甲醇合成工段实验报告
一、实验目的
1、通过模拟化工生产过程中开车、运行、停车等操作过程，了解基本的单元操作方法，熟悉控制系统的操作，建立化工流程级概念，认识化工生产各个设备操作的相互联系和影响，理解化工生产的整体性。
2、通过仿真实验,深入了解生产装置的工艺流程，获得基本生产感性知识，提高动手能力，理论联系实际，扩大知识面，提高操作水平。
3、深入了解煤气化制甲醇过程控制系统的动态特性，提高对复杂化工工程动态运行的分析和协调控制能力，熟练一些常见面事故的处理方法等。
4、提高综合能力，培养团队合作意识，提高工程素养和创新能力等。
5、在一定程度上逐步实现学生由学校向社会的转变，培养初步担任技术工作的能力。
二、实验过程工艺流程图
1、物料来源与去向简述
1、H2与CO的混合气直接进入循环系统。
2、蒸汽通过压缩机进入循环系统。
3、混合原料气进入E-401换热器，经过管程换热后然后进去合成塔。
4、合成塔中甲醇蒸汽进入401、402、403换热器，经过三级壳程换热后与原料气氢气进入粗甲醇罐。
5、粗甲醇罐中蒸汽重新进入循环系统继续参与反应；另粗甲醇蒸汽进入循环系统前经分离器分理处部分进入火炬燃烧。
6、在合成塔中的制冷剂为由外部锅炉水竟汽包进入合成塔；蒸汽再进入汽包中排出。
2、流程图 P-1
H2 CO 混合气
蒸汽凝液T401C401E401
E402
E403
H2
粗甲醇去精馏
X401
蒸汽
锅炉水
蒸汽
F401R401
· F402
· 去火炬
三、实验步骤
1、启动
打开电脑并登录操作平台，与现场设备相连接，准备开始操作。
2、系统置换
1、现场人员确认F-402液位调节阀LICA4001的前阀VD4005关闭。
2、现场人员确认F-402液位调节阀LICA4001的后阀VD4006关闭
3、现场人员确认F-402液位调节阀LICA4001的旁路阀V4003关闭
4、现场人员缓慢开启低压N2入口阀V4008。
5、现场人员开启PRCA4004前阀VD4003.。
6、现场人员开启PRCA4004后阀VD4004。
7、微机操作人员开启PRCA4004。
8、当PI4001接近0.5MPa系统中含氧量降至0.25%以下时，由现场人员关闭V4008。
9、微机操作人员关闭PRCA4004进行N2保压。
注意：（系统压力PI4001维持0.5MP保压。将系统含氧量稀释至0.25%以下。）
3、建立氮气循环
1、现场人员开启V4010，投用换热器E-402 。
2、现场人员开启V4011，投用换热器E-403，使TR4004不超过60度。
3、微机操作人员确认使“油系统操作”按钮处于按下状态，完成油系统操作。
4、微机操作人员开启FIC4101，当PI4102大于压力PI4001且压缩机运转正常，关闭。
5、现场人员开启压缩机前阀VD4011 。
6、微机操作人员按RESET4011按钮，使SP4011复位。
7、现场人员开启透平T401前阀VD4013。
8、现场人员开启透平T401后阀VD4014 。
9、微机操作人员开启透平T401控制阀STC4202 。
10、PI4102大于PI4001后，现场人员开启压缩机C401后阀VD4012。
4、建立汽包液位
1、现场人员开汽包放空阀V4015 。
2、现场人员开启汽包F401进锅炉水控制阀LV6003前阀VD4009 。
3、现场人员打开汽包F401进锅炉水控制阀LV6003后阀VD4010 。
4、微机操作人员打开汽包F401进锅炉水入口控制器LICA4003 。
5、液位超过20%后，现场人员关闭汽包放空阀V4015 。
6汽包液位LICA4003接近50%时，由微机操作人员将之投自动档。
7、将LICA4003的自动值设置为50% 。
5、H2置换充压
1、现场开启V4007，进行H2置换充压。
2、微机操作人员开启PRCA4004 。
3、将N2的体积含量降至1%。
4、将系统压力PI4001升至2.0MPa。
5、N2的体积含量和系统压力合格后现场关闭V4007 。
6、N2的体积含量和系统压力合格后微机关闭PRCA4004 。
6、投原料气
1、现场人员开启FRCA4001前阀VD4001 。
2、现场人员开启PRCA4001后阀VD4002 。
3、微机开启PRCA4001（缓开），同时注意调节SIC4202，保持循环压缩机的正常运行。
4、微机开启PRCA4002 。
5、系统压力PI4001在5.0MPa时，微机关闭PRCA4001 。
6、系统压力PI4001在5.0MPa时，微机关闭FRCA4002
7、反应器升温
现场开启喷射器X401的蒸汽入口阀V4006，使反应器温度TR4006缓慢升至210度
8、调至正常
1、反应器稳定后现场关闭开工喷射器X401的蒸汽入口阀V4006 。
2、微机操作缓慢开启FRCA4001，调节SIC4202，最终加量至正常
（14877NM3/H)。
3、微机操作缓慢开启FRCA4002投料达正常时FFR4001约为1 。
4、将PRCA4004投自动，设为4.90MPa。
5、现场开启粗甲醇采出现场前阀VD4005。
6、现场开启粗甲醇采集现场后阀VD4006 。
7、当F402液位超过30%，微机开启LICA4001 。
8、LICA4001接近50%投自动。
9、将LICA4001设为50% 。
10、现场开启蒸汽出口前阀VD4007 。
11、现场开启汽包蒸汽出口后阀VD4008 。
12、当汽包压力达到2.5MPa后，微机开启PRCA4005并入中压气管网。
13、汽包蒸汽出口控制器PRCA4005接近4.3MPa投自动。
14、将PRCA4005设为4.3MPa 。
15、调至正常后，在微机操作总图上将“I4001”打向AUTO。
16、调至正常后在微机操作总图上将“I4002"打向AUTO。
四、实验分析与讨论
1、冷态开车的难点及解决方法
1、系统置换：冷态开车时系统内部充满空气因此需要将系统内空气排尽防止产生事故以符合工艺要求。解决方法：先将F-402的液位调节阀全部关闭，再适当调整V4008以及去火炬的阀门开度，当PI4001指示接近0.5MP、系统氧含量降到0.25%时关闭N2进口阀。
2、在建立氮气循环和汽包液位时，应适度调整精制水和冷却水的阀门开度使E-403出口的温度低于60度以及对进入汽包的锅炉水控制阀和汽包放空阀适当调节。
3、氢气置换充压中要调整好氢气的进气量和去火炬放空的量使系统压力不超过2MP且氮气含量降至1% 。
4、投放原料气过程FRCA4001和FRCA4002之比虽然调到接近1但是由于原料气和氢气进气量过大和去火炬放空量较小造成系统压力过大而超过5.0MP。解决方法：投放原料气时先将FRCA4001和FRCA4002调节到较小值并使其比为1然后在逐渐调大至调节正常时14877NM3/H，同时适当调整放空阀开度。
