20万吨甲醇装置工艺简介解析

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年产20万吨煤制甲醇生产工艺毕业设计1煤制甲醇是一种常见的合成甲醇方法，利用煤炭作为原料，经过一系列的工艺过程转化为甲醇。

本文将对年产20万吨煤制甲醇生产工艺进行设计。

1.原料准备2.煤气化煤炭经过破碎和清洗后，进入煤气化炉进行煤气化反应。

煤气化反应是将煤炭在高温下与水蒸汽和空气进行反应，生成合成气（氢气和一氧化碳）。

为了提高反应效率，可以采用固定床煤气化工艺，其中煤炭通过喷吹的方式，使其与煤化反应剂充分接触，从而提高反应速率。

3.气体清洁合成气中存在着很多不纯物质，如硫化氢、氨和苯等，需要对其进行清洁处理。

可采用物理吸附和化学吸附的方法去除其中的硫化氢、氨和苯等有害物质，并保证合成气的纯度。

4.合成气净化经过清洁处理的合成气中，仍然含有少量的杂质，如水、二氧化碳和烃类。

这些杂质需要通过压力摩擦吸附和凝聚法进行移除，以获得高纯度的合成气。

5.合成反应经过净化后的合成气进入合成反应器进行甲醇的合成。

一般采用高压合成法，其中合成气与催化剂在高温高压的反应条件下进行反应，生成甲醇。

这一反应通常使用一种铜活性的催化剂，如Zn-Cu-Al催化剂，以提高甲醇的产率。

6.分离纯化合成反应产物中除了甲醇外，还含有大量的水和其他杂质。

这些杂质需要通过蒸馏和吸附等方法进行分离，以得到高纯度的甲醇产品。

其中，蒸馏是最常见的分离方法，通过不同组分的沸点差异将甲醇与其他组分进行分离。

7.废水处理在煤制甲醇的生产过程中，会产生大量的废水。

这些废水中含有甲醇和其他有机物、无机盐等，需要进行处理。

一般采用生物降解和化学方法对废水进行处理，使其达到环保排放标准。

8.能源回收在年产20万吨煤制甲醇生产工艺中，存在大量的热能和废气能。

这些能源可以通过采用余热回收和废气利用技术进行回收利用。

例如，可以利用高温废气进行锅炉燃烧，产生蒸汽，用于发电和煤制甲醇工艺中的能源需求。

综上所述，年产20万吨煤制甲醇生产工艺包括原料准备、煤气化、气体清洁、合成气净化、合成反应、分离纯化、废水处理和能源回收等环节。

目录1.1概述------------------------------------------------ 01.2市场分析------------------------------------------------------------- 11.2.1对世界甲醇供需现状的分析---------------------------------------- 1 1.2.2 我国甲醇发展预测----------------------------------------------- 2第二章工艺流程设计 ----------------------------------------- 52.1生产方法------------------------------------------------------------- 5 2.2 工艺流程化----------------------------------------------------------- 82.2.1反应工段-------------------------------------------------------- 82.2.2原料预处理----------------------------------------------------- 12 2.2.3产品后处理---------------------------------------------------- 12 2.2.4废物回收或处理------------------------------------------------ 13 2.2.5流程简述------------------------------------------------------ 22第三章设备平面布置图 -------------------------------------- 233.1设备布置概述-------------------------------------------------------- 233.1.1设备布置原则--------------------------------------------------- 233.1.2设备布置内容--------------------------------------------------- 243.1.3设备布置注意事项----------------------------------------------- 24 3.2主要设备一览表------------------------------------------------------ 26致谢----------------------------------------------------- 27 参考文献--------------------------------------------------- 28第一章总论1.1概述OH。

年产20万吨煤制甲醇工艺设计专业：精细化学品生产技术组别：第六组指导老师：目录4合成车间设计5非工艺专业要求6三废处理附表1甲醇合成厂的主要设备一览表附甲醇快速检测方法：附本产品（精甲醇）执行国家《GB338—92》标准，具体指标见下表1文献综述1.1 我国甲醇行业现状与发展建议1.1.1 甲醇发展状况⑴甲醇的性质纯甲醇为无色透明略带乙醇气味的易挥发液体，沸点65℃，熔点-97.8℃，和水相对密度0.7915(20/4℃)，甲醇能和水以任意比相溶，但不形成共沸物，能和多数常用的有机溶剂(乙醇、乙醚、丙酮、苯等)混溶，并形成恒沸点混合物，甲醇能和一些盐如CaCl2、MgCl2等形成结晶化合物，称为结晶醇如CaCl2·CH3OH、MgCl2·6CH3OH，和盐的结晶水合物类似，甲醇蒸气能和空气形成爆炸性混合物，爆炸极限6.0～36.5％（体积）。

