年产20万吨煤合成甲醇的工艺设计.doc

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1、年产20万吨煤合成甲醇的工艺设计1引言甲醇是一种重要的有机化工原料，甲醇也是理想的清洁代用燃料，从甲醇出发生产煤基化学品是未来C1化工发展的重要方向，甲醇在化工、医药、轻工、纺织等行业具有广泛的用途。2005年我国仍有近300万吨甲醇依赖于国外进口，因此研究设计一种合适的、经济的生产方法，显得非常重要[1]。2工艺概述总工艺路线图见图1-1。2.1造气工段（1）原料：由于甲醇生产工艺成熟,市场竞争激烈,选用合适的原料就成为项目的关键,以天然气和重油为原料合成工艺简单，投资相对较少，得到大多数国家的青睐，但从我国资源背景看，煤炭储

2、量远大于石油、天然气储量，随着石油资源紧缺、油价上涨，在大力发展煤炭洁净利用技术的形势下，应该优先考虑以煤为原料,所以本设计选用煤作原料[2]。图1-1甲醇生产工艺示意图（2）工艺概述：反应器选择流化床，采用水煤浆气化激冷流程。原料煤通过粉碎制成65%的水煤浆与99.6%的高压氧通过烧嘴进入气化炉进行气化反应，产生的粗煤气主要成分为CO，CO2，H２等[3]。2.2净化工段由于水煤浆气化工序制得粗煤气的水汽比高达1.4可以直接进行CO变换不需加入其他水蒸气，故先进行部分耐硫变换，将CO转化为CO2，变换气与未变换气汇合进入低温甲

3、醇洗工序，脱除H2S和过量的CO2，最终达到合适的碳氢比，得到合成甲醇的新鲜气[4]。CO反应式：（1-1）9　2.3合成工段合成工段工艺流程图如图2-1。合成反应要点在于合成塔反应温度的控制，另外，一般甲醇合成反应10～15Mpa的高压需要高标准的设备，这一项增加了很大的设备投资，在设计时，选择目前先进的林达均温合成塔，操作压力仅5.2MPa，由于这种管壳式塔的催化剂床层温度平稳均匀，反应的转化率很高。在合成工段充分利用自动化控制方法，实行连锁机制，通过控制壳程的中压蒸汽的压力，能及时有效的掌控反应条件，从而确保合成产品的质量

4、[5]。合成主反应：（1-2）主要副反应：（1-3）2.4精馏工段精馏工段工艺流程图见图2-2。合成反应的副产主要为醚、酮和多元醇类，本设计要求产品达质量到国家一级标准，因此对精馏工艺的合理设计关系重大，是该设计的重点工作。设计中选用双塔流程，对各物料的进出量和回流比进行了优化，另外，为了进一步提高精甲醇质量，从主塔回流量中采出低沸点物继续进预塔精馏，这一循环流程能有效的提高甲醇的质量。图2-1甲醇合成工艺流程图9　图2-2精馏工段工艺流程图3工艺计算合理的计算是优化设计的灵魂，本设计中进行了详细的物料衡算、能量衡算，并对一些数

5、据进行了多次计算校核，为工艺设备的选型和工程施工提供了可靠、科学的依据。为了更充分、清晰表达计算思路，计算多在表格中进行，在说明书中对其中的部分组分进行了计算举例。4设备计算与选型对甲醇水冷凝器、精馏主塔等关键设备进行了详细的计算，通过概算，完成了气化炉、合成塔等设备的选型。通过设备的计算和选型，为后期设备布置准备了充分的资料。在设备定位和车间布局设计中，在缺乏经验的前提下，广泛的查阅了相关资料，严格按照国家有关法规，遵循相关化工厂设计原则[6]。5图纸绘制与设计成果绘制完成工艺流程图1张,全厂总平面图1张,车间设备平面图1张,

6、车间立面图1张。书写设计说明书1份。6结论本次设计是在参考传统的煤9　制甲醇和合成氨联产甲醇工艺基础上，通过工艺计算，采用图纸的表达，并辅以文字说明所设计出的较为完整、合理、先进、可行的生产车间。在整个厂区的设计中，充分考虑了甲醇行业的发展和规划，同时充分考虑了废水、废气、废渣的循环综合利用，这样有利于降低成本，减少污染，仔细对比方案，选择节约原材料，能源及水源的工艺和设备。施工和生产中排放的“三废”严格按国家规定进行处理，达到允许排放标准方可向外排放。由于自身知识水平有限，加之实践经验的不足，设计中不乏有许多错漏，恳请老师悉心

7、指教。参考文献化工类毕业设计题目作者QQ13713458779　9　9　9　9　9　参考文献［1］罗保军.甲醇的生产工艺及需求预测[J].化工中间体,2004,1(2):21-26.［2］李永生.煤制甲醇的可行性分析[J].同煤科技,2005(1).［3］蒋德军,唐宏青,郑明峰.水煤浆制甲醇装置工艺方案研究分析[J].煤化工,1998,2(83):6-12.［4］王芳芳,伍星亮,赵海.低温甲醇洗工艺的研究[J].煤化工,2007(3):28-32.［5］李天文,曹永生.甲醇合成工艺进展[J].现代化工,1999(9):18-24

8、.［6］陈均志．化工原理实验及课程设计[M]．西安：陕西人民出版社，2002.9