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1、年产10万吨低压法甲醇精制工段设计 毕业设计名师（完整版）资料(可以直接使用，可编辑 优秀版资料，欢迎下载）年产10万吨低压法甲醇精制工段设计 （生物与化学工程学院10化学工程与工艺班） 摘要：本设计所用的低压法采用511型铜基催化剂，合成压力为5MPa。以天然气为原料，利用铜基催化剂合成粗甲醇后再经过三塔精馏合成纯度更高的甲醇。再通过查阅相关的精馏工艺资料；在实习车间观摩实际操作过程；并整合与精馏相关的文献，从物料和热量衡算，设备选型与计算的角度，设计出符合生产要求的精馏工艺路线。关键词：甲醇；低压法；精制；工段设计引言甲醇在现代工业中占着及其重要的地位，他不仅仅是碳一化工的基本原料，而且在
2、无论是在化工、医药，还是在轻工纺织行业都有着广泛的应用。甲醇用途广泛，加工后可以作为优质燃料。其衍生物也用途广泛，诸如甲醛、醋酸、氯甲烷等现代工业的基础产品都能通过甲醇的加工得到，现今，我国已有三十多种工业产品是通过甲醇的一次加工得到的，同时，在市场需求的不断扩张下，如何生产出高质量、高纯度的甲醇产品，已经影响到了每个甲醇生产企业的生存能力。工艺原理：造气工段：使用二步造气法1CH4+H2O（气）CO+3H2 H =-205.85kJ / molCH4+O2CO2+2H2 H =+109.45kJ / molCH4+O2CO+2H2 H =+35.6kJ / molCH4+2H2CO2+2H2
3、O H =+802.3kJ / mol合成工段：鲁奇低压工艺法，在5MPa，铜基催化剂条件下合成。主反应：CO+2H2CH3OH H =+102.37kJ / mol副反应：2CO+4H2CH3(O)+H2O H =+200.3kJ / mol CO+3H2CH4+H2O H =+115.69kJ / mol 4CO+8H2C4H9OH+3H2OH =+49.62kJ / mol CO2+H2CO+H2O H =-42.92kJ / mol (1)因为除了(1)反应之外，所有反应都增加了反应物CO的消耗，从反应平衡的角度考虑，必须抑制除(1)外所有副反应的进行，以此增加CO反应物的物质的量，利
4、于反应向合成甲醇方向进行，增加产率。精馏阶段甲醇合成塔分离器贮 罐冷 凝新鲜气循环气入塔气驰放气精甲醇粗甲醇图1 甲醇生产和精馏过程流程 甲醇精馏的概述：采用精馏的方法，由粗甲醇制成精甲醇，这整个过程称作甲醇的精馏。甲醇精馏方法的比较：工业上常用铜基催化剂合成粗甲醇的单塔精馏、铜基催化剂合成粗甲醇的双塔精馏、铜基催化剂合成粗甲醇的三塔精馏三种方法。三种方法优缺点如下表2表1三种塔的对比项目单塔精馏双塔精馏三塔精馏运行操作运行简单运行相对简单、稳定运行比较复杂产品质量相对于粗甲醇得到了很好的提高可以获得比较优质的精甲醇可以得到高纯度的精甲醇能量消耗相对较低能量消耗很高，而且热能的利用率低相对于双
5、塔精馏节约很多热能产品适合方向获得燃料级甲醇可以满足下游产品生产对甲醇高纯度的要求综上比较，本设计采用的精馏方法为三塔精馏。常压塔出料预精馏塔加压精馏塔常压精馏塔预塔顶出料预塔顶出料粗甲醇软 水碱 液常压塔出料预塔釜出料加压釜出料图2 三塔精馏的工艺流程图1甲醇精馏过程物料平衡计算1.1合成塔物料平衡计算已知年产10万吨甲醇，按每年330个工作日来计算其中成品精甲醇中甲醇含量为99.95%粗甲醇中各组分含量（鲁奇工组分含量艺法）如下表表2粗甲醇中各组分含量%甲醇以二甲醚高级醇高级烷烃水93.40%0.42%0.26%0.32%5.60% 由此可知每小时精甲醇产量： Kg/h 每小时粗甲醇产量：
6、 Kg/h并且，根据表1可算得粗甲醇中各组分各自的含量为表3甲醇中各组分含量甲醇以二甲醚高级醇高级烷烃水12619.95 Kg/h56.75 Kg/h35.13 Kg/h43.24 Kg/h756.66 Kg/h394.38 k mol/h1.24 k mol/h0.48 k mol/h0.43 k mol/h84.07 k mol/h 合成甲醇的化学反应为主反应：CO+2H2CH3OH H =+102.37kJ / mol （1）副反应：2CO+4H2CH3(O)+H2O H =+200.3kJ / mol （2） CO+3H2CH4+H2O H =+115.69kJ / mol （3） 4
