关于年产40万吨煤制甲醇合成塔设计

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1、摘要甲醇不单单是一种有机物燃料也是化工生产的重要原料，有很大的市场。且随着甲醇汽油在国内的推广使用，未来甲醇的下游需要量肯定会大量增加。甲醇汽油的推广及劣质煤生产甲醇都能缓解现在的环境问题。甲醇不仅作为最有希望代替汽油的清洁燃料，而且由于其在许多工业生产中使用范围广，使的人们越来越关注甲醇的发展。甲醇反应合成塔是合成甲醇的过程中最重要的一个设备，它的选择是否经济、合理将直接影响甲醇生产。本设计选用的甲醇合成塔是德国Lurgi公司的固定管板列管甲醇合成反应器双塔并联生产，采用低压合成法工艺，使用国产的XNC-98型催化剂进行设计。本论文对年产40万

2、吨甲醇合成塔进行设计。对合成塔进行了物料和热量衡算。　关键词：甲醇；合成塔；设计；衡算II西北工业大学网络教育学院毕业论文目录摘要I目录II第一章绪论11.2甲醇的性质及用途11.2.1甲醇的性质11.2.2甲醇的用途11.3国内外研究现状21.4设计的目的和意义3第二章甲醇的合成52.1制备方法52.2甲醇合成工艺的选择52.3甲醇合成塔的选择62.3.1国内外常用的甲醇合成反应器62.3.2甲醇合成塔的选用原则72.4甲醇合成催化剂的选用7第三章工艺计算103.1甲醇合成工艺103.2甲醇合成塔的物料衡算103.2.1基础数据103.2.2合

3、成塔的物料衡算113.3热量衡算183.3.1合成塔的热平衡计算183.3.2甲醇水冷器的热量计算21第4章甲醇合成塔的设计计算244.1甲醇合成工艺参数244.2传热面积的计算244.3催化剂用量的计算24II西北工业大学网络教育学院毕业论文4.4传热管数的计算244.5管子排列方式，管间距的计算254.6壳体直径的计算254.7合成塔壳体厚度的计算254.8合成塔封头的计算264.9封头与壳体的连接形式264.10反应管与管板的连接结构设计264.11管法兰的选用264.12管子拉脱力的计算264.13折流板的计算284.14管板的计算284

4、.15容器的开孔补强284.16支座的计算284.17人孔的计算28结论30参考文献31致谢33II西北工业大学网络教育学院毕业论文第一章绪论1.2甲醇的性质及用途1.2.1甲醇的性质甲醇（Methanol，CH₃OH）又名木醇是重要的化工原料和燃料，是结构最为简单的饱和一元醇[1]。常温常压下熔点-93.9℃；沸点为64.7℃[2]；密度0.7914g/cm3。易挥发的无色透明液体且有特殊香味[3]。甲醇具有很强的毒性，人体中毒最低剂量约为600mg（以60kg为基准计算）。甲醇的性质决定了它能与水和大多数有机溶剂混溶，故可用作有机物的萃取剂。

5、甲醇具有较为活跃化学性质，可由一氧化碳与氢气发生反应制取，结构式如下：图1-2-1甲醇1.2.2甲醇的用途目前，甲醇作为基本的化工原料不单单是用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷等多种有机产品而已，尤其在精细化工；医药；农林产品加工等行业也使用广泛。同时甲醇本身也是一种能源，甲醇燃料富含氧，它的燃烧过程比汽油彻底，可以明显降低排放尾气中CH、CO及NO含量，由于这个原因甲醇-汽油的混合燃料也越来越受国内外政府和环保机构的关注。甲醇可用作清洗去油剂：7西北工业大学网络教育学院毕业论文甲醇是一种溶剂，其不仅可以溶解涂料、染料、醋酸纤维素、硝酸纤维素等。还可溶解

6、许多无机盐。1.3国内外研究现状甲醇合成兴起于20世纪之初。20世纪后半叶英国ICI公司研发出了低压甲醇反应合成工艺。所有的中压法甲醇生产合成工艺和低压法甲醇生产合成工艺的装置及过程大同小异主要区别是反应器的设计方式不相同以及反应热的移走和回收办法不同。除此之外各种甲醇生产合成方法所用的催化剂也是各不相同。为了更好的合成甲醇国内外设计开发了多种类型的甲醇合成塔。世界上目前的甲醇合成装置多种多样，大致可归纳为以下几种：冷激式合成塔其代表为英国ICI公司的工艺此法结构简单易于大型化，但已较少使用。固定管板列管合成塔，如德国Lungi公司的甲醇生产合成

7、方案。此法能有效除去的热量且副产中压蒸汽单程转化率高，杂质生成少、触媒使用寿命长、碳的转化率高；但制作困难，投资高。日本东洋工程的MRF--Z反应器（提高催化剂寿命、气体分布均匀、有利于实现大型化；但其MRF--Z反应器结构麻烦制造成本高）。还有水管式合成塔、冷管式合成塔、多床内换热式合成塔以及丹麦Topsdpe公司的的径向流动反应合成方案。另外还有，我们本国自己研发拥有自主知识产权的绝热等温混合型甲醇合成方案。此反应器由西南化工研究设计院带头与华东理工和鲁南化肥厂联合开发。反应器基本为列管式反应器此套方案不单承继了I.C.I反应器催化剂装填系数

8、大和Lurgi反应器催化剂床层温差小的优点而且它的合成效率高于冷激型并可副产低压蒸汽。已建成鲁南化肥年产100000吨甲醇和上海焦化年产