5000t/a甲醇合成工段工艺设计
摘要 在查阅大量文献资料后，完成了年产5000吨甲醇合成工段工艺设计。
针对本设计采用联醇工艺合成甲醇，对全工段的物料和能量进行了衡算，设计计算了主体设备-并流三套管甲醇合成塔。分析了以煤为原料合成甲醇的可行性和经济性，对合成甲醇工艺流程选择、整个工段的经济核算、厂房布臵、环境安全等方面进行了阐述。
关键词 甲醇合成；工艺设计；物料衡算；能量衡算；合成塔
Synthesis Technology Design for Synthetic methanol of 5000t/a
Abstract On the basis of reading a large amount of literature, the technology
design for producing methanol of 5000t/a has carried out in this paper. In allusion to the combination methanol system of methanol synthesis used in this paper, not only the material balance and the energy balance of the whole synthesis section are calculated, but also the main furnace equipment –three tube reactor of methanol synthesis are calculated. This paper analyzed the feasibility and economic significance, the methanol synthesizing process route is through gasification of coal, of which the main raw material is coal. Besides, the choice of technical process and economic accounting for all the synthesis section, layout, safety of environment and some other projects are discussed.
Keywords methanol synthesis; technology design; material balance; energy balance; reactor
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1 绪 论
1.1 甲醇合成的现状及趋势[1][2]
甲醇是一种用途广泛的基本有机化工产品，在化工、医药、轻纺、国防等许多工业部门有着重要用途。在化工生产中，甲醇主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺、甲基叔丁基醚 、硫酸二甲酯、对苯二甲酸二甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯等一系列有机产品。此外，甲醇还可作为清洁燃料代替汽油或与汽油掺混使用，以甲醇为原料的燃料电池即将投入商业运行，用甲醇制取微生物蛋白作为饲料乃至食品添加剂也有着巨大的市场潜力。
当前, 我国化工企业经过入世后的冲击, 已经呈现以下发展趋势:生产规模合理化、产品结构多元化、联合生产普遍化、过程控制集成化、节能降耗经常化、综合效益最优化。作为我国基础化学工业之一的氮肥企业, 自20世纪80年代中期以来，通过新建大型氮肥装臵, 中型氮肥厂节能技术改造和小氮肥品种结构调整等工作, 2000年, 氮肥产量已在1985年的基础上翻了一番, 居世界第一。但与发达国家相比, 我国氮肥工业还存在规模偏小、装备落后、产品单一、效益较差等许多问题。例如, 我国中型氮肥厂的吨氨平均能耗为61GJ / tNH3 , 最低为51GJ/tNH3 ,与国外先进的煤气化制氨工艺相比(41.03GJ/tNH3 ) 存在较大差距。为适应这种发展趋势, 走结构调整、产品多元化的道路势在必行。
合成氨联产甲醇, 可以很好地拉长产业链。在世界基础有机化工原料中, 甲醇消费量仅次于乙烯、丙烯和苯, 是一种很重要的大宗化
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工产品。甲醇作为有机化工原料主要用来生产甲醛等有机化工产品。另一方面作为燃料及其添加剂, 甲醇是性能优良的能源和车用燃料, 其与异丁烯反应得到MTBE , 它是高辛烷值无铅汽油添加剂, 亦可用作溶剂。自1973年, 第1套生产能力为100 kt/ a 装臵建成投产以来, MTBE已成为世界上仅次于甲醛的第二大甲醇消费大户。当前国内化肥供需总体平衡, 但平衡状况非常脆弱: 全国中小氮肥行业提供了氮肥供应总量的60 %以上, 而这些中小氮肥企业普遍以优质无烟块煤为原料, 采用落后的生产技术, 生产成本很高,由于目前煤价上涨, 使得这些企业经营状况目趋恶化, 同时国家对支农产品(化肥等) 进行限价, 取消化肥优惠电价, 使不少中小氮肥厂将难以生存。如何摆脱氮肥行业这种被动局面, 利用现有合成氨装臵联产甲醇则是很好的出路之一。合成氨联产甲醇可以达到投资省、建成投产快、原料消耗低、经济效益好之目的。走合成氨联产甲醇的道路可以促进资源优化配臵与结构调整, 是一条新技术、新工艺的创新路线。 1.2 甲醇生产简要流程示意图 1.2.1 原料气的制备 1.2.1.1 制N2
1.2.1.2 制H2——水煤气法
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1.2.2 甲醇合成简要流程示意图如下:
新鲜气 循环气 入塔气 醇后气 甲分
醇离 合 器
成 塔 粗甲醇 出塔气 冷凝器 贮 罐
图1.1 甲醇合成简要流程示意图
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