7、CO+8H2C4H9OH+3H2OH =+49.62kJ / mol （4）CO2+H2CO+H2O H =-42.92kJ / mol （5） 由于在实际生产中测得每生产一吨粗甲醇会产生0.34 k mol甲烷，故甲烷每小时生成量为0.3427.02345=9.187 kmol/h，147.008kg/h。由上述的五个主副反应化学方程式（1）（2）（3）（4）（5）可算得每生产一吨粗甲醇，（5）中CO逆变换生成水3-2.47=77.89 k mol/h。3每一吨粗甲醇溶解在5Mpa，40 溶解其他组分查表得知表3表4 5 Mpa，40 溶解组分气体H2COCO2N2ArCH4溶解量（m3/t
8、粗甲醇）4.3640.8157.7800.3650.2431.680已知每小时生产粗甲醇质量13.51t表5 每一吨粗甲醇溶解其他气体的量气体H2COCO2N2ArCH4溶解量（m3/h）60.82 11.36108.425.093.3923.41溶解量（kmol/h）2.720.514.840.230.151.051.2粗甲醇扩散损失在40时，液体甲醇蒸发气化的溶解气中含有37.014kg/ m3甲醇，假设，减压后，除了二甲醚之外的其他气体全部释放出，则甲醇扩散损失：G=（60.82+11.36+108.42+5.09+3.39+23.41）0.03714=7.89 kg/h7.89 kg/
9、h=0.25 kmol/h,5.52 m3/h1.3预塔的物料衡算进料：A:粗甲醇：在之前中合成塔的物料衡算中，我们已经得知粗甲醇的时产量为 Kg/h，并且根据表4，我们可以算出粗甲醇中各组分的量如下表表6 粗甲醇中各组分的量组分甲醇二甲醚异丁醇辛烷水合计流量：kg/h12619.9556.7535.1343.24756.655组成：(wt)%93.400.420.260.325.6100B：碱液：为了防止粗甲醇中的酸性成分对管路和设备的腐蚀和破坏，我们选择在其中加入8%的NaOH容易使粗甲醇呈碱性，按每吨精甲醇的耗碱量0.1kg计算。0.1=1.262627kg/h，这是每小时消耗NaOH的
10、量。换算成碱液的量，1.2626278%=15.72884Kg/hC软水：根据中氮肥中“粗甲醇精馏过程中的加碱处理”记载，软水的加入量按精甲醇的20%计算，那么需要补加软水420%-15.7288492%=2510.78 kg/h可得预料塔组分含量如下表表7 预料塔组分含量物料量：kg/hCH3OHH2ONaOH(CH3)2OC4H9OH合计粗甲醇12626.27756.65556.7535.1313511.725碱液16.4971.3517.9315软水2509.7282757.561合计6755.8653282.881.3556.7535.1317119.6075出料：组分及流量如下表表8
11、 组分及流量组分甲醇塔底水异丁醇及其高沸物二甲醚及其低沸物流量kg/h12626.273282.8835.1356.75其中塔底水包括：粗甲醇含水，补加软水，碱液带水流量如下表表9 塔底水成分及流量组分粗甲醇含水补加软水碱液带水合计流量kg/h756.6552510.7816.4723282.88综合表7,8,9可得表10预塔出料流量及组成表10 塔出料流量及组成物料量：kg/hCH3OHH2ONaOH(CH3)2OC4H9OH合计塔顶56.7556.75塔底12626.273282.881.3535.1315945.625合计12626.273282.881.3527.7835.131600
