甲醇合成工段工艺设计

内蒙古工业大学本科毕业设计说明书

摘要

（

目前生产甲醇的主要原料是煤和天然气，甲醇的生产工艺过程分为合成气（氢和一氧化碳)的制造、甲醇的合成和精制3部分。用煤和焦炭制甲醇的工艺路线包括燃料的气化、气体的脱硫、变换、脱碳及甲醇合成与精制。本文设计了甲醇的合成和精馏工艺，设计中采用低压法中的I.C.I法合成甲醇，采用双效法三塔粗甲醇精馏工艺来对粗甲醇进行精馏。

低压甲醇合成工艺流程是指采用低温、低压和高活性铜基催化剂，在5MPa左右压力下，由合成气合成甲醇的工艺流程。本设计采用ICI法合成甲醇，催化剂为铜基催化剂，其活性组分是Cu和ZnO，该催化剂的活性高。合成反应的温度较低，在（230-270℃），操作压力较低（5-10MPa），广泛用于甲醇合成。

本设计中精馏工艺采用双效法三塔粗甲醇精馏工艺，与双塔精馏相比三塔精馏可以提高甲醇的质量和收率，并且可以降低蒸汽消耗。本设计中计算了甲醇生产过程中的合成工段和精馏工段，对其进行了物料衡算和热量衡算，并对甲醇水冷器进行了设备选型计算。在设计过程中绘制了合成和精馏工段的设备一览表和物料流程图，并绘制了合成工段的P I D图、设备布置图和管道布置图。 关键词：甲醇 I.C.I低压法 双效法三塔粗甲醇精

内蒙古工业大学本科毕业设计说明书

摘要

（

目前生产甲醇的主要原料是煤和天然气，甲醇的生产工艺过程分为合成气（氢和一氧化碳)的制造、甲醇的合成和精制3部分。用煤和焦炭制甲醇的工艺路线包括燃料的气化、气体的脱硫、变换、脱碳及甲醇合成与精制。本文设计了甲醇的合成和精馏工艺，设计中采用低压法中的I.C.I法合成甲醇，采用双效法三塔粗甲醇精馏工艺来对粗甲醇进行精馏。

低压甲醇合成工艺流程是指采用低温、低压和高活性铜基催化剂，在5MPa左右压力下，由合成气合成甲醇的工艺流程。本设计采用ICI法合成甲醇，催化剂为铜基催化剂，其活性组分是Cu和ZnO，该催化剂的活性高。合成反应的温度较低，在（230-270℃），操作压力较低（5-10MPa），广泛用于甲醇合成。

本设计中精馏工艺采用双效法三塔粗甲醇精馏工艺，与双塔精馏相比三塔精馏可以提高甲醇的质量和收率，并且可以降低蒸汽消耗。本设计中计算了甲醇生产过程中的合成工段和精馏工段，对其进行了物料衡算和热量衡算，并对甲醇水冷器进行了设备选型计算。在设计过程中绘制了合成和精馏工段的设备一览表和物料流程图，并绘制了合成工段的P I D图、设备布置图和管道布置图。 关键词：甲醇 I.C.I低压法 双效法三塔粗甲醇精

XXXX本科毕业设计 题 目 年产10万吨甲醇合成工段的工艺设计 学 生 XXXX 指导教师 XXXX讲师 年 级 2010级 专 业 XXXX 系 部 化学系

XXXX化学系 2012年6月

郑重声明

本人的毕业设计是在指导教师XXXX的指导下独立撰写并完成的。如有剽窃、抄袭、造假等违反学术道德、学术规范和侵权行为，本人愿意承担由此产生的各种后果，直至法律责任，并愿意通过网络接受公众的监督。特此郑重声明。

毕业设计作者：

年 月 日

摘 要 甲醇作为及其重要的有机化工原料，是碳一化学工业的基础产品，在国民经济中占有重要地位。

近年来，随着工业生产甲醇的开发，特别是甲醇燃料的推广应用，甲醇的需求大幅度上升。该设计的主要内容是对甲醇合成工段进行进行物料衡算、热量衡算和设备计算。该设计本着符合国情、经济、环保的原则，采用焦炉煤气为原料，运用Lurgi工艺合成法，来合成甲醇的，并对主要的设备合成塔进行工艺计算和选型。此外做出了带控制点的工艺流程图和合成塔设备图。

