甲醇洗滌塔 論文開題報告

1、榆林學院畢業(yè)設計（論文）開題報告題目甲醇洗滌塔設計學生姓名楊岳淞學號0806250239院（系）化學與化工學院專業(yè)過程裝備與控制工程指導教師慕苗報告日期2012年3月9日畢業(yè)設計（論文）題目甲醇洗滌塔設計題目類別（請在有關項目下 作J記號）設計論文其它V題目需要在實驗、實習、工程實踐和社會調(diào)查等社會實踐中完成是V 否口畢業(yè)設計（論文）起止時間2012年2月27日2012年5月27日（共13周）、國內(nèi)外發(fā)展狀況國外自1954年德國魯奇公司在南非Sasol公司的合成燃料廠建成世界第一 套工業(yè)化的低溫甲醇洗示范裝置以來，目前在國外已有近百套低溫甲醇洗凈化裝 置投入生產(chǎn)運行。自二十世紀七十年代以來，國

2、外所建的以煤和重油為原料的大 型合成氨裝置大多采用低溫甲醇洗凈化工藝脫除酸性氣體。魯奇公司的低溫甲醇 洗工藝流程為：氣化-脫硫-變換-脫碳，變換工序設置在脫硫和脫碳之間。林德 公司的低溫甲醇洗工藝則是在變換后選擇性地進行一步法脫硫脫碳。隨著低溫甲 醇洗工藝的在工業(yè)化裝置的廣泛應用，針對不同的原料和氣化方法，魯奇公司和 林德公司又開發(fā)出了多種工藝流程，通過不斷對原有流程的優(yōu)化和設備的改進， 使整個低溫甲醇洗流程的效率更高，能量利用更為充分和合理。魯奇低溫甲醇洗 工藝所需冷量沒有由中間循環(huán)甲醇提供系統(tǒng)，而是全部由外部提供。甲醇溶液由 于吸收溫度低，循環(huán)量相對較大，與林德工藝相比，能耗稍高，吸收塔的

3、體積也較 大。由于系統(tǒng)冷量由外部供給，也使得操作調(diào)節(jié)相對靈活，并通過新型塔板的設 計，提高了塔的操作彈性。近期魯奇公司新設計的低溫甲醇洗裝置將相關設備組 合為一體，依靠液位和重力輸送液體，減少了機泵和管道的數(shù)量和裝置投資費用。 林德低溫甲醇洗采用林德專利設備-高壓繞管式換熱器,提高了換熱效率,特別 是多股物流的組合換熱，節(jié)省占地，設備布置更為緊湊，能耗更省。近期林德公司 又對其結(jié)構進行了改進，分為兩部分組合,分別采用不同的材料制造，使維修和清 洗更加方便。原料氣進入低溫甲醇洗裝置后，噴入少量循環(huán)甲醇，以防止氣體在低 溫下結(jié)冰,避免系統(tǒng)發(fā)生堵塞。在甲醇溶液循環(huán)回路中設置甲醇過濾器，去除硫化 亞鐵

4、和硫化竦等固體雜質(zhì)，以防止其在系統(tǒng)中積累而堵塞設備。此外，針對生產(chǎn)中 出現(xiàn)的問題采取了一些相應的改進措施，主要有: 設置系統(tǒng)在預洗段已去除原 料氣中的NH3和HCN等雜質(zhì);增大原料氣分離器的容積用以降低其進入系統(tǒng) 的溫度;在甲醇再生塔中增設水提濃段，以增強系統(tǒng)除水能力；在半貧液中注 入原料氣，以抑制FeS和NiS的生成，通過提壓的措施使其在特定部位生成并及時 去除。我國對低溫甲醇洗工藝的研究始于二十世紀七十年代，中石化蘭州設計院、 南化集團研究院、浙江大學、上?；ぱ芯吭?、大連理工大學等單位在該工藝的 基礎理論研究方面均取得了一定的成果。上?；ぱ芯吭汉驼憬髮W在工藝計算 方面,南化研究院在熱