12、2.37751.4主塔的物料衡算进料：加压塔，预处理后的粗甲醇： kg/h常压塔，-=7584.865kg/h出料：常压塔釜液中含甲醇1%,加压塔和常压塔采出量按2:1分配5加压塔：塔顶 12626.27 =8417.51kg/h 塔釜7841.38kg/h常压塔：塔顶13875.671/399%=4573.97kg/h塔釜组分及流量如下表表11塔釜组分及流量塔釜甲醇水NaOH高沸物流量kg/h46.253210.872.43453.85由以上分析可得表12甲醇精馏塔物料平衡表。单位：kg/h表12 甲醇精馏塔物料平衡表物料物料加压塔顶出料常压塔顶出料常压塔釜出料合计甲醇13875.67925
13、0.4454578.9746.2513875.67NaOH1.43451.43451.4345水3210.8733210.8733210.873高沸物3.853.853.85合计17087.989250.4454578.973262.4119087.982精馏过程能量衡算2.1合成塔能量衡算 参考鲁奇低压法工艺制甲醇6，各项指标如下表表13 鲁奇低压法工艺制甲醇各项指标指标名称入塔气出塔气热损失壳程沸水气压数值220 250 5%4MPa查化工工艺设计手册得，4 MPa下水的气化潜热为409.7 kmol/kg，即1715.00 kJ/kg，密度799.0 kg/m3，水蒸气密度为19.18
14、kg/m3，温度为250 。 入塔气热容见下表表14 入塔气热容组分COCO2H2N2ArCH4合计流量：Nm317447.355334.3911974.833904.202813.645860.97155035.43比热：kJ/kmol30.1545.9529.3430.3521.4147.05 热量：kJ/11790.3255493.99578698.2952656.031350.3456180.105106169.095根据物理化学上，查得220时甲醇的焓值为42248.46 kJ/kmol，流量为Nm3因此，Q入=42248.46106169.095220=26162208.25KJ出
15、塔气热容见下表表15 出塔气热容组分COCO2H2N2ArCH4C4H9OH(CH3)2OH2O合计流量：Nm38572.744375.6099057.23902.892813.085970.811.16113.531092.54125799.5285156比热：kJ/kmol30.1346.5829.3930.4121.3648.39170.9795.8583.49/热量：kJ/5789.684569.2065260.982660.941347.1956475.7654.4529.8552044.47588182.855根据物理化学上，查得250时甲醇的焓值为46883.2 kJ/kmol，
16、流量为Nm3因此Q出=46883.2+88182.855250=21917251.36+44091421.5 =43962962.1kJ Q反应=102.37+200.39+115.69+49.62+(-42.92) 1000 = kJQ热损失=(Q入Q反应) 5%=(26162208.25+) 5%=3497018.4625 kJ 因此，壳程水带走热量Q传 = Q入 + Q反应 - Q出 - Q热损失 =26162208.25+- =22470387.8875KJ又：Q传=G热水r热水所以:G热水=13102.3 kg/h即时产蒸气：=683.12m32.2常压精馏塔能量衡算由表12可知Xf
17、=0.224查化工工艺设计手册，甲醇露点温度t=74.81757操作条件：塔顶75，塔釜105，进料温度124，回流液温度40，取回流液与进料的比例为4:1。根据常压塔进料组分可求得常压塔入热如下表表16 常压塔入热物料进料回流液加热蒸汽组分甲醇水+碱甲醇流量：kg/h4629.9573365.15531980.448温度：12412440比热：kJ/kg2.684.262.68热量:kg/h1538627.311777609.483428304.03Q加热Q入=Q进料+Q回流液+Q加热=1538627.31+1777609.48+3428304.03+Q加热6=4744540.81+ Q加热
