年产60万吨煤制甲醇-毕业设计论文

某60万吨/年煤制甲醇工程安全性分析（公用工程）摘要：本文以煤制甲醇工程中公用工程为研究对象，在对国内外安全标准化及其他安全管理的相关理论研究的基础上，综合运用安全系统工程及评价技术对泛海煤制甲醇公司公用工程的安全性进行分析评价，主要内容包括：煤制甲醇工程工艺流程；采用系统安全分析方法进行煤制甲醇过程中公用工程部分的安全分析评价；煤制甲醇工程中公用工程部分的危险有害因素辨识及安全对策措施与建议。

通过分析评价，本文倡导在建设安全系统工作方面做到全员参与风险控制，科学的运用现代安全科学技术将工业生产中的危害事故数量削弱到最低程度，在提高企业效益的同时降低危险发生概率。

关键词：甲醇工程，公用工程，分析评价，安全对策目录1绪论 (1)1.1安全评价概述 (1)1.2项目概况 (2)1.3煤制甲醇工艺流程 (3)1.3.1煤制甲醇工艺原理及流程 (3)1.3.2煤制甲醇工艺流程设计 (4)1.4主要评价内容 (5)2危险有害因素辨识 (5)2.1辨识方法介绍 (5)2.2辨识结果及分析 (5)2.2.1变配电系统危险、有害因素分析 (5)2.2.2给排水系统危险、有害因素分析 (6)2.2.3空压系统危险、有害因素分析 (6)3危险性评价 (7)3.1评价单元划分 (7)3.2评价方法介绍 (7)3.3评价过程 (8)3.3.1变配电单元故障假设分析评价 (8)3.3.2空压站单元安全检查表分析评价 (10)4安全对策措施 (17)4.1变配电系统安全对策措施 (17)4.2给排水系统安全对策措施 (18)4.3空压系统安全对策措施 (18)4.4安全管理措施 (18)5总结 (19)参考文献 (20)1绪论目前,我国的工业正以前所未有的速度向横向和纵向两个方向快速发展，不少过去是空白的生产领域正在不断地被填补，大批新产品、新工艺、新设备不断涌现。

由于其中不少新建、改建、扩建的工业生产处于火灾、爆炸、有毒的危险环境中，故安全生产问题正面临新的挑战。

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 概述 (3)1.1甲醇制乙烯的研究和生产概况 (3)1.1.1 MTP工艺 (3)1.1.2 MTO及DMTO工艺 (4)1.2 甲醇制低碳烯烃的原理 (6)1.2.1 主要化学反应和反应动力学 (6)1.2.2 氧内盐机理 (7)1.2.3 碳烯离子机理 (7)1.2.4 串联型机理 (7)1.2.5 平行型机理 (8)1.3设计任务 (8)1.3.1 设计要求 (8)1.3.2 设计内容 (9)1.4过程模拟计算简介 (9)1.4.1 Aspen Plus 模拟软件 (9)1.4.2 Aspen Plus软件的使用 (11)2 工艺流程设计 (13)2.1工艺流程设计概述 (13)2.2 反应器 (14)2.2.1 甲醇转化为烯烃的反应特征 (14)2.2.2 反应器及反应条件的选择 (15)2.2.3物料衡算 (16)2.2.4 反应器及再生器尺寸设计一览表 (17)2.3 换热器 (18)2.3.1 冷、热物流热状况及换热要求 (18)2.3.2换热器模拟计算结果 (19)2.3.3 换热器E0101设计尺寸一览表 (20)2.4 精馏塔 (21)2.4.1 精馏塔设计概述 (21)2.4.2 精馏塔简捷模拟计算 (22)2.4.3 精馏塔严格模拟计算 (25)2.4.4 T0201精馏塔设计参数及尺寸一览表 (30)2.4.5精馏塔模拟计算结果汇总 (30)3 工艺模拟计算结果 (32)3.1物料及能量衡算一览表 (32)3.2 产品产量及纯度 (38)4 环境保护及安全防护 (39)4.1 安全防护措施及意义 (39)4.2 环境保护措施及意义 (39)5 总结 (41)参考文献 (42)致谢 ........................................................................................................................ 错误!未定义书签。

