【精品】年产20万吨煤制甲醇生产工艺初步设计可研报告

(此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！) 年产20万吨甲醇项目可行性报告目录第一章绪论 (2)第一节、甲醇合成的基本概念 (2)一、甲醇性质 (2)二、甲醇用途 (2)三、甲醇生产工艺的发展 (3)四、甲醇生产原料 (3)第二节、甲醇的合成方法 (4)第三节、设计的目的和意义 (5)第四节、设计的依据 (5)一、邢台职业技术学院资源与环境工程系2011届课程设计选题 (5)二、设计的基础资料 (5)三、设计的指导思想 (5)第二章、甲醇合成工艺流程的设计 (6)第一节、甲醇合成塔的选择「 (6)第二节、催化剂的选用 (7)一、甲醇合成催化剂 (7)第三节、合成工序工艺操作条件的确定与论证 (10)第四节、粗甲醇的精馏 (11)第五节、精馏塔的选择 (15)第六节、生产工艺参数 (15)第七节、甲醇合成工艺流程的设计 (16)第三章、甲醇合成的工艺计算 (16)第一节、物料衡算 (17)一、精馏工段 (17)二、合成工段 (19)三、新鲜气的计算 (20)四、循环气气量的确定 (20)五、入塔气和出塔气组成 (20)第二节、能量衡算 (20)一、Q1入塔热的计算（Q1 = Cm△t） (21)二、出塔热的计算 (22)三、反应热的计算 (22)四、损失热的计算 (23)第三节、主要设备的计算和选型 (24)一、合成段工艺计算和设备选型 (24)二、精馏段工艺计算和设备选型 (25)（1）、传热设备的选型依据 (26)（2）、换热器和冷凝器计算结果和选型 (27)（3）、再沸器计算结果和选型 (29)（4）、预塔计算结果和选型 (30)（5）、预塔和加压塔间离心泵的计算和选型 (32)（6）、加压塔计算结果和选型 (34)（7）、常压塔计算结果和选型 (37)（8）、甲醇储罐的计算和选型 (38)第四章、厂址的选择及总平面图设计 (39)第一节、厂址的选择 (39)一、原料来源 (39)二、周围环境及交通 (39)三、地势条件 (41)四、气候条件 (41)五、水文条件 (42)第五章、车间规划及布置说明 (43)第一节、合成车间设备平面布置 (43)第二节、精馏车间设备布置 (43)第三节、分厂总平面布置 (44)第六章、公用工程及环境保护 (45)第一节、公用工程 (45)一、水﹑电和汽的来源 (45)二、精甲醇的运输﹑装卸和贮存 (45)三、自控仪表 (45)第二节、安全卫生 (45)一、车间有毒气体最高允许浓度及保证不超标的措施 (45)二、一氧化碳中毒的症状、急救及预防措施 (46)三、甲醇中毒症状和急救 (46)四、中毒症状 (46)五、急救处理 (46)第三节、三废处理 (46)一、甲醇生产对环境的污染 (47)二、处理方法 (47)第七章、设计结果评价 (48)参考文献 (49)设计任务书一、设计目标为某化工总厂设计一个20万吨年合成甲醇分厂。

二、设计基础条件1、原料规格：来自总厂造气分厂的净化合成气，压强3.5Mpa，温度313.15K，组成为2、产品规格：达到国家标准（GB 388-85）一级品质量标准，分厂生产控制指标为3、排污要求：①含醇气体用管道送至总厂锅炉房焚烧处理；②工艺废水含有机物总量<0.002，用专用管路送至总厂水处理分厂。

4、公用工程：供电、供水、供惰性气、供汽、机修等公用工程由总厂统一安排、配套提供。

5、厂址地形条件：一侧靠河、另一侧靠厂内公路的狭长平地，宽度60m，长度无限制。

二、工作内容及进度安排1、工艺流程设计及模拟计算1）工艺方案选择及论证（中压法、Lurgi式合成塔）2）工艺流程模拟计算（用ASPEN PLUS）3）绘制带控制点工艺流程图4）编制物料及热量平衡计算书2.设备选型及典型设备设计1）典型非标设备——精馏塔的工艺设计，编制计算说明书。

2）典型标准设备——换热器的选型设计，编制计算说明书。

3）编制设备一览表。

2.车间设备布置设计选择合成车间或精制车间，进行车间布置设计1)绘制车间平面布置图（不少于1张）2)绘制车间立面布置图（不少于1张）2、分厂总平面布置设计1）对合成车间、精制车间、压缩车间、产品储罐区、中心控制室、分析化验室、行政管理及生活等辅助用房、设备检修区、分厂内部道路等进行合理的布置设计，并对方案进行必要的说明。