18、带出热量为下表表17 带出热量物料精甲醇回流液残液热损失组分甲醇甲醇甲醇水+碱流量：kg/h4629.95731980.44846.253365.155温度：7575105105比热：kJ/kg2.682.683.504.187潜热：kJ/kg1046.751046.75热量:kg/h5713409.8223165837.0217015.251479439.925%Q入则Q出15713409.8223165837.0217015.2514794439.925%Q入 =30375702.01+5%Q入Q出Q入= Q出31974423.17kJ/h得Q蒸汽=25229882.35kJ/h查表可知，
19、水蒸气的汽化热为2118.6 kJ/kg所以，需蒸汽G水蒸汽=11908.75 kg/h，由以上计算结果，可知常压精馏塔的工艺流程图。图5常压精馏塔回流甲醇加压塔底液体12040 水30 水105 残液115 精甲醇冷凝液甲醇蒸汽图3 常压精馏塔的工艺流程3主要设备及选型计算3.1常压精馏塔计算组分条件：表18表18 组分条件组分精甲醇残液含量99.95%1%操作条件：表19表19 操作条件塔顶压力塔底压力塔顶温度塔底温度进料温度回流液温度0.01106 Pa0.13106 Pa67 105 12440（1）精馏段平均温度：(124+67)=95.5 平均压力：(0.13106-0.01106
20、) 0.01106=99.6 KPa精馏段物料流率如下表表20 精馏段物料流率物料质量流量：kg/h分子量：g/mol摩尔流量：kmol/h内回流20214.73532628.585如若气体在标准状态下，即温度273.15K（0），压强101.325Kpa条件下。气体体积为：V0=628.58522.4=14130.315Nm3/h而在操作压力下，气体的体积V1=14130.315=9561.235 m3/h由于标准状态下和操作压力下气体体积有差，所以存在气体负荷气体负荷为：Vn=2.656 m3/s气体密度： =2.104kg/ m3查化工工艺设计手册，95.5时甲醇的密度=721 kg/m
21、3液体负荷：Ln=0.00775m3/h（2）提馏段：平均温度：(105+124)=114.5 入料压力：(0.13106-0.01106)=89.6 kPa平均压力：(89.6103+0.13106)=109.8 kPa提馏段物料流率如下表表21 提馏段物料流率物料质量流量：kg/h分子量：kg/kmol摩尔流量：kmol/h内回流24371.6632761.615如若气体在标准状态下，即温度273.15K（0），压强101.325Kpa条件下。气体体积为：V2=761.61522.4=17055.16Nm3/h而在操作压力下，气体体积V3=17055.16=11646.45由于标准状态下和
22、操作压力下气体体积有差，所以存在气体负荷气体负荷Vm=3.235 m3/s气体密度：=2.093kg/m3查化工工艺设计手册，查得进料状态甲醇溶液温度124，含甲醇55.7%，密度为0.83 t/m。塔底含醇1%，可近似为纯水，105，0.13Mpa下水的密度为939.41 kg/m3。液体平均密度=893.21 kg/m3液体负荷Lm=0.00758m3/s3.2 塔径估算根据鲁奇低压法工艺，本设计所采用F1重阀浮阀塔,全塔采用标准结构，板间距HT=0.35 m，溢流堰高hc=0.05 m。8精馏段：精馏段功能参数包括温度、压力、液位、流量、阻力、浓度。（1）查阅化工原理可知：精馏段功能参数
23、()=()=0.054（2）塔板间有效高度H0=HT-HC=0.35-0.05=0.30m查甲醇工学负荷系数：G=0.0515，化工原理查得95.5时：甲醇的表面张力为：15.8710-5 N/cm，水的表面张力为：68.8710-5 N/cm则可计算出甲醇精馏段甲醇-水的溶液组分平均组成为：甲醇：(0.9995+0.579)=0.7893wt水：1-0.7893=0.2107 wt所以表面张力：=0.789315.8710-5+0.210768.8710-5 =27.0410-5 N/cmC=0.0485（3）最大流速UmaxUmax=1.3C=1.30.0485=1.69 m/sU适=0.