5、在反应器升温时，因为原料气投料过多在开启蒸汽入口阀后，温度达到210度合成反应开始造成反应过快放热较多使合成塔内温度较高。解决方法：打开阀门V4014更换汽包内的锅炉水同时将V4015开大将高温蒸汽放出时合成塔内温度下降。
6、调节正常时由于原料气开始时投入过多时甲醇合成较快造成粗甲醇分离罐内液位过高。解决方法：调整FRCA4001和FRCA4002的流量在14000NM3/H并且适当调整阀门V4006使粗甲醇排除分离罐从而使液位接近50% 。
2、实验心得体会
我们通过控制计算机和生产模拟装置，完成了煤制甲醇合成工段的开车，调节过程，进一步了解了实际生产过程中的开车情况。通过各个数据之间的联系与调节，了解了实际生产过程的复杂性。通过对生产阀门的调节，了解各个生产装置的关联性整体性。在模拟调节的过程中加深了对煤制甲醇合成的认识。我们虽然不是单纯的操作工，但是有了现场的实物使我们更能熟悉操作学到实用的知识，并且做实验的过程，思考问题的方法，让我们受益匪浅。煤制甲醇实验是一个新的体验、新的挑战，我们在此过程中不但应用了所学的知识，而且还不断的学习新的知识、工具，以完成实验的需要，而且对新环境的适应能力也有所提高，见识也有所增长，真是一次很美好的经历！
谢谢老师给我们这次机会，同样感谢老师的悉心指导，希望以后大家还有合作的机会。
年30万吨甲醇合成工段换热器的设计 摘要 本次设计主要内容是对以煤为原料合成甲醇的工艺设计。根据神华宁夏煤业集团煤 制油净化合成厂甲醇合成车间其甲醇合成工段换热器的设计为基础，选定毕业设计题目为年产30 万吨甲醇合成工段换热器进行初步设计。 本设计主要研究目的是是通过对换热器的设计，掌握换热器的内部结构以及换热器在实际中的应用，熟悉实习企业该工段的工艺流程。 本设计采用的方法是有内插法，物料衡算，试差法，查图法等。 通过本次设计得到的结论：甲醇的进出口温度分别为；T1=60℃，T2=40℃；冷却水的进出口温度分别为：t1=20℃，t2=28℃；流体的流向为逆流；换热管根数为：n=94根；换热管长为：L=18m；换热管径为：D=400mm；计算出的换热管面积为：A=43.5m2；折流板的间距为：B=250mm，折流板数为：N B=23 块。 关键词: 粗甲醇；冷却器；折流板
目录 1绪论 (1) 1.1甲醇简介 (1) 1.2甲醇工艺简介 (2) 1.2.1工业上合成甲醇的主要工艺 (2) 1.2.1甲醇合成工艺简介 (3) 1.3换热器简介 (3) 1.3.1套管式换热器 (3) 1.3.2管壳式换热器 (4) 1.3.3固定管板式换热器 (4) 1.3.4浮头式换热器 (4) 1.3.5板式换热器 (5) 1.4本设计的目的和意义 (5) 1.5本设计的任务和内容 (5) 2 换热器的设计条件 (7) 2.1设计任务及操作条件 (7) 3 换热器的工艺设计 (8) 3.1确定设计方案 (8) 3.1.1热负荷及冷却水用量的计算 (8) 3.1.2确定流体的定性温度 (8) 3.2估算换热面积 (8) 3.2.1计算平均温差 (8) 3.2.2估算换热面积 (9) 3.3换热器的选型及结构尺寸的确定 (9) 3.3.1换热器的选型 (9) 3.3.2管内流速 (10) 3.3.3折流板 (10) 3.4核算换热器的流动阻力 (10) 3.4.1管程流体阻力 (11) 3.4.2壳程流体阻力 (12) 3.5核算总传热系数 (14) 3.5.1壳程对流传热系数 (14) 3.5.2管程对流传热系数 (14) 3.5.3总传热系数 (15) 3.6面积裕度 (15) 3.7核算壁温 (15) 4 附属设备选型及计算 (17) 4.1筒体壁厚的计算 (17) 4.2封头厚度计算 (18) 4.3管板设计 (20) 4.4法兰设计 (20)
煤制甲醇工艺流程化设计 主反应为：C + O 2 → C O + C O 2 + H 2 → C H 3O 副反应为： 1 造气工段 （1）原料：由于甲醇生产工艺成熟,市场竞争激烈,选用合适的原料就成为项目的关键,以天然气和重油为原料合成工艺简单，投资相对较少，得到大多数国家的青睐，但从我国资源背景看，煤炭储量远大于石油、天然气储量，随着石油资源紧缺、油价上涨，在大力发展煤炭洁净利用技术的形势下，应该优先考虑以煤为原料,所以本设计选用煤作原料。 图1-1 甲醇生产工艺示意图 （2）工艺概述：反应器选择流化床，采用水煤浆气化激冷流程。原料煤通过粉碎制成65%的水煤浆与99.6%的高压氧通过烧嘴进入气化炉进行气化反应，产生的粗煤气主要成分为CO ，CO 2，H ２等。 2423CO H CH H O +?+2492483CO H C H OH H O +?+222CO H CO H O +?+
2 净化工段 由于水煤浆气化工序制得粗煤气的水汽比高达1.4可以直接进行CO变换不需加入其他水蒸气，故先进行部分耐硫变换，将CO转化为CO2，变换气与未变换气汇合进入低温甲醇洗工序，脱除H2S和过量的CO2，最终达到合适的碳氢比，得到合成甲醇的新鲜气。 CO反应式： CO+H O=CO+H 222 3 合成工段 合成工段工艺流程图如图1。 合成反应要点在于合成塔反应温度的控制，另外，一般甲醇合成反应10～15Mpa的高压需要高标准的设备，这一项增加了很大的设备投资，在设计时，选择目前先进的林达均温合成塔，操作压力仅5.2MPa，由于这种管壳式塔的催化剂床层温度平稳均匀，反应的转化率很高。在合成工段充分利用自动化控制方法，实行连锁机制，通过控制壳程的中压蒸汽的压力，能及时有效的掌控反应条件，从而确保合成产品的质量。 合成主反应： CO+2H=CH OH 23 主要副反应： CO+3H=CH OH+H O 2232 4 精馏工段 精馏工段工艺流程图见图2。 合成反应的副产主要为醚、酮和多元醇类，本设计要求产品达质量到国家一级标准，因此对精馏工艺的合理设计关系重大，是该设计的重点工作。设计中选用双塔流程，对各物料的进出量和回流比进行了优化，另外，为了进一步提高精甲醇质量，从主塔回流量中采出低沸点物继续进预塔精馏，这一循环流程能有效的提高甲醇的质量。
编号：SY-AQ-03551 ( 安全管理) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 甲醇合成塔入塔人员安全规定Safety regulations for personnel entering methanol synthesis tower
甲醇合成塔入塔人员安全规定 导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。在安全管 理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关 系更直接，显得更为突出。 1.入塔人员条件：必须是身体健康、心理素质好，具备安全救护知识和自救能力的人。 2.合成塔必须与外系统进行有效的隔离，并工艺处理合格后，方可打开人孔。 3.现场拉好警戒线，无关人员一律不得进入。 4.准备好灭火器材及消防水。 5.120救护车及专业医护人员由合成车间在指定地点现场待命。（综合部负责） 6.加一空气软管在上管板上部，距离上管板300mm，尽量增加塔内管箱上部的Ｏ2含量，以创造安全环境。 7.按照规定办理各种作业票证，动火作业前须做可燃气体 （H2+CO≤0.2%）分析,合格后方可执行动火作业，灭火器材配备齐全。
