年产20万吨甲醇精馏工艺设计__

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1、年产20万吨甲醇精馅工艺设计年产20万吨煤制甲醇精徭工艺设计摘要我国的屮醇工业经过十儿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44065万吨2005年甲醇产量达到500万吨比2004年增长222进口量991万吨因此下降31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20042008年新建的14套屮醇装置中平均规模为134万ta其中卡塔尔二期工程项目高达230万ta最小规模的是智利甲醇项目产能也达84万ta一

2、些上世纪末还称得上经济规模的60万ta装置因失去竞争力而纷纷关闭人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MRF—Z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通常的甲醇合成工艺中未反应气体需循环返冋反应器而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传统甲醇合成采用气相工艺不足之处是原

3、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炷化合物作反应介质可使屮醇合成在等温条件下进行关键词甲醇合成精徭1甲醇合成的基本概念311常用的方法312甲醇的合成路线413合成甲醇的目的和意义714本设计的主要方法及原理8生产工艺及主要设备计算921甲醇生产的物料平衡计算9com合成塔物料平衡计算1022甲醇生产的能量平衡计算20com合成塔能量计算20com常压精憾塔能量衡算2423主要设备计算及选型26com常压精憾塔计算26com初估塔径28com理论板数的计算

4、30com塔内件设计33com塔板流体力学验算36com塔板负荷性能39com常压塔主耍尺寸确定41com辅助设备43参考文献45致谢46第1章甲醇合成的基本概念11屮醇的合成方法com常用的合成方法当今甲醇生产技术主耍采用中压法和低压法两种工艺并且以低压法为主这两种方法生产的屮醇约占世界屮醇产量的80以上高压法196-294Mpa是最初生产甲醇的方法采用锌路催化剂反应温度360-400°C压力196-294Mpa高压法由于原料和动力消耗大反应温度高生成粗甲醇中有机杂质含量高而且投资大其发展长期以来处于停顿状

5、态低压法50-80Mpa是20世纪60年代后期发展起来的屮醇合成技术低压法基于高活性的铜基催化剂其活性明显高于锌銘催化剂反应温度低240-270°C在较低压力下可获得较高的甲醇收率且选择性好减少了副反应改善了甲醇质量降低了原料消耗此外由于压力低动力消耗降低很多工艺设备制造容易中压法98-120Mpa随着甲醇工业的大型化如采用低压法势必导致工艺管道和设备较大因此在低压法的基础上适当提高合成压力即发展成为中压法中压法仍采用高活性的铜基催化剂反应温度与低压法相同但由于提高了压力相应的动力消耗略有增加目前甲醇的生产方

6、法还主要有①甲烷直接氧化法2CH402->2CII30II②由一氧化碳和氢气合成甲醇③液化石油气氧化法com本设计所采用的合成方法比较以上三者的优缺点以投资成本生产成本产品收率为依据选择中压法为生产甲醇的工艺用CO和H2在加热压力下在催化剂作用下合成屮醇其主要反应式为COH2-CH3OH12甲醇的合成路线com常用的合成工艺虽然开发了高活性的铜基催化剂合成屮醇从高压法转向低压法完成了合成甲醇技术的一次重大飞跃但仍存在许多问题反应器结构复杂单程转化率低气体压缩和循环的耗能大反应温度不易控制反应器热稳定性差所有这

7、些问题向人们揭示在合成甲醇技术方面仍有很大的潜力更新更高的技术等待我们去开发1气液固三项合成甲醇工艺首先由美国化学系统公司提出釆用三相流化床液相是惰性介质催化剂是ICI的Cu-Zn改进型催化剂对液相介质的要求在甲醇合成条件下有很好的热稳定性和化学稳定性既是催化剂的硫化介质又是反应热吸收介质甲醇在液相介质中的溶解度越小越好产物甲醇以气相的形式离开反应器这类液相介质有如三甲苯液体石蜡和正十六烷等后来Berty等人提出了相反的观点采用的液相介质除了热稳定性及化学稳定性外要求甲醇在其溶液中的溶解度越大越好产物甲醇不是

8、以气相形式离开反应器而是以液相形式离开反应器在反应器外进行分离经试验发现四廿醇二甲醸是极理想的液相介质CO和H2在该液相中的气液平衡常数很大采用Cu-Zn-Al催化剂其单程转化率大于相同条件下气相的平衡转化率气液固三相工艺的优点是反应器结构简单投资少由于介质的存在改善了反应器的传热性能温度易于控制提高了反应器的热稳定性催化剂的颗粒小内扩散影响易于消除合成甲醇的单程转化率高可达15-20循环比大为减小