设计初稿 111

参考文献.................................................................................................................. 31
中国矿业大学银川学院毕业设计
1 概述
1.1 甲醇性质
化学名称为甲醇，别名甲基醇、木醇、木精。分子式 CH3OH，分子量 32.04。 是有类似乙醇气味的无色透明、 易燃、 易挥发的液体。 比重为 0.7915。 熔点-97.80℃， 沸点 64.7℃，20℃时蒸汽压 96.3mmHg，粘度 0.5945 厘泊，闪点 11.11℃，自燃点 385℃。甲醇是最常用的有机溶剂之一，能与水、乙醇、乙醚、苯、酮类和其他等有 机溶剂混溶。蒸气与空气易形成爆炸性混合物，爆炸极限 6.0％～36.5﹪（体积比） 。 化学性质比较活泼，能够发生氧化、酯化、羰基化等化学反应。
1.5 甲醇合成
1.5.1 甲醇合成方法
目前甲醇生产技术主要采用中压法和低压法两种工艺，并且以低压法为主，这 两种方法生产的甲醇约占世界甲醇产量的 80%以上[3]。 高压法：(19.6～29.4MPa)是最初生产甲醇的方法，采用锌铬催化剂，反应温度
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360～400℃，压力 19.6～29.4MPa。高压法由于原料和动力消耗大，反应温度高， 生成粗甲醇中有机杂质含量高，而且投资大，其发展长期以来处于停顿状态。 低压法：(5.0～8.0 MPa)是 20 世纪 60 年代后期发展起来的甲醇合成技术，低压 法基于高活性的铜基催化剂，其活性明显高于锌铬催化剂，反应温度低 (240 ～ 270℃)。在较低压力下可获得较高的甲醇收率，且选择性好，减少了副反应，改善 了甲醇质量，降低了原料消耗。此外，由于压力低，动力消耗降低很多，工艺设备 制造容易[4]。 中压法：(9.8～12.0 MPa)随着甲醇工业的大型化，如采用低压法势必导致工艺 管道和设备较大，因此在低压法的基础上适当提高合成压力，即发展成为中压法。 中压法仍采用高活性的铜基催化剂，反应温度与低压法相同，但由于提高了压力， 相应的动力消耗略有增加[5]。 甲醇的生产方法还主要有：甲烷直接氧化法、由一氧化碳和氢气合成甲醇、液 化石油气氧化法[6]。 比较以上三者的优缺点，以投资成本，生产成本，产品收率为依据，选择低压 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→C4H9OH。
2.2.1 合成塔的热量计算........................................................................................ 18 2.2.2 入塔气换热器的热量计算............................................................................ 21 2.2.3 水冷器热量的计算..................................................................................... 22
中国矿业大学பைடு நூலகம்川学院
本科毕业论文
（ 2014 届）
题 系 专 年
目 别 业 级
年产 200 万吨甲醇合成工艺的设计 化学工程系 化学工程与工艺 10 级 王宁 母全 祎
学生姓名 指导教师
年
月
日
年产200万吨甲醇合成工艺的设计
毕业设计共 31 页 图纸共 2 张 说明书共 页 完成日期：2014 年 4 月 16 日 答辩日期：2014 年 5 月 9 日
3 主要设备的工艺计算和设备选型......................................................................26 3.1 甲醇合成塔的设计选型.................................................................................. 26 3.2 循环压缩机的选型............................................................................................28 3.3 设计结果评价....................................................................................................29 致 谢.......................................................................................................................30
摘要
甲醇是一种极重要的有机化工原料，也是一种燃料，是碳一化学的基础产品，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 200 万 t/a 的甲醇合成项目设计。 本设计为甲醇合成工艺设计。运用 Lurgi 工艺合成法，来合成甲醇，用铜基催化剂 作为此次合成甲醇的催化剂。得到了用焦炉煤气作为合成甲醇的原料。整个设计主要包 括通过对甲醇的介绍、甲醇合成，合成工段工艺计算，主要设备的工艺计算和设备选型 等四部分内容。我设计生产能力：200 万吨/年，一年按 330 天计算，即 7920 小时。塔 顶甲醇浓度：不低于 99% 。此外做出了甲醇工艺流程图和合成塔设备图。 关键词：甲醇；合成；工艺设计；
1.2 甲醇用途
甲醇是重要的有机化工原料和优质燃料，广泛应用于精细化工，塑料，医药， 林产品加工等领域。 甲醇主要用于生产甲醛， 消耗量要占到甲醇总产量的一半左右， 甲醛则是生产各种合成树脂不可或缺的原料。用甲醇作甲基化试剂可生产丙烯酸甲 酯、对苯二甲酸二甲酯、甲胺、甲基苯胺、甲烷氯化物等；甲醇羰基化可生产醋酸、 醋酐、甲酸甲酯等重要有机合成中间体，它们是制造各种染料、药品、农药、炸药、 香料、喷漆的基本原料，目前用甲醇合成乙二醇、乙醛、乙醇也日益受到重视。甲 醇也是一种重要的有机溶剂，其溶解性能优于乙醇，可用于调制油漆。作为一种良 好萃取剂，甲醇在分析化学中可用于一些物质的分离。甲醇还是一种有前景的清洁 能源，甲醇燃料以其安全、廉价、燃烧充分，利用率高、环保的众多优点，替代汽 油已经成为车用燃料发展方向之一；另外燃料级甲醇用于供热及发电，也可达到环 保要求[1]。甲醇还可经过生物发酵生成甲醇蛋白，富含维生素和蛋白质，具有营养 价值高而成本低的优点，用作饲料添加剂，有广阔的应用前景。
目录
1 概述..........................................................................................................................1 1.1 甲醇性质 ............................................................................................................. 1 1.2 甲醇用途............................................................................................................. 1 1.3 甲醇生产工艺的发展........................................................................................ 1 1.4 甲醇生产原料.....................................................................................................2 1.5 甲醇合成.............................................................................................................. 2 1.5.1 甲醇合成方法...................................................................................................2 1.5.2 甲醇合成工艺流程简介.................................................................................. 3 1.6 甲醇合成催化剂的选择.................................................................................. 5
1.3 甲醇生产工艺的发展
甲醇是醇类中最简单的一元醇。 1661 年英国化学家 R.波义耳首先在木材干馏后 的液体产物中发现甲醇，故甲醇俗称木精、木醇。在自然界只有某些树叶或果实中 含有少量的游离态甲醇，绝大多数以酯或醚的形式存在。1857 年法国的 M·贝特洛
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在实验室用一氯甲烷在碱性溶液中水解也制得了甲醇。 我国的甲醇生产始于 1957 年，50 年代在吉林、兰州和太原等地建成了以煤或 焦炭为原料来生产甲醇的装置。60 年代建成了一批中小型装置，并在合成氨工业的 70 年代四川维尼纶厂引进了一套以乙炔尾气 基础上开发了联产法生产甲醇的工艺。 为原料的 95kt/a 低压法装置，采用英国 ICI 技术。1995 年 12 月，由化工部第八设 计院和上海化工设计院联合设计的 200kt/a 甲醇生产装置在上海太平洋化工公司顺 利投产，标志着我国甲醇生产技术向大型化和国产化迈出了新的一步。2000 年， 杭 州林达公司开发了拥有完全自主知识产权的 JW 低压均温甲醇合成塔技术，打破长 期来被 ICI、Lurgi 等国外少数公司所垄断拥的局面，并在 2004 年获得国家技术发 明二等奖。2005 年，该技术成功应用于国内首家焦炉气制甲醇装置上。