关键词 甲醇 合

1综述

1.1甲醇生产的发展

1.1.1国外甲醇生产的发展

甲醇是醇类中最简单的一元醇。1661年英国化学家R.波义耳首先在木材干馏后的液体产物中发现甲醇，故甲醇俗称木精、木醇。在自然界只有某些树叶或果实中含有少量的游离态甲醇，绝大多数以酯或醚的形式存在。1857年法国的M·贝特洛在实验室用一氯甲烷在碱性溶液中水解也制得了甲醇。

1923年德国BASF公司首先用合成气在高压下实现了甲醇的工业化生产，直到1965年，这种高压法工艺是合成甲醇的唯一方法。1966年英国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ICI工艺、Lurgi工艺和三菱瓦斯化学公司(MCC)工艺[1]。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/(CO＋CO2)比的原料气，在价格上能够与天然气原料竞争[2]。

合成工段岗位练兵题库

合成岗位(适用于合成总控与合成现场人员)

1.合成工段的主要任务是什么？

答：合成工段是将低温甲醇洗工段来的含H2、CO、CO2的原料气（5.3MPa、40℃）,在一定压力（5.3 MPa）、温度（220~260℃）、铜基触媒作用下，合成粗甲醇，并利用其反应热副产2.5 MPa蒸汽。 2.合成甲醇的主要反应式及影响因素？

答：（1）CO+2H2 ←→CH3OH+Q

（2）CO2+3H2 ←→CH3OH+H2O+Q

影响因素：操作温度、操作压力、催化剂性能、空速、原料气的氢碳比。 3.合成反应的特点：

答：（1）体积缩小的反应；（2）放热反应；（3）可逆反应；（4）气、固相催化反应；（5）伴有多种副反应发生。 4.合成工段的主要控制点有那些？

答：（1）合成塔进出口温度 （2）汽包液位 （3）汽包压力 （4）分离器出口温度 （5）分离器液位 （6）系统压力 （7）原料气的氢碳比 （8）膨胀槽的压力 （9）弛放气压力 （10）合成塔触媒层温度。 5.甲醇循环气压缩机的作用是什么？

答：合成塔内是体积缩小的反应，加上甲醇的冷凝分离和系统阻力，反应后的压力要下降。为了保证系统压力稳定不变，除了补充新鲜气外，还要利用甲醇循环气压

? 一、设计题目：年产（8+n）万吨合成氨工艺设计（工艺1班，n为学号最后1位数字，分精制、变换、合成等工段）

? ?

二、设计条件（变换工段）： 1、原料（半水煤气）规格：

组成 H2 N2 CO CO2 CH4 O2 Σ V%（干） 38.0 22.0 30.0 8.3 1.5 0.2 100.0 半水煤气入系统（入饱和塔）温度为：50℃

? 2、产品规格

? 出变换工序气体中CO≤3.5%（干）；变换气出系统温度35℃ ? 3、生产方式：加压变换

? 半水煤气进系统压力：0.8MPa；系统压差0.05MPa ? 4、地区条件：家乡所在地 ? 5、催化剂型号：型号自选

? 6、其他条件：外加蒸汽1.0MPa饱和或过热蒸汽（过热温度为300℃） ? 7、年生产日：330天

二．吸收塔和解析塔的物料衡算和热量衡算

通过Aspen plus运行可知：

2.1物料衡算 物质 A B C D G H I MoleFlow 2853.62 1763.50665 kmol/hr MassFlow 54965.8191 35326.1545

? 一、设计题目：年产（8+n）万吨合成氨工艺设计（工艺1班，n为学号最后1位数字，分精制、变换、合成等工段）

? ?

