【化学工程与工艺专业】【毕业设计】利用二氧化碳生产甲醇的工艺流程设计

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1、（20届）毕业设计利用二氧化碳生产甲醇的工艺流程设计II摘要:本文介绍了二氧化碳加氢合成甲醇的反应机理，设计出二氧化碳生产甲醇的工艺流程，并采用Aspenplus流程模拟系统模拟出工艺流程图。再不断优化模拟数据，并打通各个循环，得到工艺流程中的物料衡算、热量衡算以及主要设备选型的数据结果。关键词:二氧化碳；甲醇；工艺流程；Aspen-plus。IIAbstract:Inthispaper,thesynthesisofcarbondioxidehydrogenationreactionmechanismofmethanolwasintroduce

2、d.Theprocessflowofthesynthesisofmethanolwithcarbondioxidewasdesigned，andusetheAspenplusprocesssimulationsystemsimulates,theprocessflowdiagram.Constantlyoptimizethesimulationdataagain，andgetthrougheachcycle，theprocessmaterialscalculation,heatcalculation，andmajorequipmentselec

3、tionofthedataweregained.Keywords:Carbondioxide；methanol；Processdesign；Aspen-plusII目录摘要IAbstractII1.绪论11.1选题的背景、意义11.2相关研究的最新成果及动态21.2.1国内外研究二氧化碳生产甲醇的工艺研究21.2.2Aspenplus软件的相关介绍21.2.3反应机理41.2.4催化剂的研究51.3设计内容52.主要设计过程62.1初值估算62.2采用RadFrac进行严格精馏验证103.设计结果153.1主要工艺流程图的设计结果153.2物料

4、衡算163.3热量衡算233.4主要设备选型294.结论与展望33致谢34参考文献351.绪论1.1选题的背景、意义二氧化碳是工业的主要排放物，是引起全球温室效应的气体之一，更是一种重要的碳资源。二氧化碳的活化及利用引起了人们越来越强烈的关注。[1]除了提高资源使用效率（低碳经济）外，二氧化碳的捕集、封存及再利用（CCS）技术受到广泛关注。该技术不仅可以减少大气中二氧化碳的浓度，降低温室气体的排放和减少环境污染，而且可以得到高纯度二氧化碳并成为制造化学品的含碳原料，变废为宝，增加经济效益。该技术是控制温室气体排放，实现含碳资源循环利用的应用途径

5、之一。针对世界石油储备量的减少，这越来越涉及到碳氢化合物和碳原料等这些源头，例如，天然气在工业加工[2-4]，有效地取代石油，必须开发高度评价的生产技术，在此基础上[5-6]生产的主要产品是化学产品、石油化工合成产品和清洁汽车燃料。各种以二氧化碳作为原料或中间体的新产品和新技术正不断被研发出，也进一步拉动了二氧化碳的捕集技术的发展。可以预见，二氧化碳的捕集将配合二氧化碳的再利用成为降低成本的普遍方法。甲醇是重要的有机化工原料，是Cl化学的基础物质，甲醇产量仅次子合成氨、乙烯、丙烯和苯，居第5位，在我国其即将跃为第1位。[7]随着能源结构的改变，

6、甲醇有未来燃料的候补燃料之称，甲醇易传输，可以单独或与汽油混合作为汽车燃料，用它作为汽油添加剂可起节约芳烃、提高辛烷值的作用，甲醇将成为21世纪有竞争力的可选清洁燃料[8-10]。从甲醇出发生产的化工产品达数百种。随着节约能源和保护环境上升为基本国策，以及节能减排工作的进一步深入，可持续发展日益重要，甲醇将再次被研究人员重视，以致于有关甲醇的下游产品及技术发展的更加透彻，从而甲醇的市场会变的更大。化工流程模拟软件出现于上世纪50年代末，现已成为进行化工过程设计的强大工具。这类软件包含强大的热力学和单元操作模块，并配有庞大的物性数据库，既可进行单

7、个的设备计算，也可计算整个化工生产流程。现在化工过程模拟软件已经广泛地被应用于化工过程的设计、测试、优化和过程的整合。其主要代表作是由美国ASPENTECH公司于上世纪80年代推向市场的大型通用流程模拟系统——AspenPlus33。该软件具有完备的物性数据库，备有全面、广泛的化工单元操作模型，能方便地构成各种化工生产流程，提供一套功能强大的模型分析工具，它用严格和最新的计算方法，进行化工单元和全流程的模拟运算。化工过程模拟或流程模拟是根据化工过程的数据，诸如物料的压力、温度、流量、组成和有关的工艺操作条件、工艺规定、产品规格以及一定的设备参数

8、，如蒸馏板的板数、进料位置等，采用适当的模拟软件，将一个由许多个单元过程组成的化工流程用数学模型描述，用计算机模拟实际的生产过程，并在计算机上通过改变