1甲醇的发展概况甲醇最早由木材和木质素干馏制的，俗称木醇。

1661年，德国的Robert Boyle 发现焦木醇中含有一种“中性物质”，称其为木醇（Wood Alcohol）。

木材在长时间加热炭化过程中，产生可凝和不可凝的挥发性物质，被称为焦木酸的可凝性液体中含有甲醇、乙酸和焦油。

除去焦油的焦木酸可通过精馏分离出天然甲醇和乙酸，是生产甲醇的最古老方法。

美国于20世纪70年代初才完全摒弃这一过程。

1934年，Damds和Peligt从焦木酸中分离出甲醇，并测定了甲醇的分子量。

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工产品。

作为有机化工原料，用来生产各种有机化工产品。

虽然目前世界甲醇市场已供大于求，而且新建装置还将继续建成投产，但是根据专家对汽车代用能源的预测，甲醇是必不可少的替代品之一。

另外，甲醇下游产品的开发也会进一步促进甲醇工业的发展，因此，甲醇工业的发展前景还是比较乐观的。

1.1我国甲醇发展概况我国的甲醇工业始于20 世纪 50 年代，曾利用前苏联技术在兰州、太原和吉林采用锌铬系催化剂建有高压法甲醇合成装置。

60 至 70 年代，上海化工厂先后自建了以焦炭和石脑油为原料的甲醇合成装置，南京化学工业公司研究院研制了合成氨联醇用的中压铜基催化剂，推动了合成氨联产甲醇的工业发展。

我国甲醇装置的整体技术装备水平低，生产工艺落后。

发达国家以天然气合成甲醇的单位能耗一般低于30GJ/T，而我国生产能力较大的甲醇装置能耗多在40-50GJ/ ，小装置由于采用国外已淘汰的高压法，单位能耗大多在60GJ/T左右。

显然，满足燃料甲醇大宗化、低成本生产的需要，采用先进工艺、建设（超）大型化装置是唯一出路。

目前国内甲醇装置规模普遍较小，且多采用煤头路线，以煤为原料的比例大，单位产能投资高。

我国大部分甲醇生产以煤为原料，气化装置规模有限和占地面积大的先天缺陷，且催化剂使用落后，技术没有较大创新，生产工艺落后。

摘要本设计是年产60万吨煤制甲醇项目一氧化碳变换工段的初步设计。

它的主要任务是调整C/H比，以满足后续的合成需求。

本设计以非饱和塔型全低温耐硫不完全变换为基础，采用钴钼系催化剂对来自煤直接气化的粗煤气进行CO变换。

设计的原则是技术先进、工艺成熟、经济合理、安全环保，在充分论证国内外各种先进生产方法、工艺流程和设备配置基础上，选用煤气化来的粗煤气进行CO变换，设计的内容包括生产工艺设计论证、工艺计算、设备设计选型及流程图、平面布置图、设备图的绘制；此外，在设计中充分考虑环境保护和劳动安全等非工艺部分。