8.办理设备内作业安全票证，严格落实安全施工条件。 9.由安检部人员、监护人员和佩带者共同检查，保证正压式呼吸器使用前完好。作业人员佩带后自行确认完好后，经合成车间安全人员再次检查确认，最后经安监部专职安全人员现场检查确认佩带合格后方可入塔正式作业。 10.塔内人员工作时间不得超过30分钟。塔内人员一人作业，一人监护；监护人员位置在溜槽附近，便于处置突发事情。工作时动作不要做大幅度摆动，避免呼吸器脱落漏气。 11.塔内作业人员应时刻注意避免安全绳、长管呼吸器气管缠绕热电偶，以免发生事情后抢救人员不好施救，耽误抢救时间。 12.塔外设专门双人监护，塔外监护人员视线时刻不离塔内作业人员，若有意外情况，设备内作业人员与塔外监护人员通过声光报警器联系。（声光报警器由机电部负责落实） 13．现场监护人员发现塔内出现异常情况，立即将塔内作业人员拉出。 14．用轴流风机吹扫自人孔出来的氮气，人员不应站在下风向。
雄伟煤化有限公司 60万t/a煤制甲醇项目建议书 项目人员：曾雄伟毛龙龙方建李永朋 时间：2015年10月
第一部分项目背景 甲醇是结构最为简单的饱和一元醇，又称“木醇”或“木精”，是仅次于烯烃和芳烃的重要基础有机化工原料，用途极为广泛。主要用于制造甲醛、二甲醚、醋酸、甲基叔丁基醚( MTBE) 、甲醇汽油、甲醇烯烃等方面。近年来，国内外在甲醇芳烃方面进行了应用。 我国甲醇工业始于20 世纪50 年代，随着国内经济发展的不断增长，甲醇下游产品需求的拉动，甲醇行业发展迅猛。从2004 年到2012 年甲醇产能和产量大幅增长，2012 年产能首次超过5 000 万t，产量也达到2 640 万t。2013 年我国甲醇产能已达5650 万t，产量约2 878 万t，已经成为世界第一大甲醇生产国，见图1。 从甲醇产能的区域分布来看，甲醇的产能主要集中在西北、山东、华北等地区。从2013 年各省市产量分布情况来看，排名前五的有内蒙、山东、陕西、河南及山西，内蒙古精甲醇的产量达563 万t［2］，约占全国总产量20%，其次是山东、陕西、河南和山西，这五省合计约占总产量的63%。内蒙古、山西、陕西等地凭借其资源优势，成为甲醇生
产企业最为青睐的地区，向资源地集中成为我国甲醇产能布局的主导趋势。受资源因素限制，我国的甲醇生产多以煤为原料，并有焦炉煤气和天然气工艺。2013 年我国甲醇产能中，煤制甲醇产能3 610 万t，占比64%，天然气制甲醇产能1 080 万t，占比19%，焦炉煤气制甲醇产能960 万t，占比17%［3］。受国家治理大气污染、加快淘汰钢铁等“两高”行业落后产能以及经济增速放缓等因素的影响，对焦炭的需求将会减少，从而使焦炉煤气制甲醇装置面临原料短缺的局面，因此焦炉煤制甲醇产能会降低。天然气制甲醇装置，则受到天然气供应不足和气价攀升双重制约，也将大幅限产。据金银岛统计数据显示，截至2013 年12月中旬，国内气头装置开工负荷在三成左右，低于国内平均开工水平，甘肃及新疆气头企业普遍停车。2013 年全国甲醇生产企业有300 余家，其中产能在100 万t 以上的企业占总产能的58．9%，形成了神华、中海油、兖矿、远兴能源、华谊、久泰、河南能化、大唐、晋煤、新奥、新疆广汇等18 家百万吨级超大型甲醇生产企业，见表1。这些百万吨甲醇企业大致可以分为三类，第一类是以神华集团、久泰化工为代表的大型化、规模化、基地化的煤制甲醇企业，靠近煤炭资源富集区域，其综合竞争力在当前竞争环境下最强，也符合国家产业政策方向; 第二类是以晋煤集团、河南能源化工集团为代表的，在国内多地分布，有多个较小规模的煤制甲醇装置构成的甲醇企业，在煤价下降的情况下，其竞争力有所提升; 第三类是以“三桶油”为代表的天然气路线企业，在天然气价格高企的情况下，这类企业的产量将受到抑制。
工艺流程说明 气体流程：来自脱硫脱碳工序的～3.0MPa(G)新鲜气经压缩至5.5Mpa后与来自循环气压缩机的出口气进循环气油分混合，循环气油分出口气(～54℃)去塔前换热器(E8101)预热；出塔前换热器的合成气(5.44MPa(G)，～200℃)，进入甲醇合成塔(R8101)催化床层反应,反应热由塔内换热器的中的热水移去，同时副产蒸汽(～1100kg/t醇)；出甲醇合成塔(R8101)的工艺气体温度(5.24MPa(G)，～225℃)，进入塔前换热器(E8101)预热进塔的合成气体；出塔前换热器的工艺气体(5.20MPa(G)，～91℃)进入蒸发水冷器(E8102)；出蒸发水冷器的气体(5.05MPa(G)，～37℃)进入甲醇分离器(S8101)；出甲醇分离器的粗甲醇送入甲醇膨胀槽(V8103)，出甲醇分离器的工艺气体(5.05 MPa(G)，～37℃)少部分去回收系统，大部分去循环气压缩机(K8102)于系统循环生产。 11.1甲醇合成塔 11.1.1 GC 型水冷板轴向甲醇合成反应器的先进性 （1）该甲醇合成反应器中内置了水冷板式换热器，催化剂床层的反应热由板式换热器中的热水移走；整个催化剂床层温度基本均衡,甲醇合成基本在等温条件下进行。 （2）GC型水冷板轴向甲醇合成反应器是用循环沸水移去反应热，反应时催化剂床层温差较小，达到接近等温反应的目的；副产饱和蒸汽量多(～1.1t/t醇)，压力高。 （3）GC型水冷板轴向合成反应器设计阻力＜0.4Mpa。 （4）操作简单(控制蒸汽压力)，易于控制。 11.1.2 GC 型水冷板轴向甲醇合成反应器设计条件 表6 甲醇合成反应器设计条件 主要设计条件 计算结果 备注 1.原料气量：63390 Nm3/h 2.合成塔进口气量：331847 Nm3/h 3.进塔气体成分 组分：H2 CO CO2 CH4 N2＋Ar CH3OH H2O V% :72.15、12.49、3.42、3.46、7.95、0.52、0.01 4.小时产醇量：28.94 t 5.正常运行压力：5.0～5.5 MPa(G)， 6.水冷折流板承受内压（设计值）≤2.5 MPa 7.水冷折流板承受外压（设计值）≤3.5 MPa 8. 运行阻力<0.4MPa 1.塔内件选用GC型水冷板轴向甲醇合成反应器 (合成塔φ3200)； 2.板式换热器设在合成塔内。