甲醇燃烧时无烟，火焰呈蓝色。

甲醇具有脂肪族伯醇的一般性质,连有羟基的碳原子上的三个氢原子均可被一一氧化,或脱氢生成甲醛,再氧化成甲酸,甲酸氧化的最终产物是二氧化碳和水。

甲醇常密封保存在棕色瓶中置于较冷处。

⑵甲醇生产工艺的发展1.1.2甲醇市场状况自20XX年年初以来，我国甲醇市场受下游需求强力拉动，以及生产成本的提高，甲醇价格一直呈现一种稳步上扬走势。

甲醇市场价格最高涨幅超过100%，甲醇生产的利润相当丰厚，效益好的厂家每吨纯利超过了1000元/吨，因而甲醇生产厂家纷纷扩产和新建，使得我国甲醇的产能急剧增加。

目前在建或拟建的大型甲醇项目主要有：中海石油化学有限公司在海南建设的年产180万吨甲醇项目，其中第一期工程为年产60万吨甲醇；山西焦化集团有限公司年产12万吨的甲醇技术改造项目；我国陕西榆林天然气化学工业公司在陕西榆林的30万吨/年甲醇装置，建成后，甲醇生产能力将增加到73万吨/年；香港建滔化工集团与重庆长寿合资建造的年产75万吨甲醇项目，重庆化医控股（集团）公司与日本三菱化工合资兴建的年产85万吨甲醇项目，届时重庆的甲醇总产量将达到200万吨，长寿化工园也将成为全国最大的天然气化工基地。

浅析年产20万吨煤制甲醇生产工艺初步设计以投资成本，生产成本，产品收率为依据，选择中压法为生产甲醇的工艺，用CO和H2在加热压力下，在催化剂作用下合成甲醇，其主要反应式为：CO+ H2→CH3OH经过净化的原料气，经预热加压，于5 Mpa、220 ℃下，从上到下进入Lurgi 反应器，在铜基催化剂的作用下发生反应，出口温度为250 ℃左右，甲醇7%左右，因此，原料气必须循环。

甲醇的合成是可逆放热反应，为使反应达到较高的转化率，应迅速移走反应热，本设计采用Lurgi管壳式反应器，管程走反应气，壳程走4MPa的沸腾水。

一、甲醇合成塔的选择甲醇合成反应器实际是甲醇合成系统中最重要的设备。

从操作结构，材料及维修等方面考虑。

借鉴大型甲醇合成企业的经验，（大型装置不宜选用激冷式和冷管式），设计选用固定管板列管合成塔。

二、甲醇合成工艺流程来自脱碳装置的新鲜气（40℃，3.4MPa）与循环气一起经甲醇合成气压缩机（C7001）压缩至5.14MPa后，经过入塔气预热器（E7001）加热到225℃，进入甲醇合成塔（R7001）内，甲醇合成气在催化剂作用下发生如下反应：CO + 2H2 = CH3OH + QCO2 + 3H2 = CH3OH + H2O + Q甲醇合成塔（R7001）为列管式等温反应器，管内装有XNC-98型甲醇合成催化剂，管外为沸腾锅炉水。

反应放出大量的热，通过列管管壁传给锅炉水，产生大量中压蒸汽（3.9MPa 饱和蒸汽），减压后送至蒸汽管网。

副产蒸汽确保了甲醇合成塔内反应趋于恒定，且反应温度也可通过副产蒸汽的压力来调节。

甲醇合成的工艺流程甲醇合成塔（R7001）出来的合成气（255℃，4.9MPa），经入塔气预热器（E7001），甲醇水冷器（E7002A，B），进入甲醇分离器（V7002），粗甲醇在此被分离。