二、设计条件（变换工段）： 1、原料（半水煤气）规格：

组成 H2 N2 CO CO2 CH4 O2 Σ V%（干） 38.0 22.0 30.0 8.3 1.5 0.2 100.0 半水煤气入系统（入饱和塔）温度为：50℃

? 2、产品规格

? 出变换工序气体中CO≤3.5%（干）；变换气出系统温度35℃ ? 3、生产方式：加压变换

? 半水煤气进系统压力：0.8MPa；系统压差0.05MPa ? 4、地区条件：家乡所在地 ? 5、催化剂型号：型号自选

? 6、其他条件：外加蒸汽1.0MPa饱和或过热蒸汽（过热温度为300℃） ? 7、年生产日：330天

二．吸收塔和解析塔的物料衡算和热量衡算

通过Aspen plus运行可知：

2.1物料衡算 物质 A B C D G H I MoleFlow 2853.62 1763.50665 kmol/hr MassFlow 54965.8191 35326.1545

? 一、设计题目：年产（8+n）万吨合成氨工艺设计（工艺1班，n为学号最后1位数字，分精制、变换、合成等工段）

? ?

二、设计条件（变换工段）： 1、原料（半水煤气）规格：

组成 H2 N2 CO CO2 CH4 O2 Σ V%（干） 38.0 22.0 30.0 8.3 1.5 0.2 100.0 半水煤气入系统（入饱和塔）温度为：50℃

? 2、产品规格

? 出变换工序气体中CO≤3.5%（干）；变换气出系统温度35℃ ? 3、生产方式：加压变换

? 半水煤气进系统压力：0.8MPa；系统压差0.05MPa ? 4、地区条件：家乡所在地 ? 5、催化剂型号：型号自选

? 6、其他条件：外加蒸汽1.0MPa饱和或过热蒸汽（过热温度为300℃） ? 7、年生产日：330天

二．吸收塔和解析塔的物料衡算和热量衡算

通过Aspen plus运行可知：

2.1物料衡算 物质 A B C D G H I MoleFlow 2853.62 1763.50665 kmol/hr MassFlow 54965.8191 35326.1545

毕业设计（论文）任务书

设计（论文）题目：年产 万吨丙烯腈工艺设计

学生：

1． 设计（论文）的主要任务及目标

对年产 万吨丙烯腈工艺设计，主要包括生产的工艺流程设计，工艺计算，设备的设计与选型，环境保护，工业卫生与劳动安全。绘制生产工艺流程图和主要设备结构图。

产品纯度：99%

生产天数：330天／年

方程式为：通过查阅文献自己确定

反应原料：通过查阅文献自己确定

物料配比为：通过查阅文献自己确定

2. 设计（论文）的基本要求和内容

主要内容

（1） 说明部分：文献评述及装置概况；工艺参数，经济指标及产品规格。

（2） 计算部分：工艺计算（物料衡算、能量衡算、主要设备计算）

（3） 绘图部分：带控制点工艺流程图、主要设备工艺条件图

基本要求

（1） 熟练查阅与课题有关资料

（2） 能在老师的指导下，综合运用所学知识和自学知识确立设计方案；

（3） 能按时完成设计任务；

（4） 能独立撰写设计说明书，要求语言流畅、逻辑性强、观点正确。；

（5） 能独立绘制设计图纸。

3．主要参考文献

（1）杨祖荣，化工原理，化学工业出版社；

（2）徐秀娟，化工制图，北京理工大学出版社；

（3）时钧、汪家鼎、余国琮、陈敏恒，化学工程手册（上、下），化学工业出版社。

（4）中国石化集团上海工程有限公

? 一、设计题目：年产（8+n）万吨合成氨工艺设计（工艺1班，n为学号最后1位数字，分精制、变换、合成等工段）

? ?

二、设计条件（变换工段）： 1、原料（半水煤气）规格：

组成 H2 N2 CO CO2 CH4 O2 Σ V%（干） 38.0 22.0 30.0 8.3 1.5 0.2 100.0 半水煤气入系统（入饱和塔）温度为：50℃

? 2、产品规格

? 出变换工序气体中CO≤3.5%（干）；变换气出系统温度35℃ ? 3、生产方式：加压变换

? 半水煤气进系统压力：0.8MPa；系统压差0.05MPa ? 4、地区条件：家乡所在地 ? 5、催化剂型号：型号自选

? 6、其他条件：外加蒸汽1.0MPa饱和或过热蒸汽（过热温度为300℃） ? 7、年生产日：330天

二．吸收塔和解析塔的物料衡算和热量衡算

通过Aspen plus运行可知：

2.1物料衡算 物质 A B C D G H I MoleFlow 2853.62 1763.50665 kmol/hr MassFlow 54965.8191 35326.1545