24、7Umax=1.690.7=1.183 m/s（4）塔径DD=1.88 m（5）提馏段：根据精馏段公式求得提馏段功能参数()=0.0484根据甲醇工学得负荷系数：G=0.0524,化工原理得114.5时：甲醇表面张力为：14.1310-5 N/cm，水的表面张力为：57.0610-5 N/cm则可计算出甲醇精馏段甲醇-水的溶液组分平均组成为：甲醇：(0.01+0.579)=0.295,水：1-0.295=0.705与精馏段计算方法相同可求得表面张力=0.29514.1310-5+0.70557.0610-5=44.4010-5 N/cmC=0.0447Umax=1.3C=1.30.0447=1
25、.199 m/sU适=0.7 Umax=0.71.199=0.839 m/s塔径=2.07 m对全塔，取塔径D=3000mm3.3最小塔板数的估算Xf为加压后的甲醇摩尔分率Xf=0.437 （1）Xd为精甲醇中的甲醇摩尔分率Xd=0.999 （2）Xw为残液中的甲醇摩尔分率Xw=0.0057 （3）Xw1=1- Xw=0.9943 (4 )处理能力 F= =51.465 kmol/h精馏段物料量D精=F=51.465=44.697 kmol/h提馏段物料量：D提=F=51.465=27.5925 kmol/h根据化工原理查得124时,甲醇的饱和蒸汽压P*CH3OH=705.38 Kpa,水的饱
26、和蒸汽压P*H2O=229.47 Kpa105时，甲醇的饱和蒸汽压P*CH3OH=439.08 Kpa,水的饱和蒸P*H2O=123.18 Kpa根据公式相对挥发度=9124时，124=3.074105时，105=3.565平均挥发度：=3.310则，根据以上（1）（2）（3）（4）理论塔板数根据斯克公式：Nm= =10.06块3.4实际塔板数的计算根据化工原理吉利兰图可查得，=0.356=0.356N16.17块板效率：要想求得实际塔板数，我们必须先求得板效率，而板效率又是建立在求相对平均挥发度与平均粘度的积之上，即(、)10已知塔顶温度105，塔底温度67，则平均温度=(105+67)=8
27、686时：=0.32510-3 PaS,=0.335410-3 PaS则：= Xf+ (1-Xf)=0.32510-30.437+0.335410-3(1-0.437)=0.330910-3 PaS=0.330910-33.310=1.097310-3 PaS根据化工原理查板效率与关联图得：N=15.05板效率：E=49*=0.464实际板数为：=34.85块表22设备一览表序号名称型号规格台数1甲醇合成塔F=346.9 L=600012预精馏塔列管：322.5L=800013加压精馏塔2800mmL=7200mm14常压精馏塔2400mmH=8000mm15闪蒸槽3000mmH=8000mm
28、1参考文献1 李镇蓉.中氮肥M. 成都:全国中氮情报协作组,1993.04(2);78-812 孟路.石油和化工节能M. 北京:中国化工技能技术协会,2021.02 3 郭廷亮.河南化工M. 河南:河南省化工研究所,1998.084 王志辉.中氮肥M. 成都:全国中氮情报协作组,1999.02.(1):63-655 房鼎业 等.甲醇生产技术及进展. 上海;化工学院出版社,199067 国家医药管理局上海医药设计院.化工工艺设计手册第二版(上、下).北京:化学工业出版社,19968 天津大学化工原理教研室. 化工原理(上、下).天津:天津科学技术出版社,19949 天津大学物理化学教研室.物理化
29、学（上、下）.北京:高等教育出版社,199110 Robert H.Williams Eric D, Larson.Reproduced with permission from Energy for Sustainable DevelopmentJ2003,12,103105致谢经过几个多月的努力，本次设计即将完成，在此，我要特别感谢王业保工程师、周丹红老师，几个月来的关心与帮助，从设计的开题一直到论文的撰写，老师一直都为我解答着各种难题，老师以她负责任的态度和严谨的治学风格，让我们深感折服，尤其是在设计中途，面对繁杂的数据，理不清头绪的时候，正是老师耐心的讲解和分析，让我摆脱困境，最终顺利