5、力學和基礎數(shù)據(jù)測定方面，蘭州設計院在氣液平衡計算數(shù) 學模型，北京化工大學在氣液相平衡方面均做了大量的工作。大連理工大學在化 工工藝模擬計算方面取得了較大的進展。國內(nèi)目前已有多套大型酸性氣體凈化裝 置采用了低溫甲醇洗工藝，有的裝置已運行近二十年,在設計、施工、安裝、操作 等方面都積累了豐富的經(jīng)驗。大連理工大學從一九八三年開始進行低溫甲醇洗工 藝過程研究，在中石化公司和浙江大學的協(xié)助下，該項研究于一九九九年通過了 中石化的鑒定，并且獲得了國內(nèi)兩項專利申請。經(jīng)改進后的該工藝采用六塔流程， 與林德工藝相似。據(jù)介紹，該工藝的冷負荷和設備投資比林德工藝低百分之十左 右。蘭州設計院在參與魯奇和林德兩個不同的

6、低溫甲醇洗工藝流程的設計中積累 了一定的設計經(jīng)驗，在中石化湖北化肥分公司的低溫甲醇洗設計中，魯奇公司僅 提供了工藝軟件包，由蘭州設計院自行完成了基礎設計和詳細設計。該工藝的熱 交換器均采用標準的TEMA型換熱器,所有塔盤采用普通標準設計，提高了低溫甲 醇洗裝置的國產(chǎn)化率，降低了投資費用。近年來，在低溫甲醇洗設備制造方面，國 內(nèi)也取得了可喜的進展。大連冰山集團金州重型機器有限公司為上海焦化有限公 司引進的林德公司低溫甲醇洗裝置制造了特大型成套設備，包括塔器換熱器罐類 等共二十三個種類二十三臺設備，其中有硫化氫濃縮塔、變換氣吸收塔、煤氣甲 醇吸收塔等關鍵設備。這些設備不僅使用了國內(nèi)目前難以掌握的3

7、.5Ni低溫鋼材 料的加工工藝技術，而且體積龐大，單臺設備最大直徑為23 m,長55 m,質(zhì)量近 百噸。此外，河南開封空分集團有限公司制造的低溫甲醇洗關鍵設備高壓繞管式 換熱器，工作壓力為16.5 MPa ,可成功地替代林德公司的進口設備。山東德州華 魯恒升化工股份有限公司近期投產(chǎn)的國產(chǎn)化大型化肥裝置中采用了具有自主知 識產(chǎn)權的低溫甲醇洗工藝技術。該工藝軟件包由中國寰球工程公司提供，在完成 了 5.5MPa工作壓力下低溫甲醇洗工藝的計算機計算程序的開發(fā)后，為工藝包設 計、初步設計和詳細設計提供了物料和熱量衡算的數(shù)據(jù)，利用該軟件包建成的大 型化肥低溫甲醇洗裝置已成功投運。該裝置采用三臺并聯(lián)操作的

8、吸收塔，共用一 套再生系統(tǒng),可同時生產(chǎn)氨合成氣、甲醇合成氣和羥基合成氣，屬國內(nèi)外首創(chuàng)，達 到國際先進水平。二、本課題的意義富煤、貧油、少氣，是我國的基本能源國情。近年來，隨著國際石油和天然 氣資源的日趨緊張，我國出于對能源戰(zhàn)略的調(diào)整以及充分發(fā)揮煤炭大國的優(yōu)勢， 大力發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)，其中煤制甲醇項目作為煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的源頭項目備受重視 煤制甲醇工藝中，煤氣的凈化是十分重要的環(huán)節(jié)。目前，國際上普遍采用的是低 溫甲醇洗工藝，該工藝廣泛應用于大型合成甲醇、合成氨、城市煤氣和天然氣脫 硫等生產(chǎn)裝置的凈化工藝中。我國也在多套大型酸性氣體凈化裝置上采用低溫甲 醇洗工藝，并在設計、施工、安裝操作等方面積累了豐富