甲醇合成操作52个问题解答 1、甲醇合成工段的主要任务是什么？ 在高温、高压和有催化剂的条件下，使H2、CO和CO2混合气在合成塔内反应生成甲醇，反应后的气体经冷却、冷凝，分离出甲醇,未反应的气体和补充的新鲜气经升压后返回合成塔继续反应，甲醇合成产生的反应热用于副产2.5Mpa的蒸汽。 2、甲醇合成过程中的化学反应有哪些？ （1）主反应： CO+2H2=CH3OH+QCO2+3H2=CH3OH+H2O+Q （2）副反应： 2CO+4H2=CH3OCH3+H2O+QCO+3H2=CH4+H2O+Q 4CO+8H2=C4H9OH+3H2O+QCO2+H2=CO+H2O-Q nCO+2nH2=(CH2)n+nH2O+Q 由此可见,甲醇反应过程中有一系列副反应,生成了水和几十种微量的有机杂质,这些含有水和有机杂质的甲醇称为粗甲醇。 3、甲醇合成反应的特点是什么？ (1)可逆反应 (2)放热反应 (3)体积缩小的反应 (4)需要触媒才能进行的气-固相反应。 4、影响甲醇反应的因素有哪些？ (1)温度
(2)压力 (3)气体组成 (4)触媒性能 (5)空速 (6)惰性气含量 5、温度是如何影响甲醇反应的？ 从热力学观点来看，低温有利于甲醇的合成，但从动力学角度来看，提高反应温度能提高反应速度，所以必须兼顾这两个条件，选择最适宜的反应温度。 温度过低达不到催化剂的活性温度，反应不能进行；温度太高，反应过快，温度难以控制，易使催化剂衰老失活，而且随着温度逐渐增加，平衡常数逐渐降低，反应速度甚至下降。另外，反应温度越高，副反应增多，所以对于一定的反应物组成应有一个最适宜的反应温度。 6、压力对甲醇合成反应的影响如何？ 答:压力的高低,取决于使用触媒的性质,对铜基触媒而言,压力越高,反应越易向生成甲醇的方向进行,平衡甲醇含量越高,甲醇越易冷凝及分离,生产强度越高。 7、甲醇催化反应过程有几个步骤？ 答:甲醇合成反应是一个气固相催化反应的过程,共分五步: （1）CO和H2扩散到催化剂表面； （2）CO和H2被催化剂表面吸附； （3）CO和H2在催化剂表面进行化学反应； （4）CH3OH在催化剂表面脱附； （5）CH3OH扩散到气相中去。其中第三步进行的较慢,整个反应过程取决于该步骤进行的速度,因此,影响反应的各个因素应控制在最合适反应进行的条件下。
设计任务书 设计（论文）题目：年产40万吨甲醇合成工艺 设 学院：内门古化工职业学院 专业：应用化工技术 班级：应化09-4班 学生：张琦 指导教师：杨志杰李秀清
1．设计（论文）的主要任务及目标 (1) 结合专业知识和工厂实习、分析选定合适的工艺参数。 (2) 进行工艺计算和设备选型能力的训练。 (3) 进行工程图纸设计、绘制能力的训练。 2．设计（论文）的基本要求和内容 (1) 本车间产品特点及工艺流程。 (2) 主要设备物料、热量衡算、结构尺寸计算及辅助设备的选型计算。 (3) 参考资料 3．主要参考文献 [1] 谢克昌、李忠.甲醇及其衍生物.北京.化学工业出版社.2002.5～7 [2] 冯元琦.联醇生产.北京.化学工业出版社.1989.257～268. [3] 柴诚敬、张国亮。化工流体流动与传热。北京。化学工业出版社。2000.525-530 4．进度安排 设计（论文）各阶段名称起止日期 1 收集有关资料 20111-01-28~2010-02-11 2 熟悉资料，确定方案 2010-02-12~2010-02-26 3 论文写作 2010-02-27~2010-03-19 4 绘制设计图纸 2010-03-20~2010-04-03 5 准备答辩 2010-4-10 目录 摘要 (1) 第1章甲醇精馏的工艺原理 (2) 第1.1节基本概念 (2) 第1.2节甲醇精馏工艺 (3) 1.2.1 甲醇精馏工艺原理 (3) 1.2.2 主要设备和泵参数 (3) 1.2.3膨胀节材料的选用 (6) 第2章甲醇生产的工艺计算 (7) 第2.1节甲醇生产的物料平衡计算 (7) 第2.2 节生产甲醇所需原料气量 (9) 2.2.1生产甲醇所需原料气量 (9) 第2.3节联醇生产的热量平衡计算 (15) 2.3.1甲醇合成塔的热平衡计算 (15) 2.3.2甲醇水冷器的热量平衡计算 (18) 第2.4节粗甲醇精馏物料及热量计算 (21) 2.4.1 预塔和主塔的物料平衡计算 (21) 2.4.2 预塔和主塔的热平衡计算 (25)
甲醇合成塔的设计 The manuscript was revised on the evening of 2021
甲醇合成塔的设计 Design of carbinol Synthetic Tower 摘要：本文针对设备DN3400甲醇合成塔的设计要点进行了详细论述。详细介绍了大直径不带法兰的立式列管固定床甲醇合成塔材料和加热方式的选择，以及各主要部件结构的设计特点。 Abstract: This text introduces the main point of designing de DN3400 carbinol synthetic tower, describes the section of material and heating method used to fabricate large diameter- non-flange, vertical pipe line carbinol synthetic tower. This text also explains the structure design character of the main components and parts. 关键词：甲醇合成塔；工作原理；结构设计特点 Key Words: Carbinol synthetic tower working theory structure design character 1．引言 甲醇工业始20世纪初，到20世纪60年代，甲醇工业取得重大进展。1966年英国ICI公司首先推出了低压甲醇合成工艺—ICI工艺，此为低压法生产甲醇的开端。所有中、低压法甲醇装置工艺过程类似，在压力为~、温度205℃~275℃操作。各种工艺的主要区别在于反应器的设计、反应热的移走及回收利用方式的不同，另外，所用的催化剂亦有差异。 国内低压甲醇装置建设始于20世纪70年代，最早引进的是ICI公司的冷激型低压甲醇合成塔装置，数量不多。某公司年产50万吨甲醇合成装置采用华东理工大学“绝热—管壳外冷复合式反应器”专利技术，我公司设计、制造的甲醇合成塔是此项目的关键设备，其建成投产后，运行状况一 直良好，对兖矿高硫煤能够得到充分有效利用， 减少资源浪费，使煤炭行业向高附加值—化工方 向转化等方面，具有重要意义。现将该设备的主 要设计过程进行简单的介绍。 2．甲醇合成塔的工作原理 新鲜气在离心式透平压缩机内加压至(A),与循 环气以1：5比例混合（入塔气），经过与出塔 气换热并升温至230℃后，从顶部的入口进入甲 醇合成塔，经过装填一定粒径的(Cu-Zn-AL)催化 剂在换热管内，在催化剂的作用下，CO、CO2加 氢合成甲醇，反应热传给壳程的沸腾水，产生蒸