最后通过经济评估，本设计能够达到要求的经济效益。

关键词：煤制甲醇CO 变换碳氢比AbstractThis design is the annual output of 60 million tons of coal methanol carbon monoxide shift conversion section of the preliminary design. Its main task is to adjust the C / H ratio, the synthesis of the follow-up to meet demand. The design process for the work of all non-saturated low-temperature sulfur-tolerant tower is not completely transformed into discussion, the use of cobalt-molybdenum catalysts Gasification of coal directly from coal gas for CO conversion.Design principles are technologically advanced, mature technology, economical, safe environment, fully demonstrated at home and abroad in a variety of advanced production methods, process and device configuration based on the use of coal gasification to transform the crude gas to CO, the design includes production process design argument, process calculation, equipment selection and design of flow charts, floor plans, equipment, mapping; In addition, full consideration in the design of environmental protection and labor safety and other non-process part. Finally, economic evaluation, designed to meet the requirements of the economic benefits.Keywords: coal to methanol carbon monoxide transform ratio of carbon and hydrogen目录摘要 (I)Abstract .................................................................................................................................................... I I 第1章总论.. (1)1.1 概述 (1)1.1.1 煤制甲醇的可行性 (1)1.1.2设计的目的和意义 (1)1.1.3变换气的要求 (2)1.2 工艺比较 (3)1.2.1全低变工艺 (3)1.2.2 无饱和塔型变换工艺 (7)1.2.3 Shell粉煤气化制甲醇一氧化碳变换工艺 (9)1.2.4 变换兼COS水解工艺 (10)1.2.5 变换兼硫化物加氢工艺 (11)1.2.6小结 (12)1.3 设计范围、装置组成及建设规模 (12)1.3.1设计的范围 (12)1.3.2 生产装置组成 (13)1.3.3 建设规模 (13)第2章工艺详述 (14)2.1 一氧化碳变换系统流程 (14)2.2 一氧化碳变换系统影响因素 (15)2.2.1 压力 (15)2.2.2 温度 (16)2.2.3 水汽比 (16)2.2.4 空速 (17)2.2.5CO2的影响 (17)2.2.6副反应的影响 (17)2.2.7 入口温度 (18)2.2.8 催化剂活性 (18)2.2.9 煤气中CO的含量 (18)2.3 操作制度 (19)2.3.1 入口温度的控制 (19)2.3.2 床层温度的控制 (19)2.3.3 出口CO指标的控制 (19)2.3.4变换炉压差 (20)2.4一氧化碳变换系统中存在的问题 (20)第3章工艺计算 (21)3.1 原始数据 (21)3.2 变换炉工艺参数计算 (21)3.2.1 1#变换炉工艺参数计算 (21)3.2.2 2#变换炉工艺参数计算 (24)3.2.3 3#变换炉工艺参数计算 (26)3.3 物料衡算及热量衡算 (27)3.3.1 变换炉物料衡算及热量衡算 (27)3.3.2气体增湿器物料衡算及热量衡算 (30)3.3.3 废热锅炉物料衡算及热量衡算 (31)第4章主要设备的工艺计算和设备选型 (34)4.1 变换炉的工艺计算 (34)4.1.1 已知条件 (34)4.1.2 1#变换炉 (35)4.1.3 2#变换炉 (37)4.1.4 3#变换炉 (39)4.2废热锅炉的工艺计算 (42)4.2.1 筒体内径的计算 (42)4.2.2 传热系数的计算 (43)4.3 气体增湿器的确定 (47)4.4 开工加热器的确定 (47)4.5 原料气预热器的确定 (47)4.6 预变换炉的确定 (47)4.7 蒸汽预热器的确定 (47)4.8 甲烷化入口加热器 (48)4.9 CO变换工段设备一览表 (48)第5章车间布置说明 (50)5.1车间布置原则 (50)5.2 哈尔滨地区的自然条件 (50)5.2.1 气象条件 (51)5.2.2地震烈度 (51)5.3车间布置的方案 (52)5.3.1 厂房的平立面布置 (52)5.3.2车间辅助室和生活室的布置 (52)5.3.3 设备的布置方案 (52)第6章非工艺部分要求 (54)6.1公用工程 (54)6.1.1 土建 (54)6.1.2给排水及热力 (54)6.1.3 电力、电信系统 (55)6.1.4 自控仪表 (55)6.2 环境保护及安全卫生 (55)6.2.1三废处理 (55)6.2.2 安全生产 (56)6.3 节能 (57)结束语 (58)致谢 (59)参考文献 (60)第1章 总 论1.1 概述1.1.1 煤制甲醇的可行性甲醇的原料来源早期是木材。

【毕业设计】煤制甲醇合成工艺毕业设计.doc煤制甲醇是我国科技发展的重要领域之一，也是一个具有广泛应用前景的绿色化学工业。

本文旨在设计一种可行、经济、环保的煤制甲醇合成工艺。

一、煤制甲醇的主要产出原理煤制甲醇是通过合成气（CO+H2）反应生成甲醇得到的一种高附加值的产品。

煤制甲醇合成过程主要反应有三步：首先，将煤转化为气化气体，然后将气化气体中的CO和H2摆与催化剂（通常为铜锌催化剂）反应，生成甲醇，最后通过蒸馏、纯化等工艺流程得到高纯度的甲醇产品。

