年产10万吨甲醇初步设计——课程设计
绪论
1.1概述
1.1.1甲醇的意义及作用
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，但随着科技的进步与发展，甲醇将被应用于越来越多的领域。
1.1.2甲醇的生产工艺及发展
1.1.
2.1 生产的发展
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(3
2)
1050(3
3)
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(1
00)
3100(1
00)
3180(1
00)
按地区分
亚洲920(30
) 940(31
)
990(32
)
1040(3
3)
北美1000(3
3) 1000(3
3)
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(1
00)
3060(1
00)
3110(1
00)
3180(1
00)
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，与此相反，北美地区需求则在减少。
2）我国甲醇工业发展
我国的甲醇工业经过十几年的发展，生产能力得到了很大提高。1991年，我国的生产能力仅为70万吨，截止2004年底，我国甲醇产能已达740万吨，117家生产企业共生产甲醇440.65万吨，2005年甲醇产量达到500万吨，比2004年增长22.2%，进口量99.1万吨，因此下降3.1%。
1.1.
2.2生产技术的发展
1）装置大型化
于上世纪末相比，现在新建甲醇规模超过百万吨的已不再少数。在2004——2008年新建的14套甲醇装置中平均规模为134万t/a，其中卡塔尔二期工程项目高达230万t/a。最小规模的是智利甲醇项目，产能也达84万t/a，一些上世纪末还称得上经济规模的60万t/a装置因失去竞争力而纷纷关闭。
2）二次转化和自转化工艺
合成气发生占甲醇装置总投资的50%—60%，所以许多工程公司将其视为技术改进重点。已经形成的新工艺在主要是Syenetix(前ICI)的先进天然气加热炉转化工艺(AGHR),Lurgi的组合转化工艺(CR)和Tops e的自热转化工艺(ATR) 3）新甲醇反应器的合成技术
大型甲醇生产装置必须具备与其规模相适应的甲醇反应器和反应技术。传统甲醇合成反应器有ICI的冷激型反应器，Lungi的管壳式反应器，Topsdpe的径向流动反应器等，近期出现的新合成甲醇反应器有日本东洋工程的MRF--Z反应器等，而反应技术方面则出现了Lurgi推出的水冷一气冷相结合的新流程。 4）引入膜分离技术的反应技术
通常的甲醇合成工艺中，未反应气体需循环返回反应器，而KPT则提出将未反应气体送往膜分离器，并将气体分为富含氢气的气体，前者作燃料用，后者返回反应器。
5）液相合成工艺
传统甲醇合成采用气相工艺，不足之处是原料单程转化率低，合成气净化成本高，能耗高。相比之下，液相合成由于使用了比热容高，导热系数大的长
链烷烃化合物作反应介质，可使甲醇合成在等温条件下进行。
1.1.3产品的性质及用途
1.1.3.1物理性质
甲醇在常温下为无色透明具有酒精气味的挥发性液体，冰点-97.68℃，沸点64.7℃,自燃点470℃,闪点12℃。
甲醇与空气混合形成爆炸混合物，爆炸极限为5.5-36.5%(V)。
甲醇可与水、乙醇、乙醚等互溶。与乙醇不同，甲醇不和水形成恒沸混合物，因此甲醇与水的混合物可以用分馏方法分开。甲醇不同于其它醇，有剧毒，易燃烧，饮后会使人眼睛失明，量多可致死，吸入甲醇蒸汽或长期与甲醇蒸汽接触，也会引起中毒。掺有甲醇的酒精称为变性酒精，不能饮用。
1.1.3.2化学性质
甲醇含有一个甲基与一个羟基。因它含有羟基，所以具有醇类的典型反应，因它含有甲基，所以又能进行甲基化反应。甲醇可以与一系列物质反应，所以甲醇在工业上有着十分文广泛的应用。
a.甲醇氧化生成甲醛、甲酸
甲醇在空气中可被氧化为甲醛，然后被氧化为甲酸
CH
3OH + 1/20
2
=HCHO+H
2
O
HCHO + 1/20
2
=HCOOH
b.甲醇与氨以一定比例混合，在370-420℃，5.0-20.0MPa压力下,以活性氧化铝为催化剂进行合成,得一甲胺、二甲胺、三甲胺、再经精馏，可得一、二、三甲胺产品。
CH
3OH+NH
3
=CH
3
NH
2
+ H
2
O
2CH
3OH+NH
3
=（CH
3
）
2
NH+ 2H
2
O
3CH
3OH+NH
3
=（CH
3
）
3
N+ 3H
2
O
c.甲醇羰基化，生成醋酸
甲醇与一氧化碳在碘化钴均相催化剂存在，压力65.0 MPa
温度250℃下,或者在非均相铑催化剂（以碘为助催化剂）存在，压力3.0-4.0 MPa 温度180℃，能合成醋酸。