甲醇合成工段实验报告 一、实验目的 1、通过模拟化工生产过程中开车、运行、停车等操作过程，了解基本的单 元操作方法，熟悉控制系统的操作，建立化工流程级概念，认识化工生产各个 设备操作的相互联系和影响，理解化工生产的整体性。 2、通过仿真实验,深入了解生产装置的工艺流程，获得基本生产感性知识，提高动手能力，理论联系实际，扩大知识面，提高操作水平。 3、深入了解煤气化制甲醇过程控制系统的动态特性，提高对复杂化工工程 动态运行的分析和协调控制能力，熟练一些常见面事故的处理方法等。 4、提高综合能力，培养团队合作意识，提高工程素养和创新能力等。 5、在一定程度上逐步实现学生由学校向社会的转变，培养初步担任技术工 作的能力。 二、实验过程工艺流程图 1、物料来源与去向简述 1、H2与CO的混合气直接进入循环系统。 2、蒸汽通过压缩机进入循环系统。 3、混合原料气进入E-401换热器，经过管程换热后然后进去合成塔。 4、合成塔中甲醇蒸汽进入401、402、403换热器，经过三级壳程换热后与 原料气氢气进入粗甲醇罐。 5、粗甲醇罐中蒸汽重新进入循环系统继续参与反应；另粗甲醇蒸汽进入循 环系统前经分离器分理处部分进入火炬燃烧。 6、在合成塔中的制冷剂为由外部锅炉水竟汽包进入合成塔；蒸汽再进入汽 包中排出。
2、流程图 三、实验步骤 1、启动 打开电脑并登录操作平台，与现场设备相连接，准备开始操作。2、系统置换 1、现场人员确认F-402液位调节阀LICA4001的前阀VD4005关闭。 2、现场人员确认F-402液位调节阀LICA4001的后阀VD4006关闭 3、现场人员确认F-402液位调节阀LICA4001的旁路阀V4003关闭 4、现场人员缓慢开启低压N2入口阀V4008。 5、现场人员开启PRCA4004前阀VD4003.。
煤气化制甲醇工艺流程 1 煤制甲醇工艺 气化 a）煤浆制备 由煤运系统送来的原料煤干基（<25mm）或焦送至煤贮斗，经称重给料机控制输送量送入棒磨机，加入一定量的水，物料在棒磨机中进行湿法磨煤。为了控制煤浆粘度及保持煤浆的稳定性加入添加剂，为了调整煤浆的PH值，加入碱液。出棒磨机的煤浆浓度约65%，排入磨煤机出口槽，经出口槽泵加压后送至气化工段煤浆槽。煤浆制备首先要将煤焦磨细，再制备成约65%的煤浆。磨煤采用湿法，可防止粉尘飞扬，环境好。用于煤浆气化的磨机现在有两种，棒磨机与球磨机；棒磨机与球磨机相比，棒磨机磨出的煤浆粒度均匀，筛下物少。煤浆制备能力需和气化炉相匹配，本项目拟选用三台棒磨机，单台磨机处理干煤量43～ 53t/h，可满足60万t/a甲醇的需要。 为了降低煤浆粘度，使煤浆具有良好的流动性，需加入添加剂，初步选择木质磺酸类添加剂。 煤浆气化需调整浆的PH值在6～8，可用稀氨水或碱液，稀氨水易挥发出氨，氨气对人体有害，污染空气，故本项目拟采用碱液调整煤浆的PH值，碱液初步采用42％的浓度。 为了节约水源，净化排出的含少量甲醇的废水及甲醇精馏废水均可作为磨浆水。 b）气化 在本工段，煤浆与氧进行部分氧化反应制得粗合成气。 煤浆由煤浆槽经煤浆加压泵加压后连同空分送来的高压氧通过烧咀进入气化炉，在气化炉中煤浆与氧发生如下主要反应： CmHnSr+m/2O2—→mCO+（n/2-r）H2+rH2S CO+H2O—→H2+CO2 反应在6.5MPa（G）、1350～1400℃下进行。 气化反应在气化炉反应段瞬间完成，生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等气体。 离开气化炉反应段的热气体和熔渣进入激冷室水浴，被水淬冷后温度降低并被水蒸汽饱和后出气化炉；气体经文丘里洗涤器、碳洗塔洗涤除尘冷却后送至变换工段。 气化炉反应中生成的熔渣进入激冷室水浴后被分离出来，排入锁斗，定时排入渣池，由扒渣机捞出后装车外运。 气化炉及碳洗塔等排出的洗涤水（称为黑水）送往灰水处理。 c）灰水处理 本工段将气化来的黑水进行渣水分离，处理后的水循环使用。 从气化炉和碳洗塔排出的高温黑水分别进入各自的高压闪蒸器，经高压闪蒸浓缩后的黑水混合，经低压、两级真空闪蒸被浓缩后进入澄清槽，水中加入絮凝剂使其加速沉淀。澄清槽底部的细渣浆经泵抽出送往过滤机给料槽，经由过滤机给料泵加压后送至真空过滤机脱水，渣饼由汽车拉出厂外。 闪蒸出的高压气体经过灰水加热器回收热量之后，通过气液分离器分离掉冷凝液，然后进入变换工段汽提塔。 闪蒸出的低压气体直接送至洗涤塔给料槽，澄清槽上部清水溢流至灰水槽，由灰水泵分别送至洗涤塔给料槽、气化锁斗、磨煤水槽，少量灰水作为废水排往废水处理。 洗涤塔给料槽的水经给料泵加压后与高压闪蒸器排出的高温气体换热后送碳洗塔循环
课题名称：年产3万吨甲醇合成工艺设 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。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
甲醇合成塔设 计说明书 目录 第一章：设计方案的确定与说明- 3 一、设计方案的确定 (3) 二、方案说明 (3)
第二章：设计计算与校核 (4) 一、工艺计算 (4) 二、主要接管尺寸计算 (6) 三、合成塔的总体结构 (7) 第三章：设计计算结果 (9)
第一章：设计方案的确定与说明- 一、设计方案的确定 传统的甲醇合成塔主要有一下几种：①三管并流合成塔②单管并流合成塔③I.C.I四段冷激式合成塔④三菱瓦斯的四段冷激式合成塔⑤多段径向甲醇合成塔⑥Lurgi式甲醇合成⑦轴径向甲醇合成塔 三管并流合成塔,内件结构简单、操作稳定，但从气体并流换热的特点出发，能起到冷管作用的仅是外管，而内管只是担负了输送气体的任务。 单管并流合成塔，冷管的输气管和冷管的端部都连接在环管上，而冷管与输气管的气量和传热情况都不相同，前者的温度要高得多，如不考虑膨胀，当受热后，冷管与环管的连接部位会因热应力而断裂，使合成塔操作恶化甚至无法生产。 Lurgi式合成塔，合成塔既是反应器也是废热锅炉，合成甲醇所产生的反应热由管外的沸腾水带走，管外沸腾水与汽包维持自然循环，汽包是那个装有压力的控制器，以维持恒定的压力，因此管外沸腾水的温度是恒定的，于是管内催化剂的温度也几乎是恒定的，因此当操作条件发生变化时（如循环机故障等），催化剂也没有超温的危险，仍然可以安全运转。 综合以上各甲醇合成塔的优缺点，选择Lurgi式合成塔作为甲醇合成的设备。 二、方案说明 Lurgi式合成塔，合成塔既是反应器也是废热锅炉，列管中装填C306型催化剂，合成气在列管中反应，合成甲醇所产生的反应热由管外的215℃，25 bar 的沸腾水带走。冷却水的流量通过流量调节阀进行调整，以精确控制反应器的温度，使其符合工艺要求。
编号：No.20 课题：合成气生产甲醇工艺流程 授课内容：合成气制甲醇工艺流程 知识目标： ? 了解合成气制甲醇过程对原料的要求 ?掌握合成气制甲醇原则工艺流程 能力目标： ?分析和判断合成气组成对反应过程及产品的影响 ?对比高压法与低压法制甲醇的优缺点 思考与练习: ?合成气制甲醇工艺流程有哪些部分构成？ ?对比高压法与低压法制甲醇的优缺点 ?合成气生产甲醇对原料有哪些要求？如何满足?