9、的經(jīng)驗。低溫甲醇洗工 藝中甲醇洗滌塔是最重要的一環(huán)，它對整個裝置的安全運行和后續(xù)產(chǎn)品的質(zhì)量起 著決定性的作用。近幾年來，國內(nèi)很多學者對甲醇洗滌塔的使用及在實際生產(chǎn)中 存在的問題進行了分析，使低溫甲醇洗工藝在實際生產(chǎn)中得以改進并慢慢成為成 熟可靠的節(jié)能型酸性氣體凈化工藝。這套工藝與其他酸性氣體凈化工藝相比，具 有選擇性好、凈化度高、吸收力強、能耗和操作費用低等特點，因此，國內(nèi)亟待 加強對甲醇洗滌工藝的研究開發(fā)，尤其對其甲醇洗滌塔這一關鍵技術裝備的改 進。三、研究內(nèi)容、研究方案以及步甲醇洗滌塔是合成氨裝置中酸性氣體脫除工序中的關鍵設備之一。本設 計主要對甲醇洗滌塔的工藝、材料、結(jié)構經(jīng)行設計。甲醇洗

10、滌塔工藝設計：甲醇洗滌塔的主要流程是多段吸收，高壓低溫是其基本特點。用冷甲醇作為 吸收溶劑，利用低溫下酸性氣體在甲醇中溶解度比較大的特性脫除原料氣中的 酸性氣體（主要是CO2和H2S）。工藝的設計操作溫度為-60C，設計壓力為4.08 MPa。甲醇洗滌塔的材料設計：在已經(jīng)成熟應用的甲醇洗滌塔材料中只有SA537CL1和SA203GrD最有實際選 用價值，但各自又存在不利因素。SA537CL1在一60C的設計溫度下安全裕量不 足，而SA203GrD在高于一30C時會發(fā)生HISSC。最終確定了采用兩種母材制造 的方案，即上半部（設計溫度一60C ）采用SA203GrD，下半部（設計溫度一45C）

11、采用SA537CL1。其中SA537CL1在采購時要求沖擊試驗溫度為-60C。甲醇洗滌塔的結(jié)構設計：甲醇洗滌塔的結(jié)構從下到上依次分為閃蒸罐段、脫硫塔段、粗吸塔段、主 吸塔段、和精吸塔段。四、論文提綱摘要；目錄；前言；工藝方案、材料選擇、結(jié)構設計；參考文獻；致謝。五、擬定的工作計劃、存在的問題及擬采取的解決措施。擬定的工作計劃1周（第2周）1周（第3周）4周（第4-7周）3周（第8-10周）1周（第11周）1周（第12周）1周（第13周）1周（第14周）下達畢業(yè)論文任務，做好開題準備；查閱資料，完成開題報告；完成列管式冷凝器的設計；完成初稿及圖紙繪制；與指導教師進行深入交流，對初稿進行修改;撰寫

12、畢業(yè)論文，定稿；搜集整理材料，做答辯準備；進行答辯。設計存在的問題及解決措施存在問題：目前甲醇洗滌工藝存在主流的兩種工藝林德工藝和魯奇工 藝，他們各有優(yōu)缺點，對設計時具體選擇哪種工藝還存在許多疑問。解決措施：繼續(xù)查閱資料結(jié)合自己的設計要求合力選擇。存在問題：由于甲醇洗滌技術屬于國外壟斷技術，我國對于此項技術主要依 賴進口。因此具體設計資料略顯貧乏。解決措施：在查閱大量資料的基礎上多與指導老師溝通。六、主要參考文獻1秦曉鐘，賈志忠.低溫壓力容器用鋼板標準簡介M中國鍋爐壓力容器安 全 2002， 18 （4）： 16-172孫津生，李燕.低溫甲醇洗工藝流程模擬一一甲醇洗滌塔的模擬J甘肅 科學學報 2007，19 （02）： 51-533高靜，楊學元，安豐華，韓濤甲醇洗滌塔的制造與檢驗M中國化工裝 備 2007， 02： 41-484李濤，林麗華，于