分离出的粗甲醇进入甲醇膨胀槽（V7003），被减压至0.4MPa后送至精馏装置。

甲醇分离器（V7002）分离出的混合气与新鲜气按一定比例混合后升压送至甲醇合成塔（R7001）继续进行合成反应。

20万吨/年甲醇的生产技术01生产工艺路线选择1）原料来源生产甲醇的原料为合成气，是指主要成分为H2和CO的气体混合物主要有以下三种制取方式1、天然气制甲醇天然气是制造甲醇的主要原料。

天然气的主要成分是甲烷，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最广泛。

但是由于天然气大多作为民用燃料，且资源量越来越少，政府已经在07年出台相关规定禁止使用以天燃气为原料生产甲醇。

2、煤、焦炭制甲醇煤与焦炭是制造甲醇粗原料的主要固体燃料。

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。

用蒸汽与氧气对煤、焦炭进行气化，气化所得可燃性气体即为制造甲醇的初始原料气。

3、油制甲醇油制甲醇主要包括石脑油和重油。

，石石脑油生产甲醇原料气的主要方法是加压蒸汽转化法；以重油为原料制取甲醇原料气有部分氧化法与高温裂解法两种途径。

由于近年来石油消费的不断增长，油供应日趋紧张，石油价格不断上涨，采用石油产品生产大宗化工产品面临着原料枯竭、成本上涨等矛盾。

综上，由于能源结构为缺油、少气、富煤，世界煤资源远远超过天然气和石油储量，随着科技进步，煤制气中的净化手段日益提高以及甲醇需求量的大幅度增加，煤将成为甲醇生产的主要原料。

因此，从长远角度分析，我组决定选用煤制甲醇原料气。

2）催化剂性能，安全丶环保分析，经济分析甲醇的生产方法介绍1、高压法用一氧化碳与氢在高温（340~420℃）高压（30.0~50.0MPa）下用锌-铬氧化物作催化剂合成甲醇。