授课班级: 授课时间: 四、生产甲醇的工艺流程 （一）生产工序 合成气合成甲醇的生产过程，不论采用怎样的原料和技术路线，大致可以分为以下几个 工序，见图5-1。 图5-1 甲醇生产流程图 1.原料气的制备 合成甲醇，首先是制备原料氢和碳的氧化物。一般以含碳氢或含碳的资源如天然气、石 油气、石脑油、重质油、煤和乙炔尾气等，用蒸汽转化或部分氧化加以转化，使其生成主要由氢、一氧化碳、二氧化碳组成的混合气体，甲醇合成气要求（出—CO2）/（CO+CO2）=2.1 左右。合成气中还含有未经转化的甲烷和少量氮，显然，甲烷和氮不参加甲醇合成反应，其 含量越低越好，但这与制备原料气的方法有关；另外，根据原料不同，原料气中还可能含有 少量有机和无机硫的化合物。 为了满足氢碳比例，如果原料气中氢碳不平衡，当氢多碳少时（如以甲烷为原料），则 在制造原料气时，还要补碳，一般采用二氧化碳，与原料同时进入设备；反之，如果碳多，则在以后工序要脱去多余的碳（以CO2形式）。 2.净化 净化有两个方面： 一是脱除对甲醇合成催化剂有毒害作用的杂质，如含硫的化合物。原料气中硫的含量即 使降至1ppm，对铜系催化剂也有明显的毒害作用，因而缩短其使用寿命，对锌系催化剂也有一定的毒害。经过脱硫，要求进入合成塔气体中的硫含量降至小于0.2ppm。脱硫的方法 一般有湿法和干法两种。脱硫工序在整个制甲醇工艺流程中的位置，要根据原料气的制备方 法而定。如以管式炉蒸汽转化的方法，因硫对转化用镍催化剂也有严重的毒害作用，脱硫工
1绪论 引言 在国内天然气供应紧张和国际油价、天然气价格连续上涨情况下，国内许多公司将目光转向用煤生产天然气的项目，煤气化生产合成气，合成气通过一氧化碳变换和净化后，通过甲烷化反应生产天然气的工艺在技术上是成熟的，煤气化、一氧化碳变换和净化是常规的煤化工技术，甲烷化是一个有相当长应用历史的反应技术，工艺流程短，技术相对简单，对于合成气通过甲烷化反应生产甲烷这一技术和催化剂在国际上有数家公司可供选择。对于解决国内能源供应紧张局面的各种非常规石油和非常规天然气技术路线进行综合比较后判断，煤气化生产合成气、合成气进一步生产甲烷（代用天然气）项目是一种技术上完全可行的项目，在目前国际和国内天然气价格下，这个项目在财务上具有很好的生存能力和盈利能力。另外，作为天然气产品，依赖国内日趋完善的国家、地区天然气管网系统进行分配销售，使得天然气产品的市场空间巨大。充分利用国内的低热值褐煤、禁采的高硫煤或地处偏远运输成本高的煤炭资源，就地建设煤制天然气项目，进行煤炭转化天然气是一个很好的煤炭利用途径。 天然气的特性和用途 天然气系古生物遗骸长期沉积地下，经慢慢转化及变质裂解而产生之气态碳氢化合物，具可燃性，多在油田开采原油时伴随而出。天然气蕴藏在地下约3000—4000米之多孔隙岩层中，主要成分为甲烷，通常占85-95%；其次为乙烷、丙烷、丁烷等，比重，比空气轻，具有无色、无味、无毒之特性，天然气公司皆遵照政府规定添加臭剂，以资用户嗅辨。在石油地质学中，通常指油田气和气田气。其组成以烃类为主，并含有非烃气体。广义的天然气是指地壳中一切天然生成的气体，包括油田气、气田气、泥火山气、煤撑器和生物生成气等。按天然气在地下存在的相态可分为游离态、溶解态、吸附态和固态水合物。只有游离态的天然气经聚集形成天然气藏，才可开发利用。 天然气是生产氨和氢气的理想原料，由其制成的合成气能被更有效、更清洁、更经济地（通过蒸汽转化）生产和净化，而用其他普通原料制成的合成气就逊色得多。对采用合成气制成的碳产品而言，如甲醇、羰基醇和费—托法制成的烃，这类产品有个小缺点：蒸汽转化法制成的合成气中氢气比例通常太低。 天然气的世界储量依然十分丰富，但在工业发达、经济发展更成熟的地区天然气资源正趋于殆尽，只是最近这种趋势更明显。前几年的冬天，美国天然气价格在需求高峰期已达到高位，而今年冬天，因北海天然气产量下降，造成欧洲天
煤制甲醇工艺流程化设计 主反应为：C + O 2 → C O + C O 2 + H 2 → C H 3O 副反应为： 1 造气工段 （1）原料：由于甲醇生产工艺成熟,市场竞争激烈,选用合适的原料就成为项目的关键,以天然气和重油为原料合成工艺简单，投资相对较少，得到大多数国家的青睐，但从我国资源背景看，煤炭储量远大于石油、天然气储量，随着石油资源紧缺、油价上涨，在大力发展煤炭洁净利用技术的形势下，应该优先考虑以煤为原料,所以本设计选用煤作原料。 图1-1 甲醇生产工艺示意图 （2）工艺概述：反应器选择流化床，采用水煤浆气化激冷流程。原料煤通过粉碎制成65%的水煤浆与99.6%的高压氧通过烧嘴进入气化炉进行气化反应，产生的粗煤气主要成分为CO ，CO 2，H ２等。 2 净化工段 由于水煤浆气化工序制得粗煤气的水汽比高达1.4可以直接进行CO 变换不需加入其他水蒸气，故先进行部分耐硫变换，将CO 转化为CO 2，变换气与未变换气汇合进入低温甲醇洗工序，脱除H 2S 和过量的CO 2，最终达到合适的碳氢比，得到合成甲醇的新鲜气。 CO 反应式： 222CO+H O=CO +H 2423CO H CH H O +?+2492483CO H C H OH H O +?+222CO H CO H O +?+
3 合成工段 合成工段工艺流程图如图1。 合成反应要点在于合成塔反应温度的控制，另外，一般甲醇合成反应10～15Mpa 的高压需要高标准的设备，这一项增加了很大的设备投资，在设计时，选择目前先进的林达均温合成塔，操作压力仅 5.2MPa ，由于这种管壳式塔的催化剂床层温度平稳均匀，反应的转化率很高。在合成工段充分利用自动化控制方法，实行连锁机制，通过控制壳程的中压蒸汽的压力，能及时有效的掌控反应条件，从而确保合成产品的质量。 合成主反应： 23CO+2H =CH OH 主要副反应： 2232CO +3H =CH OH+H O 4 精馏工段 精馏工段工艺流程图见图2。 合成反应的副产主要为醚、酮和多元醇类，本设计要求产品达质量到国家一级标准，因此对精馏工艺的合理设计关系重大，是该设计的重点工作。设计中选用双塔流程，对各物料的进出量和回流比进行了优化，另外，为了进一步提高精甲醇质量，从主塔回流量中采出低沸点物继续进预塔精馏，这一循环流程能有效的提高甲醇的质量。 合 成 塔 驰放气 中压蒸汽 锅炉给水 新鲜气 过热蒸汽去锅炉 甲醇合成工段工艺流 程图 粗甲醇去精馏 氢循环 分 离器 合成操作条件1. 反应压力：5.0MPa 2. 反应温度：250~270℃ 3. 流量： 出口 699.8 kmol/h 入口 783.6 kmol/h 2.24 MPa 5.0 MPa 215 ℃ 5.0 MPa 285℃ 图1 甲醇合成工艺流程图