二、煤制甲醇合成工艺设计煤制甲醇合成工艺需要考虑的主要因素包括煤质、气化工艺、合成催化剂以及甲醇分离纯化过程。

本设计以山西煤炭资源丰富的地理优势为基础，结合当前已有的煤制甲醇产业示范工程，制定如下煤制甲醇合成工艺方案。

（一）煤气化工艺本设计选择采用固定床气化工艺，该工艺适合气化产率高、稳定性好的煤种，同时也能适应较高温度和高压力条件下的气化反应。

根据实际情况，建议选用一种在煤中含碳率较高、灰份较低的煤种。

（二）甲醇合成催化剂本设计选用铜锌催化剂，该催化剂具有高催化活性、选择性好、稳定性强等优点，在加氢条件下能够高效地将CO2和CO反应成甲醇。

（三）甲醇分离纯化甲醇合成反应产物含有杂质较多，需要进行分离和纯化。

本设计采用一种结构简单、操作灵活的精馏工艺流程，同时也可以考虑采用更加环保的膜分离技术。

1. 生产能力本设计生产能力为50万吨/年。

2. 生产成本选择山西省内的煤矿资源，估算煤气化成本为350元/吨。

估算甲醇合成成本为4700元/吨。

采用精馏或膜分离工艺，估算甲醇分离纯化成本为900元/吨。

3. 经济效益估算年销售收入为12.5亿元，年净利润为1.5亿元。

本设计采用固定床气化工艺，废气排放浓度相对较低，同时可在气化过程中回收CO2，降低二氧化碳排放量。

采用铜锌催化剂可以降低加氢反应中CO2的排放，同时也可以在甲醇分离纯化过程中采取更加环保的膜分离技术，综合来看该工艺的环保性较好。

《过程装备成套技术》课程设计煤制甲醇合成工段工艺流程及典型题目设备的设计组别第四组姓名学号院(系) 化学与化工学院专业过程装备与控制工程指导教师高勇日期2016年6月27日至2016年7月3日目录1甲醇的合成 (1)1.1甲醇合成的基本原理 (1)1.1.1甲醇合成反应步骤 (1)1.1.2合成甲醇的化学反应 (1)1.2甲醇合成催化剂的选用 (2)1.3铜基催化剂的中毒和寿命 (2)1.4甲醇合成的工艺条件 (2)1.4.1反应温度 (2)1.4.2压力 (2)1.4.3空速 (3)1.4.4气体组成 (3)1.5甲醇合成的工艺流程 (3)1.5.1甲醇合成的方法 (3)1.5.2本设计的合成工艺 (4)1.5.3甲醇合成塔的选择 (4)1.5.4甲醇合成工艺流程 (5)2列管式换热器设计及相关计算 (6)2.1设计任务及操作条件 (6)2.2方案简介 (6)2.3设计方案 (6)2.3.1．确定设计方案 (6)2.3.2确定物性数据 (7)2.3.3计算总传热系数 (7)2.3.4计算传热面积 (8)2.3.5工艺结构尺寸 (9)2.3.6换热器核算 (11)3参考文献 (17)1甲醇的合成1.1甲醇合成的基本原理1.1.1甲醇合成反应步骤对甲醇合成而言，无论是锌铬催化剂还是铜基催化剂，其多相（非匀相）催化过程按下列过程进行：a）扩散——气体自气相扩散到催化剂的界面；b）吸附——各种气体在催化剂的活性表面进行化学吸附，其中CO在Cu2+上吸附，H2在Zn2+上吸附并异裂；c）表面反应——化学吸附的反应物在活性表面上进行反应，生成产物；d）解析——反应产物脱附；e）扩散——反应产物气体自催化剂界面扩散到气相中去；以上五个过程中a、e（扩散）进行得最快，b（吸附）、d（解析）进行的速度较快，而过程c（表面反应）分子在催化剂活性界面的反应速度最慢，因此，整个反应过程取决于表面反应的进行速率［1］。

