huán)在精餾過程中，加入的粗甲醇在各層塔板中，反覆地進行熱質傳遞，易揮發(fā)組分甲醇從塔底向塔頂，不斷地從液相轉入氣相，通過塔頂冷凝獲得精甲醇，部分回流。不易揮發(fā)組分主要是水，不斷地從氣相轉入液相。在塔底的殘液中，除了水分和少量其他組分外，還殘留了3.5-7%，的甲醇。國內(nèi)某廠通過圖1-4回收. 圖1-4甲醇回收工藝流程圖1-循環(huán)泵；

45、2-蒸發(fā)器； 3-分離器； 4-噴嘴；5-冷凝器； 6-溢流管；7-液位計殘液經(jīng)1循環(huán)泵加壓后，進入列管式蒸發(fā)器2，加熱到80°C，然后進入氣液分離器3，液體從噴嘴4出，使甲醇從殘液中 釋放。甲醇蒸汽與水蒸汽同時在冷凝器5中冷卻，得到冷凝液中含甲醇25-40%，送入回流罐再去精餾，為蒸發(fā)的殘渣返回循環(huán)泵1循環(huán)蒸發(fā)，另一部分經(jīng)管道6去生物氧化池進行氧化。 經(jīng)回收甲醇后的殘渣含甲醇量從5%可減少到0.8-1.0%。廠里除扣除回收成本，這部分利潤還是相當可觀的。通過殘渣甲醇回收，不僅增加了甲醇產(chǎn)量，而且減輕了殘渣液后繼生物氧化法處理負擔。第二章 生產(chǎn)流程方案的確定2.1生產(chǎn)方案的確定本設計

46、是高壓法甲醇分離工藝工段設計，主要用精餾法對粗甲醇進行分離。生產(chǎn)的粗甲醇經(jīng)過預熱交換器后進入預精餾塔并在塔底通入蒸汽，經(jīng)預精餾后的粗甲醇進入主塔精餾并在塔底通入蒸汽進行精餾。2.2生產(chǎn)流程簡述2.2.1生產(chǎn)工藝流程簡圖5 甲醇精餾工藝流程簡圖如圖2-1 圖2-1甲醇精餾工藝流程簡圖 1-粗甲醇貯槽；2-預熱交換器； 3-預精餾塔；4-主精餾塔；5-精甲醇貯槽2.2.2流程簡述 精餾時采用的是雙精餾塔，分為預精餾塔和主精餾塔。生產(chǎn)冷凝的粗甲醇進入精餾裝置。精餾時粗甲醇先經(jīng)過預熱器加熱，并通入冷凝水和氫氧化鈉溶液，進預精餾塔并在塔底通入蒸汽。塔頂出來的蒸汽含有甲醇、水及多種以輕主分為主的少量有機雜

47、質，經(jīng)過冷凝器被冷卻水冷卻，絕大部分冷凝下來，送至塔內(nèi)回流，以輕組分為主的大部分有機雜質經(jīng)塔頂液封槽后放空或回收作為燃料。從預精餾塔出來的釜液進入主精餾塔經(jīng)過塔底通入蒸汽，最后分離從塔上部得到精甲醇，塔下部得到側餾分，從塔頂?shù)玫降妮p組分和極少量的甲醇經(jīng)液封溢流槽后，不凝性氣體排空另一部分經(jīng)回流罐再次進入預精餾塔進行回流。第三章 工藝計算3.1小時生產(chǎn)能力粗甲醇147公斤/時；精甲醇127公斤/時3.2物料衡算和能量衡算3.2.1計算條件 高壓法鋅鉻催化劑合成粗甲醇的組成的百分比，主要物料數(shù)據(jù)見表3-1。物質甲醚甲醇異丁醇高級醇水百分比/%3.686.31.10.318.68表3-1粗甲醇組成的

48、百分比3.2.2物料衡算計算依據(jù)按年產(chǎn)量1000噸精甲醇計，而粗甲醇中含甲醇86.3%，則每年所需粗甲醇總量：000/86.3%=1159噸/年年工作日按330天計，則精甲醇每日、每小時產(chǎn)量為： 1000/330=3.03噸/日=0.127噸/時每日、每小時所需粗甲醇量為: 1159/330=3.513噸/日=0.147噸/時=147公斤/時預精餾塔（脫醚塔）物料衡算預精餾塔平衡示意圖如下所示：軟水45.72粗甲醇147甲醚5.30脫醚后 入料（以每小時計）：粗甲醇：147公斤/時其中：甲醚3.6%，則147*3.6%=5.30公斤/時 甲醇86.3%，則147*86.3%=127公斤/時丁醇

49、1.1%，則147*1.1%=1.62公斤/時 高級醇0.31%，則147*0.31%=0.45公斤/時 水 8.68%，則147*8.68%=12.76公斤/時（2）堿液根據(jù)資料介紹：堿液濃度按2%計算時，每噸精甲醇耗0.811公斤92%濃度的NaOH，則0.127*0.811*92%=0.095公斤/預精餾塔示意圖（單位公斤/時） 時純NaOH，折合成2%，則為：0.095/2%=4.75公斤/時。（3）軟水加入量或冷凝水加入量以精甲醇36%計，則127*36%=45.72公斤/時（4）初鎦物：4.37公斤/時（測定數(shù)據(jù)） 總計：5.30+127+1.62+0.45+12.76+4.75+

50、45.72=201.97公斤/時出料： （1）甲醚5.30公斤/時 （2）甲醇127公斤/時 （3）異丁醇1.62公斤/時 （4）高級醇0.45公斤/時 （5）堿液4.75公斤/時 （6）水：a.粗甲醇帶水12.76公斤/時 b.軟水45.72公斤/時 （7）初鎦物4.37公斤/時總計：5.30+127+1.62+0.45+4.75+12.76+45.72+4.37=201.97公斤/時 其中：氣相5.30公斤/時，液相196.67公斤/時.主精餾塔物料衡算主精餾塔物料平衡示意圖如下圖所示： 脫醚后甲醇精甲醇高沸點物質水(殘液)主精餾塔物料平衡示意圖入料：脫醚后粗甲醇196.67公斤/時回流液

51、：回流比=（回流/入料）=2則196.67*2=393.34公斤/時 總計：196.67+393.34=590.01公斤/時出料：（1）高沸點物采出量：異丁醇+高級醇+甲醇=（1.62+0.45）/30%=6.9公斤/時 （其中甲醇70%，重組分30%）從主塔回流液中采出預塔入料量2%到預塔收集槽，其中含甲醇97.3%99%油性雜質在1%2.07%，其密度0.790.791g/ml,其量：147*2%=2.94公斤/時成品甲醇=預后甲醇量-殘液中甲醇量-高沸點物中甲醇量-初鎦物甲醇量=121.3-0.01x（x為殘液總量） 由物料衡算知：121.3-0.01x+2.94+6.9+x=196.6公斤/時 解之得：x=66.192公斤/時 即精甲醇量：120.64公斤/時殘液總量： 66.192公斤/時回流液量：393.34公斤/時 總量：1120.64+66.192+6.9+2.94=1