甲醇合成考试题（A) 一．填空题（每空2分，共30分） 1.甲醇是最简单的饱和醇，又名木醇或木精，分子式CH3OH，通常为无色、略带乙醇香味的挥发性可燃液体，分子量3 2.04，爆炸极限5.5%—44.0%。 2.影响甲醇反应的因素有哪些：温度，压力，气体组成，触媒性能，空速，惰性气含量。 3.实际生产中，甲醇合成操作压力上升，调节方法有：①适当增加循环气流量。②适当提高循环气中一氧化碳含量。③适当提高循环气中二氧化碳含量。④适当开大系统压力调节阀，降低惰性气含量。二．判断题（每题2分，共10分） 1.甲醇凝固点-97.8℃，沸点（64.8℃，0.1013MPa），自燃点461℃～473℃。（√） 2.合成反应温度高不会影响产品质量。（×） 3.空速过高，反应温度下降，有时温度难以维持，产量下降（√） 4.CO2的存在，一定程度上抑制了二甲醚的生成。（√） 5.液体甲醇带入塔内会引起催化剂层的温度不变。（×）三．问答题(每题10分，共40分） 1.合成甲醇的化学反应有哪些？ （1）主反应： CO+2H2=CH3OH+Q
CO2+3H2=CH3OH+H2O+Q （2）副反应： 2CO+4H2=CH3OCH3+H2O+Q CO+3H2=CH4+H2O+Q 4CO+8H2=C4H9OH+3H2O+Q CO2+H2=CO+H2O-Q nCO+2nH2=(CH2)n+nH2O+Q 2.甲醇催化反应过程有几个步骤? 答:甲醇合成反应是一个气固相催化反应的过程,共分五步: （1） CO和H2扩散到催化剂表面； （2） CO和H2被催化剂表面吸附； （3）CO和H2在催化剂表面进行化学反应； （4） CH3OH在催化剂表面脱附； （5）CH3OH扩散到气相中去。 3.影响水冷器冷却效果的主要原因有哪些? 答：（1）水量小或水压低,应开大进水阀或提高水压。 （2）冷却器换热管结垢,清理积垢。 （3）冷却水温度高,联系供水,降低水温。 合成甲醇时有石蜡生成,附着在水冷器管壁上,降低水冷效果。可适当减少冷却水量,用温度较高的合成气来熔化石蜡。 4.进入容器设备的八必须？ 申请办证，并得到批准
年产50万吨甲醇合成工艺初步设计 摘要 本设计重点讨论了合成方案的选择，首先介绍了国内外甲醇工业的现状、甲醇原料的来源和甲醇本身的性质及用途。其次介绍了合成甲醇的基本原理以、影响合成甲醇的因素、甲醇合成反应速率的影响。在合成方案里面主要介绍了原料路线、不同原料制甲醇的方法、合成甲醇的三种方法、生产规模的选择、改善生产技术来进行节能降耗、引进国外先进的控制技术，进一步提高控制水平，来发展我国甲醇工业及简易的流程图。在工艺条件中，主要介绍了温度、压力、氢与一氧化碳的比例和空间速度。主要设备冷激式绝热反应器和列管式等温反应器介绍。最后进行了简单的物料衡算。 关键词:甲醇，合成塔
一、综述 (一)国内外甲醇工业现状 甲醇是重要的化工原料，应用广泛，主要用于生产甲醛，其消耗量约占甲醇总量的30%～40%;其次作为甲基化剂，生产甲胺、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基叔丁基醚、对苯二甲酸二甲酯;甲醇羰基化可生产醋酸、酸酐、甲酸甲酯、碳酸二甲酯等。其次，甲醇低压羰基化生产醋酸，近年来发展很快。随着碳化工的发展，由甲醇出发合成乙二醇、乙醛、乙醇等工艺正在日益受到重视。国内甲醇装置规模普遍较小，且多采用煤头路线，以煤为原料的约占到78%;单位产能投资高，约为国外大型甲醇装置投资的2倍，导致财务费用和折旧费用高，这些都会影响成本。据了解，我国有近200家甲醇生产企业，但其中10万吨/年以上的装置却只占20%，最大的甲醇生产装置产能也就是60万吨/年，其余80%都是10万吨/年以下的装置。根据这样的装置格局，业内普遍估计，目前我国甲醇生产成本大约在1400,1800元/吨(约200美元/吨)，一旦出现市场供过于求的局面，国内甲醇价格有可能要下跌到约2000元/吨，甚至更低。这对产能规模小，单位产能投资较高的国内大部分甲醇生产企业来讲会加剧增。 而以中东和中南美洲为代表的国外甲醇装置普遍规模较大。目前国际上最大规模的甲醇装置产能以达到170万吨/年。2008年4月底，沙特甲醇公司170万吨/年的巨型甲醇装置在阿尔朱拜勒投产，使得
煤制甲醇工艺 1)气化 a）煤浆制备 由煤运系统送来的原料煤干基（<25mm）或焦送至煤贮斗，经称重给料机控制输送量送入棒磨机，加入一定量的水，物料在棒磨机中进行湿法磨煤。为了控制煤浆粘度及保持煤浆的稳定性加入添加剂，为了调整煤浆的PH值，加入碱液。出棒磨机的煤浆浓度约65%，排入磨煤机出口槽，经出口槽泵加压后送至气化工段煤浆槽。煤浆制备首先要将煤焦磨细，再制备成约65%的煤浆。磨煤采用湿法，可防止粉尘飞扬，环境好。用于煤浆气化的磨机现在有两种，棒磨机与球磨机；棒磨机与球磨机相比，棒磨机磨出的煤浆粒度均匀，筛下物少。煤浆制备能力需和气化炉相匹配，本项目拟选用三台棒磨机，单台磨机处理干煤量43～53t/h，可满足60万t/a甲醇的需要。 为了降低煤浆粘度，使煤浆具有良好的流动性，需加入添加剂，初步选择木质磺酸类添加剂。 煤浆气化需调整浆的PH值在6～8，可用稀氨水或碱液，稀氨水易挥发出氨，氨气对人体有害，污染空气，故本项目拟采用碱液调整煤浆的PH值，碱液初步采用42％的浓度。 为了节约水源，净化排出的含少量甲醇的废水及甲醇精馏废水均可作为磨浆水。 b）气化 在本工段，煤浆与氧进行部分氧化反应制得粗合成气。 煤浆由煤浆槽经煤浆加压泵加压后连同空分送来的高压氧通过烧咀进入气化炉，在气化炉中煤浆与氧发生如下主要反应：CmHnSr+m/2O2—→mCO+（n/2-r）H2+rH2S CO+H2O—→H2+CO2 反应在6.5MPa（G）、1350～1400℃下进行。