30、将设计完成。在她的指导下，我不仅仅是完成了一篇设计，同时也是对我人生的一次挑战，长达三个月的设计过程，锻炼了我的意志力和分析能力，使我能更从容的面对以后生活中的挑战。同时，这次设计的完成，也离不开同学的帮助，在与同学的交流中，让我收获了更多的友谊。遇到难题时，与同学之间多讨论讨论往往能让我茅塞顿开，找到一条新的解题思路。所以，我要在这里感谢同学们。正所谓学以致用，学到的知识，光光在脑子里是不够的，一定要拿出来运用起来，要把学到的知识与现实结合起来，才能实现真正的理解，才能融会贯通。 最后还要感谢诸位老师从百忙之中抽出时间对我设计进行审批和查阅，正是有了你们意见和修改，我才能不断的进步。海 南
31、大 学毕 业 设 计题 目：年产30万吨甲醇生产车间工艺初步设计 学 号： XXXX 姓 名： XXX 年 级： XXX 学 院： 材料与化工学院 系 别： 材料科学与工程系 专 业： 材料科学与工程 指导教师： XXXX 完成日期： XXXX 目录目录 2一、 设计任务书3二、 概述5三 生产方案6四、 工艺论证7五、 物料衡算9六、 能量衡算16七、 设备选型和工艺计算21八、 合成车间的设计27九、安全生产设计28十、非工艺专业要求28十一、三废处理29十二、经济效益评价31十三、设计结果评析30十四、心得体会与致谢35十五、参考文献36附录图纸一、设计任务书（一）课程设计题目年产30万
32、吨甲醇生产车间工艺初步设计（二）设计条件1 原料来源：天然气，海南天然气厂供 2 产品：甲醇（一级）3生产能力：3万t/a4 热源条件：加热剂：天然气燃烧及生产过程的废热冷却剂：循环水，进口温度30 出口温度405 生产时间：全年连续生产330天，每天工作24小时，三班制。6 生产厂址：洋浦工业开发区7 当场天候温度：最高40， 最低8，平均1825（三）设计任务1甲醇（工业一级）生产方法确定、工艺流程设计与论证2技术指标、工艺参数和操作条件确定与说明3工艺计算物料衡算、热量衡算 （应用SI制）4生产设备设计计算与选型。 重点：合成塔和 换热器设计计算与选型5设计结果汇总表 （1）技术指标、工
33、艺参数和操作条件汇总表（2）物料衡算汇总表（3）热量衡算汇总表（4）生产设备配置汇总表6设计绘图（计算机CAD绘制）（1）带控制点工艺原理流程图一张（A3）。 （2）合成塔工艺条件图或结构尺寸图 一份（A3）。（3） 换热器结构示意简图一张（A3）。（4）生产车间平面、立面布置图一份（A3）。要求：设计绘图：图形、图标、图幅符合机械制图标准要求。7设计说明书编写 内容包括：设计任务书，目录，生产方案、工艺流程设计与论证，工艺技术参数、操作条件设计说明，工艺计算，生产设备设计与选型，设计结果汇总，环保措施或方案，经济效益估算，设计结果评析，参考文献，设计附表附图等。（四）设计进度与时间安排设计选
34、题与准备阶段：2007年11月12日- 2007年11月23日；设计实质进行阶段：2008年2月27日- 2008年5月28日。1. 查阅文献，完成开题报告 3周（2. 文献检索、资料查阅 3周（3. 甲醇生产工艺流程设计选择与论证 2周（4.工艺计算 2周（5.定型设备的选择与非定型设备的设计计算 2周（6甲醇生产车间设备布置 2周（7. 设计绘图 1周（8. 环保设计、经济效应估算、设计评析 3天（9. 编写设计说明书、核对校正、检查 1周（10.答辩准备 2天（ 二、概述1甲醇，分子式CH3OH，又名木醇或木精，纯品为无色透明略带乙醇香气的挥发性液体，粗品刺鼻难闻。有毒，饮用后能使双目失