2、低压法一氧化碳与氢气为原料在低压（5.0MPa）和275℃左右的温度下，采用铜基催化剂合成甲醇。

低压法成功的关键是采用了铜基催化剂，铜基催化剂比锌-铬催化剂活性好得多，是甲醇合成反应能在较低的压力和温度下进行。

3、中压法中压法合成甲醇的工艺流程中，操作压力范围为10.0~27.0MPa，温度为235~315℃。

在煤化工领域，煤制甲醇是一项重要的合成工艺。

本次毕业设计旨在对年产20万吨煤制甲醇合成工艺进行初步设计。

1.引言煤制甲醇是利用煤作为原料，采用合成气法在催化剂的作用下，通过甲醇合成反应反应制得甲醇的工艺。

甲醇是重要的化工原料和燃料，广泛应用于能源、化工、医药、农药和合成材料等领域。

煤制甲醇工艺具有资源广泛、可替代性强等特点，对于我国的能源结构调整和低碳经济发展具有重大意义。

2.工艺概述本次设计以年产20万吨煤制甲醇工艺为研究对象。

工艺主要包括煤气化、洗净和变换、合成甲醇以及甲醇精制和补热等几个步骤。

2.1煤气化煤气化是将煤转化为合成气（CO+H2）的过程。

在本工艺设计中，选用常压热力煤气化工艺，采用煤气化炉将煤转化为合成气。

煤气化炉为锅炉式，在高温下煤与氧气反应生成煤气。

2.2洗净和变换合成气中还含有一定量的杂质，需要通过洗净和变换净化处理。

洗净包括酸气（H2S、CO2）的吸收和除尘两个步骤，主要通过洗涤液对酸气和颗粒物进行吸收和分离。

变换则是通过反应将CO与H2进行适当的比例调整，通常采用水蒸气变换法。

2.3合成甲醇通过将洗净和变换后的合成气进入反应器，在催化剂的作用下进行甲醇合成反应。

本设计中选用Cu-Zn-Al催化剂，并采用固定床反应器进行反应。

在适宜的反应温度和压力下，合成气中的CO和H2与催化剂发生反应生成甲醇。

2.4甲醇精制和补热合成甲醇后，通过分离、蒸馏和精制等过程，将甲醇纯化得到符合质量标准的甲醇产品。

同时也需要对合成反应产生的热量进行回收利用，提高热能利用率。

3.工艺流程4.工艺经济分析进行工艺经济分析是评估该工艺可行性的关键环节。

通过对投资、生产能力、原料消耗和产品收益等方面的计算和估算，可以评估工艺的经济效益，为项目决策提供依据。

5.结论本次毕业设计对年产20万吨煤制甲醇合成工艺进行了初步设计，从工艺概述、工艺流程和工艺经济分析等方面对该工艺进行了详细的研究。

煤制甲醇工艺的应用有助于推动我国能源结构调整和低碳经济发展，具有重要的实际意义。

1 总论1.1 概述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。

长期以来，甲醇都是被作为农药，医药，染料等行业的工业原料，但随着科技的进步和发展，甲醇将被使用于越来越多的领域。

1. 生产的发展1）世界甲醇工业的发展总体上说，世界甲醇工业从90年代开始经历了1991-1998的供需平衡，1998-1999的供大于求，从2000年初至今的供求基本平衡三个基本阶段。

[1]据Nexant Chen Systems公司的最新统计，全球2004年甲醇生产能力为4226.5万t/a[2]以下是最近几年的甲醇需求统计。

全球主要地区甲醇消费构成2001年2002年2003年2004年按用途分甲醛940(31) 970(32) 1010(32) 1050(33) MTBE 830(28) 810(26) 780(25) 760(22)(其中美国）470(16) 430(14) 340(11) 270(8)醋酸270(9) 290(9) 300(10) 310(10) MMA 90(3) 90(3) 100(3) 100(3)其他880(29) 900(29) 930(30) 970(30)需求合计3020（100) 3060(100) 3100(100) 3180(100)按地区分亚洲920(30) 940(31) 990(32) 1040(33)北美1000(33) 1000(33) 980(31) 970(31)西欧630(21) 640(21) 650(21) 670(21)其他470(16) 480(16) 490(16) 500(16)需求合计3020(100) 3060(100) 3110(100) 3180(100) 从上表可以看出，到2004年为止，甲醇仍主要用于制造甲醛和MTBE。

用于制造甲醛的甲醇用量随年份成增长趋势，而MTBE 的需求量则逐年降低。

亚洲需求量增长比较迅速，和此相反，北美地区需求则在减少。

平顶山工业职业技术学院2015 届毕业设计说明书年产20万吨煤制甲醇生产工艺设计系、部：材料与化学工程系学生姓名：徐钰莹指导教师：职称：教授专业：化学工程与工艺班级：化专2012班完成时间：2015年月摘要甲醇是一种极重要的有机化工原料，也是一种燃料，是碳化学的基础产品，在国民经济中占有十分重要的地位。

近年来，随着甲醇下属产品的开发，特别是甲醇燃料的推广应用，甲醇的需求大幅度上升。

为了满足经济发展对甲醇的需求，开展了此20万t/a的甲醇项目。

设计的主要内容是进行工艺论证，物料衡算和热量衡算等。

本设计本着符合国情、技术先进和易得、经济、环保的原则，采用煤炭为原料；利用GSP 气化工艺造气；NHD净化工艺净化合成气体；低压下利用列管均温合成塔合成甲醇；三塔精馏工艺精制甲醇；此外严格控制三废的排放，充分利用废热，降低能耗，保证人员安全与卫生。