气化反应在气化炉反应段瞬间完成，生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等气体。 离开气化炉反应段的热气体和熔渣进入激冷室水浴，被水淬冷后温度降低并被水蒸汽饱和后出气化炉；气体经文丘里洗涤器、碳洗塔洗涤除尘冷却后送至变换工段。 气化炉反应中生成的熔渣进入激冷室水浴后被分离出来，排入锁斗，定时排入渣池，由扒渣机捞出后装车外运。 气化炉及碳洗塔等排出的洗涤水（称为黑水）送往灰水处理。c）灰水处理 本工段将气化来的黑水进行渣水分离，处理后的水循环使用。 从气化炉和碳洗塔排出的高温黑水分别进入各自的高压闪蒸器，经高压闪蒸浓缩后的黑水混合，经低压、两级真空闪蒸被浓缩后进入澄清槽，水中加入絮凝剂使其加速沉淀。澄清槽底部的细渣浆经泵抽出送往过滤机给料槽，经由过滤机给料泵加压后送至真空过滤机脱水，渣饼由汽车拉出厂外。 闪蒸出的高压气体经过灰水加热器回收热量之后，通过气液分离器分离掉冷凝液，然后进入变换工段汽提塔。 闪蒸出的低压气体直接送至洗涤塔给料槽，澄清槽上部清水溢流至灰水槽，由灰水泵分别送至洗涤塔给料槽、气化锁斗、磨煤水槽，少量灰水作为废水排往废水处理。 洗涤塔给料槽的水经给料泵加压后与高压闪蒸器排出的高温气体换热后送碳洗塔循环使用。 2）变换 在本工段将气体中的CO部分变换成H2。 本工段的化学反应为变换反应，以下列方程式表示： CO+H2O—→H2+CO2
大型甲醇合成塔结构形式选择探讨 杭州林达化工技术工程公司楼寿林楼韧任筱娴 一、大甲醇的发展趋势 随着甲醇制二甲醚（DME）、甲醇制丙稀（MTP）、甲醇制氢（MTH）的发展，为甲醇工业提供了大规模生产的需求，而单系列大型甲醇生产装置和合成塔又是提高甲醇生产经济性的有效途径，目前国外已提出百万吨级大甲醇装置，国内随着国家能源安全战略方针的考虑和大力发展煤化工和醇醚清洁燃料的进展，目前在建和在立项设计的甲醇装置不断扩大规模，有多套20万、30万、40万、50万、60万和更大甲醇装置在建和计划兴建。 杭州林达公司以其多年来在合成氨厂中压联醇合成塔和近年来在低压甲醇合成塔中取得的优良业绩，引起广泛关注。至今已加工出厂的低压甲醇塔5套，均已成功投运，正在加工的有云南曲靖等五套甲醇塔。林达均温甲醇塔以其工艺性能好、合成率高和结构简单紧凑、催化剂装填系数大、外形尺寸小而在大型化甲醇装置中的优势广受关注。泸天化年产40万吨甲醇装置的甲醇合成塔招标，共邀四家国内外公司，其中有杭州林达公司，其余三家为国外公司。陕西渭化年产20万吨甲醇合成塔通过多家国内外公司调查比较，最终确定选用林达公司均温型甲醇合成塔。正在设计的有从几万到几十万吨的多套装置。 二、大型甲醇塔的几种可选形式 目前在文献中论述大甲醇的文献虽不少见，但至今已投产的单系列百万吨级装置不多见，可选择塔型主要有：1.ICI冷激型。据文献介绍可用四段冷激ICI冷激型塔达到年产百万吨能力。 合成塔内径6.1米，床高12.2米，内装甲醇催化剂283m3，采用煤制原料气在10.34MPa下，出塔气中甲醇含量5.7％，日产甲醇3600吨，催化剂空时产率0.53吨/m3·h，折成无惰性气5MPa下有效合成压力的基本空时产率0.327吨/ m3·h。一般认为单台甲醇合成塔的直径最大为6米，否则加工制造运输等难度更大。 2.Topsφe甲醇塔。 文献报导Topsφe公司2500T/日甲醇合成方案采用内径3米绝热塔串联绝热反应，二台合成塔之间用加热水移走反应热，一塔进口182℃，末塔出口271℃，装触媒136m3，在7.83MPa压力下，日产甲醇2500T，三塔均采用径向流动形式，若采用轴向，按上述塔径，三塔串联阻力很大，难以运行。 3.TEC公司MRF反应器 TEC提出百万吨级可用单台MRF反应器，采用MRF-2反应器（5000吨/日甲醇塔直径5米，反应器管长22.4米），按我国四川某厂设计能力420T/日反应器为直径2.5米，床高12米，装触媒43m3，在5.82MPa压力下，日产405吨，催化剂生产强度只有0.407吨/ m3·h。以上百万吨级催化剂为后者的8倍－350m3。 4.Lurgi联合反应器 Lurgi管壳式反应器已在不少甲醇厂使用，但在大型化甲醇装置中因结构复杂、体积大，需多套塔。近几年Lurgi提出用于百万吨级甲醇的联合反应器，即用管壳式反应器和冷管式反应器各一台串联组合。冷气（125℃左右）先进冷管反应器管内与管外触媒逆流换热加热到250℃，然后先在管壳反应器反应温度265℃，出塔再进冷管反应器管外反应，对2500吨/日装置，需高度为12.19米、内径4.572米管壳反应器和内径3.048米冷管反应器各一台，合成压力9.14MPa，循环比为现用甲醇塔的一半，以便避免合成塔阻力过大，节约能耗。国内四川建峰年产60万吨甲醇合成塔专家评审通过了采用国内华东理工大学绝热管壳反应器和林达冷管型塔串联组合方案。 三、林达均温型甲醇塔在大型化装置中的优势 1. 同样大小的均温型甲醇塔生产能力比冷激塔和管壳式高。林达均温型塔催化剂装填系数和冷激塔一样，均在70％以上，但因接近等温反应，反应中间不用冷激气降温避免降低反应器中甲醇生成浓度。据哈气化均温型和冷激型比较，在同样原料气量、进塔气量、合成压力和催化剂装量下，提高产量50％。若在同样入塔气有效压力下将增产更多。故达到同样能力其反应器尺寸可比冷激塔减少1/3以上。 林达均温型塔比管壳式温差还小，Lurgi管壳反应器原设计反应器内不设测温点，现我国有的管壳反应器设了3-5个测温点测轴向温差，但均不测同平面温差，在二者同样合成效率，即催化剂生产强度一样情况下，因触媒装管外，装填系数比管壳式多一倍，故外形尺寸可减小一半。下表一为同样床层高度7米下的比较： 表一