35、明。相对密度0.7914(d420)，蒸气相对密度1.11(空气=1)，熔点-97.8，沸点64.7，闪点（开杯）16，自燃点473，折射率nD(20)1.3287，表面张力（25）45.05mN/m，蒸气压（20）12.265kPa，粘度（20）0.5945mPas。能与水、乙醇、乙醚、苯、酮类和大多数其他有机溶剂混溶。蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限为6.0%36.5%（体积比）。 1923年德国BASF公司率先用合成气在高压下实现甲醇的工业化生产，直至1965年，其期间这种高压法工艺是合成甲醇的唯一方法。于1966年后，随着甲醇工业化生产的发展，各种甲醇生产方法相继出现。1966年英
36、国ICI公司开发了低压法工艺，接着又开发了中压法工艺。1971年德国的Lurgi公司相继开发了适用于天然气渣油为原料的低压法工艺。由于低压法比高压法在能耗、装置建设和单系列反应器生产能力方面具有明显的优越性，所以从70年代中期起，国外新建装置大多采用低压法工艺。世界上典型的甲醇合成工艺主要有英国的ICI工艺、德国的Lurgi工艺和日本的三菱瓦斯化学公司（MCC）工艺。目前，国外的液相甲醇合成新工艺具有投资省、热效率高、生产成本低的显著优点，尤其是LPMEOHTM工艺，采用浆态反应器，特别适用于用现代气流床煤气化炉生产的低H2/（COCO2）比的原料气，在价格上能够与天然气原料竞争。我国甲醇工业
37、化生产始于1957年。50年代末在吉林、兰州和太原等地建成了以煤或焦炭为原料来生产甲醇的装置。60年代建成了一批中小型装置，并在合成氨工业的基础上开发了联产法生产甲醇的工艺。70年代四川维尼纶厂引进了一套以乙炔尾气为原料的95千吨年低压法装置，采用英国ICI技术。1995年12月，由化工部第八设计院和上海化工设计院联合设计的200千吨年甲醇生产装置在上海太平洋化工公司顺利投产，标志着我国甲醇生产技术向大型化和国产化迈出了新的一步。2000年，杭州林达公司开发了拥有完全自主知识产权的JW低压均温甲醇合成塔技术，打破长期来被ICI、Lurgi等国外少数公司所垄断的局面，并在2004年获得国家技术发
38、明二等奖。2005年，该技术成功应用于国内首家焦炉气制甲醇装置上。甲醇是一种极重要的有机化工原料，也是一种燃料，是碳-化学的基础产品，在国民经济中占有十分重要的地位。近年来，随着甲醇下游产品的开发，特别是甲醇燃料的推广应用，使甲醇的需求逐年大幅度上升。为了更好地满足经济发展对甲醇产品的需求，较好的利用天然气资源，选择“甲醇生产工艺设计”作为毕业设计课题，目的在于通过对该课题的设计，掌握和熟悉甲醇生产过程各环节，更好地开展甲醇生产方法研究和开发甲醇生产工艺，为资源利用、产品优化探索新途径。本设计选用的课题：“30万t/a甲醇生产车间工艺初步设计”。依据“任务书”规定的设计内容，进行生产方案、工艺
39、流程设计，工艺计算和生产设备设计等。本设计遵循：“符合国情、技术先进、经济环保”的原则，在综合分析诸多甲醇生产方法的基础上，采用“以天然气为原料，经脱硫-二段转化-合成气，在低压下、固定管板列管合成塔中合成甲醇”的技术路线；精甲醇的生产采用：“三塔精馏工艺”。此外，即严格控制“三废”的排放、空气中甲醇的含量以及保证生产安全、环境卫生等方面参照国内外先进经验和方法。三、生产方案与工艺流程设计3.1生产方案确定在天然气经加热到380400时，进入填装有钴钼催化剂和氧化锌的脱硫罐中脱去硫化氢及有机硫，使硫含量降到0.5微克每克以下，接着原料气配入水蒸气后于400下进入转化炉的对流段，进一步预热到500520，然后进入装有镍催化剂的转化管，在管内继续被管外的燃烧气加热，进行转化反应。离开转化管底部的温度为800820，经吸收一些热量以后，使温度升到850860，并配入少量水蒸气，然后与450的红旗混合进入二段转化炉，在顶部燃烧区燃烧，放热，温度升到1200左右6。再通过催化剂床层继续转化并