关键词：甲醇合成；气体精馏；工艺流程ABSTRACTMethanol is a kind of very important organic chemical raw materials, is also a kind of fuel, is a chemical carbon based products, in the national economy occupies very important position. In recent years, with the development of methanol subordinate products, especially the popularization and application of the methanol fuel, methanol demand increases. In order to meet the needs of economic development, methanol, carried out the 200000 t/a of methanol project. The design of the main content is process demonstration, and the material balance calculations and heat balance calculations, etc. This design with the situation of China, with advanced technology and are easy, economy, environment protection principle, the coal for raw materials; Use of GSP gasification process the gasification; NHD purification process synthesis gas purification; Low voltage of mean temperature tube synthesis tower methanol synthesis; Three tower distillation process refined methanol; In addition to strictly control the "three wastes" emissions, make full use of waste heat, reduce the energy consumption and ensure safety and health personnel.Keywords：methanol synthesis；gas distillation；process flow目录1概论 (6)1.1概述 (6)1.2设计的目的和意义 (7)1.3设计依据 (7)1.4设计的指导思想 (8)1.5原料煤的规格 (8)2工艺论证 (9)2.1煤气化路线的选择 (9)2.2净化工艺方案的选择 (11)2.3合成甲醇工艺选择 (12)2.4甲醇精馏 (14)3工艺流程 (18)3.1 GSP气化工艺流程 (18)3.2净化装置工艺流程 (19)3.3甲醇合成工艺流程 (25)3.4甲醇精馏工艺流程 (26)3.5氨吸收制冷流程 (27)4工艺计算 (29)4.1物料衡算 (29)4.2能量衡算 (35)5主要设备的工艺计算及选型 (41)5.1甲醇合成塔的设计 (41)5.2水冷器的工艺设计 (43)5.3循环压缩机的选型 (46)5.4甲醇合成厂的主要设备一览表 (46)6三废处理 (47)6.1甲醇生产对环境的污染 (47)6.2 处理方法 (47)设计结果评价 (48)参考文献 (49)致谢 (50)1 总论1.1 概述1.1.1 甲醇性质甲醇俗称木醇、木精，英文名为methanol，分子式CHOH。

产20万吨煤制甲醇工艺年产20万吨煤制甲醇工艺设计专业：精细化学品生产技术组别：第六组指导老师：目录1文献综述 (3)1.1我国甲醇行业现状与发展建议 (3)1.1.1 甲醇发展状况 (3)1.1.2甲醇市场状况 (3)1.1.3甲醇发展方向 (4)1.1.4 甲醇行业的发展建议 (4)1.2甲醇生产方法简介 (5)1.2.1煤、焦炭制甲醇的生产方法简述 (5)1.2.2本设计工艺流程 (18)2煤制甲醇生产工艺流程 (19)2.1煤气化制粗原料气 (19)2.1.1 煤气化基本原理 (19)2.1.2 灰熔聚流化床煤气化技术概述 (19)2.1.3 ICC灰熔聚流化床煤气化工艺 (20)2.2粗原料气栲胶法脱硫 (22)2.2.1栲胶法脱硫工艺原理 (22)2.2.2粗原料气栲胶脱硫工艺流程 (22)2.3原料气变换 (23)2.3.1 一氧化碳变换的原理 (23)2.3.2 加压全低变换工艺流程 (24)2.4变换气栲胶法脱硫 (25)2.4.1 变换气脱硫原因 (25)2.4.2 变换气栲胶脱硫工艺流程 (25)2.5变换气碳酸丙烯酯法脱碳 (25)2.5.1 碳酸丙烯酯法脱碳原理 (25)2.5.2 碳酸丙烯酯法脱碳工艺流程 (25)2.6合成气（变换气）压缩 (26)2.7合成气合成甲醇 (26)2.7.1 合成甲醇反应原理 (26)2.7.2鲁奇（Lurgi）低中压发合成甲醇工艺流程 (27)2.7.3鲁奇（Lurgi）管壳型甲醇合成塔 (29)2.8粗甲醇精馏 (30)2.8.1精馏原理 (30)2.8.2 加压蒸馏的目的及双效法定义 (30)2.8.3 双效法三塔粗甲醇精馏工艺流程 (31)2.8.4 双效法三塔粗甲醇精馏工艺流程特点 (32)2.9工艺流程总结 (32)附表1甲醇合成厂的主要设备一览表附甲醇快速检测方法：附本产品（精甲醇）执行国家《GB338—92》标准，具体指标见下表1文献综述1.1 我国甲醇行业现状与发展建议1.1.1 甲醇发展状况⑴甲醇的性质纯甲醇为无色透明略带乙醇气味的易挥发液体，沸点65℃，熔点-97.8℃，和水相对密度0.7915(20/4℃)，甲醇能和水以任意比相溶，但不形成共沸物，能和多数常用的有机溶剂(乙醇、乙醚、丙酮、苯等)混溶，并形成恒沸点混合物，甲醇能和一些盐如CaCl2、MgCl2等形成结晶化合物，称为结晶醇如CaCl2·CH3OH、MgCl2·6CH3OH，和盐的结晶水合物类似，甲醇蒸气能和空气形成爆炸性混合物，爆炸极限6.0～36.5％（体积）。