煤制甲醇合成工艺毕业设计方案煤制甲醇是一种将煤炭转化为甲醇的技术。

煤制甲醇工艺在能源转化和化学合成领域具有重要的应用价值。

本文将介绍一种煤制甲醇的合成工艺，并设计了一个基于该工艺的毕业设计方案。

1.工艺概述煤制甲醇工艺的核心是将煤炭通过煤气化得到合成气，然后将合成气通过催化剂进行合成甲醇的反应。

整个工艺可以分为以下几个步骤：（1）煤气化：将煤炭在高温、高压下与氧气和蒸汽进行反应，生成合成气，合成气的主要成分是一氧化碳和氢气。

（2）气体净化：对合成气进行除尘、脱硫和脱氮等处理，降低气体中的杂质含量。

（3）催化合成：将净化后的合成气通过催化剂，进行合成甲醇的反应。

该反应需要在一定的温度和压力下进行，通常采用压力在10~30MPa，温度在200~300℃。

（4）甲醇分离：将合成反应生成的甲醇通过分离和纯化操作，获得高纯度的甲醇产品。

2.设计方案（1）设备选择：工艺流程中需要选择适当的设备进行煤气化、气体净化、催化合成和甲醇分离等操作。

针对不同的工艺条件和规模，可以选择合适的煤气化炉、净化器、合成反应器和分离塔等设备。

（2）催化剂选择：选择适合的催化剂进行甲醇合成反应。

常用的催化剂有铜、锌、锆等金属催化剂，可以考虑使用商业化的催化剂或者开发新的催化剂。

（3）能源消耗和废弃物处理：考虑工艺中的能源消耗和废弃物处理问题。

可以通过优化工艺条件、改善煤气化效率和净化效果等措施来减少能源消耗和废弃物排放。

（4）经济评估：根据工艺设计参数和市场价格，进行经济评估，包括投资成本、运营成本和预期收益等方面。

（5）安全考虑：在工艺设计中要注重安全性，包括压力、温度的控制，设备的安全性和停机维护等方面。

3.结论本文设计了一个基于煤气化和催化合成的煤制甲醇工艺的毕业设计方案。

该方案包括煤气化、气体净化、催化合成和甲醇分离等关键步骤。

通过设备选择、催化剂选择、能源消耗和废弃物处理、经济评估和安全考虑等方面的设计，可以实现高效、经济、安全的煤制甲醇生产。

毕业设计说明书专业：班级：姓名：年月日目录1 文献综述 (3)1.1 甲醇的基本性质 (3)1.2 甲醇工业发展状况 (3)1.2.1甲醇生产工艺的发展 (3)1.2.2 甲醇原料的发展 (4)1.3 甲醇应用状况 (4)1.4 甲醇市场状况 (5)1.5 甲醇发展方向 (5)1.6 甲醇行业的发展建议 (6)1.7 工业甲醇生产方法简述 (7)1.8 煤、焦炭制甲醇 (7)2 设计工艺流程及优化 (8)2.1 德士古水煤浆气化制甲醇工艺装置可行性分析 (8)2.1.1 三种典型气化工艺比较 (8)2.1.2 过程分析 (9)2.1.3 合成气净化 (9)2.1.4 低压甲醇合成与精馏 (10)2.2 工艺流程确定 (11)3 煤制甲醇气化工艺设计及计算 (12)3.1 工艺概述 (12)3.2 气化工艺 (12)3.2.1 原料煤的确定 (12)3.2.2 煤型评价 (13)3.2.3 制浆工艺简述 (14)3.2.4 水煤浆气化 (14)3.3 工艺操作条件 (15)3.4 工艺流程图（变换流程见工艺流程图变换部分） (16)4 二氧化碳脱除 (18)4.1 二氧化碳脱除目的 (18)4.2 加压水洗法流程简介(脱碳流程见工艺流程图脱碳部分) (19)5 甲醇合成 (20)5.1 合成甲醇反应原理 (20)5.1.1 甲醇合成反应步骤 (20)5.1.2 合成甲醇的化学反应 (20)5.2 合成甲醇对合成气的要求 (21)5.2.1合成气中的碳氢比 (21)5.2.2合成气中惰性气体含量 (21)5.2.3甲醇合成气的净化 (21)5.3 合成甲醇催化剂 (21)5.3.1 合成甲醇催化剂的作用 (21)5.3.2 铜基催化剂 (22)5.4 鲁奇（Lurgi）低中压发合成甲醇工艺流程 (22)5.5 鲁奇（Lurgi）管壳型甲醇合成塔 (22)5.6 甲醇合成热力学 (23)5.6.1 SHBWR 状态方程 (23)5.6.2混合物的参数计算 (25)5.6.3合成热效应 (28)5.7 甲醇合成的化学平衡 (30)5.7.1 平衡常数计算 (30)5.7.2 合成气用量比与平衡浓度 (32)5.7.3 合成气合成甲醇计算 (33)5.8 粗甲醇精馏工艺计算 (34)结论 (34)参考文献 (35)致谢 ........................................................................................................ 错误！未定义书签。

年产50万吨煤制甲醇生产的工艺设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

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