鲁奇低压法合成甲醇

课程设计任务书

设计（论文）题目： 鲁奇低压法合成甲醇

1．课程设计的主要内容及基本要求

设计说明书 根据设计题目，进行生产实际调研或查阅有关技术资料，在此基础上，通过分析研究，选定适宜的流程方案和设备类型，确定原则的工艺流程。同时，对选定的流程方案和设备类型进行简要论述。说明书内容：封面、目录、设计题目、概述与设计方案简介、工艺方案的选择与论证、工艺流程说明、专题论述、参考资料等。字数不小于8000字。

工艺流程图 将设计的工艺流程方案用带有控制点的工艺流程图表示出来，给出流程所需全部设备、标出物流方向及主要控制点。图幅2号。

设备平面或立面布置图 根据工艺流程图，选择部分设备（至少一个工段，且设备台数不少于10台），按《过程装备成套技术设计指南》的要求进行设备布置。图幅3号

2．指定查阅的主要参考文献及说明

过程装备成套技术设计指南》（兼用本课程设计指导书）、《过程装备成套技术》、 《化工单元过程及设备课程设计》

3．进度安排

教学内容 学时 地点 备注

查资料、说明书提纲、流程论证、工艺流程图 第一周 设计室

设备布置图、说明书整理、答辩。 第二周 设计室

中文摘要

主要介绍了甲醇生产的基本原理、工艺条件、工艺过程、主要设备和操作注意事项。内容包括：甲醇及其水溶液的性质；合成甲醇的工业发展概况；以天然气为原料制甲醇原料气；以固体燃料为原料制甲醇原料气；空气的液化分离；甲醇合成反应；粗甲醇的精馏。

关键词：甲醇合成；发展概况；流程

目 录

中文摘要 .......................................................... 2

前言 ................................................................................................................................................. 4

第一章 工艺流程论证 ............................................................................................................... 5

1.1甲醇的相关知识................................................................................................................ 5

1.2 原料选择 .......................................................................................................................... 5

1.2.1原料为天然气 .......................................................................................................... 5

1.2.2原料为石脑油 .......................................................................................................... 5

1.2.3原料为重渣油 .......................................................................................................... 6

1.3 工艺流程及说明............................................................................................................... 7

1.3.1 消耗定额（按生产每吨甲醇计） ......................................................................... 7

1.3.2 制法 ......................................................................................................................... 8

1.3.3 鲁奇低压法制甲醇的主要优点 ............................................................................. 8

第二章 典型机器设备选型与论证 ...................................................................................... 10

2.1 循环压缩机..................................................................................................................... 10

2.2 水冷凝器 ........................................................................................................................ 10

2.3 泵的选型 ........................................................................................................................ 11

第三章 总 结 ........................................................................................................................... 15

参 考 文 献 ............................................................................................................................... 16

前言

在这里采用的是以天然气为原料的鲁奇低压法合成甲醇。

天然气是制造甲醇的主要原料.天然气的主要组分是甲烷,还含有少量的其他烷烃、烯烃与氮气.以天然气生产甲醇原料气有蒸汽转化、催化部分氧化、非催化部分氧化等方法,其中蒸汽转化法应用得最广泛,它是在管式炉中常压或加压下进行的.由于反应吸热必须从外部供热以保持所要求的转化温度,一般是在管间燃烧某种燃料气来实现,转化用的蒸汽直接在装置上靠烟道气和转化气的热量制取.

由于天然气蒸汽转化法制的合成气中,氢过量而一氧化碳与二氧化碳量不足,工业上解决这个问题的方法一是采用添加二氧化碳的蒸汽转化法,以达到合适的配比,二氧化碳可以外部供应,也可以由转化炉烟道气中回收.另一种方法是以天然气为原料的二段转化法,即在第一段转化中进行天然气的蒸汽转化,只有约1／4的甲烷进行反应,第二段进行天然气的部分氧化,不仅所得合成气配比合适而且由于第二段反应温度提高到800℃以上,残留的甲烷量可以减少,增加了合成甲醇的有效气体组分.

天然气进入蒸汽转化炉前需进行净化处理清除有害杂质,要求净化后气体含硫量小于0.1mL/m3.转化后的气体经压缩去合成工段合成甲醇.

第一章 工艺流程论证

1.1甲醇的相关知识

甲醇是一种透明、无色、易燃、有毒的液体，略带酒精味。熔点－97.8度，沸点64.8度，闪点12.22度，自燃点47度，相对密度0.7915(20度/4度)，爆炸极限下限6%，上限36.5%，能与水、乙醇、乙醚、苯、丙酮和大多数有机溶剂相混溶。 它是重要有机化工原料和优质燃料。主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一。

甲醇亦可代替汽油作燃料使用。 甲醇是假酒的主要成分，过多食用会导致失明，甚至死亡！

1.2 原料选择

1.2.1原料为天然气

天然气的主要成分为甲烷CH4，通过裂解得到CO. CO2;天然气具有原料及燃料两种用途。在蒸汽炉内用水蒸汽将天然气裂解。CH4+2O2——CO2+2H2O、CH4+CO2——2CO+2H2、CH4+H2O——CO+3H2制得的气体进入下一工段需要压缩。进入下一工段合成甲醇时可以加二氧化碳，满足甲醇合成工序H,C比的要求。

1.2.2原料为石脑油

采用鲁奇裂解法用水蒸气将石脑油转化为富含CO及H2的气体。冷却后，这

种气体即用于合成。因为鲁奇裂解法能在较低的蒸汽/碳比率下操作，故该法制得的合成气体不用进一步处理。

1.2.3原料为重渣油

用重渣油制取甲醇。用水蒸气及氧气部分氧化法将重油气化。将气化中所生成的碳再同原料混合。

用甲醇洗涤法将原料气完全脱硫，甲醇随机用作脱除CO2的洗涤剂，为了将H2/CO调节到所要求的比例2：1将一部分脱硫气体进行变换，脱CO2，而后再返回到主气流中。由于制得的合成气已经处于合成甲醇所需要的压力，可省略合成气压缩。

20世纪60年代末期，德国的Lurgi公司建立了一套年产4000t的低压甲醇合成示范装置。在获取了必要的数据和经验后，公司建立了3套总产量超过30万吨的工业装置。Lurgi低压法甲醇合成工艺与I.C.I低压工艺的主要区别在于合成塔的设计。该工艺采用管壳型合成塔。催化剂装填在管内，反应热由管间的沸腾水移走，并复产中亚蒸汽。

下面介绍以减压渣油为原料的鲁奇低压法制甲醇的合成流程。该工艺是在6MPa压力下用部分氧化法造气，采用石脑油萃取法回收炭黑。脱硫后的气体一部分直接进入合成系统，另一部分则经过CO高温变换再脱除部分CO2后进入合成塔。合成的粗甲醇通过三塔精馏制得产品精甲醇。如图为合成工段流程。由脱碳工段来的高氢气体与循环气混合，进入循环机加压，再与脱硫后的气体混合，经换热器预热至225℃，进入管壳型甲醇合成塔的列管内，在铜基催化剂的作用下，于5MPa，240~260℃温度下进行甲醇合成反应。甲醇合成反应放出的热量很快被沸腾水带走。合成塔壳程的锅炉给水是自然循环的，这样通过控制沸腾水上的蒸汽压力，可以保持恒定的反应温度。反应后出塔气体与进塔气体进行换热后温度降至91.5℃，经锅炉给水换热器冷却到60℃，进入甲醇分离器，分离出来的气体大部分回到循环机人口，少部分排除。液体粗甲醇则送精馏工段。