2）绘制分厂平面布置总图（1张）。

3、设计说明书编制对设计内容汇总，按正规格式编写《初步设计说明书》。

作了具体设计的内容可详细一些，为作具体设计的内容可简略，但要保持格式正确完整。

6、提交设计文档将仿真设计模型（*.bkp文件）、设计说明书、计算说明书、表格、图纸等设计文档汇总编目，每组写一份设计小结，目录、小结与设计文档一起上载到FTP站点Hand-in目录下自己小组的目录（自建）中。

注：设计文档均要求用MS-Word编辑，图纸用AutoCAD绘制。

1、经济分析与评价参考以下价格数据对设计方案进行经济分析与评价：1)合成原料气：0.5元Nm32)304不锈钢设备：45000元t3)中低压（≤4MPa）碳钢设备：18000元t4)高压碳钢设备价格：20000元t5)低压蒸汽(0.8MPa)：100元t6)中压蒸汽（4MPa）：300元t电：0.6元kW ，行程S=360mm，假设气体的流速为15ms，则设计第一级压缩机的气缸内径为：500㎜，设计第二级压缩机的气缸内径为900㎜。

C、甲醇分离器（S201）从分离器的出口物料来估算分离器的容积：a、分离器顶部（气体）:估算气体的体积流量：b、分离器底部（液体）：这里忽略气体部分，液体只考虑甲醇和水两部分，其中甲醇0.68，水0.32。

可估算液体的体积流量该分离器为连续操作，故在分离器中的累积量为零。

设计分离器的裕度为30%。

气液相总体积流量： 4.55；设计分离器的体积为：6.5。

设计外形尺寸为2000×2600，设计压力为5.5MPa，设计温度为60℃。

D、甲醇闪蒸槽（V202）a、闪蒸气部分：可估算闪蒸气的体积流量为：0.0154b、粗甲醇部分：可估算粗甲醇液体的体积流量：0.02由此可估算气液两相的总体积流量： 0.0354；该闪蒸槽为连续操作，假设在闪蒸槽中累积几分钟的物料。

设计闪蒸槽的裕度为30%。

设计闪蒸槽的体积为：15。

设计闪蒸槽的外形尺寸为：；设计压力为：5MPa ；设计温度为：60℃。

E 、 甲醇合成器（R201）进入合成器的混合气的摩尔流量为：33944.1495 Kmols.则可估算单程的冷管数量：=1575根上下冷管数目一样，故总的冷管数为3150根。

根据文献资料，年产35万吨的甲醇，甲醇合成器大小选择为：合成器的截面积为： =8.0425㎡ 则触煤层的面积可估算为： 6.5㎡ 反应器触煤装填系数70%，估算触煤装填量：则触煤装填量取58。

F 、 粗甲醇储槽（V201）从甲醇闪蒸槽里出来的粗甲醇（15）摩尔流量为：2108.62458 Kmolh ；则可估算其体积流量为：72.22流程是连续操作的，这里假设储槽可以储存几分钟的粗甲醇量，且假设储槽的裕度为10%，由此估计储槽的体积为：7。

设计储槽型式为：卧式；外形尺寸为：；设计压力为：1.5MPa ；设计温度：60℃。

5.1.7 闪蒸槽输送泵（P201） 已知液体的体积流量为：假设离心泵进出口的流体不存在流速变化，则假设：， 设定管路参数如下：2000.0390.7520.5 5.2 6.413.6d mm λζ===⨯+++=，，由此可估算出管道的阻力为： 22242415880.03913.60.2(0.04) 1.3670.2f v l d H q m d g g λζππ⎡⎤⎡⎤⎛⎫⎛⎫+⨯+ ⎪ ⎪⎢⎥⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎢⎥==⨯=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦∑∑∑离心泵的压头为：根据管路对泵提出的流量和压头选定泵的型号：IS150—125—250，单级单吸离心泵。

台数：2台，其中一台备用。

二、精馏段工艺计算和设备选型（1）、传热设备的选型依据表3.8 常用流体流速范围表根据(5-3) 其中Q为热负荷，m为流体的质量流率，Cp为比热容，K为传热系数，A为传热面积在计算中，校正系数在0.8~1.0之间，为了保证一定的换热裕度，在这次的选型计算中，校正系数都取(5-4) 因此由化工工艺手册查得传热系数的估计值取加热时冷却时并且假设在冷凝过程中只有甲醇和水发生相变化相变焓的数值如下：甲醇相变焓为1129kgmol，水的相变焓为2258.4kgmol根据软件模拟的物性数据和传热计算公式和经验值，我们进行了换热设备的简捷计算，为了保证设备能够达到应有的换热效果，在估算时，我们在最后确定了一定的传热面积的裕度，这里换热器的裕度为15%，冷凝器的裕度为30%，再沸器裕度也为30%。

（2）、换热器和冷凝器计算结果和选型计算过程中得到的参数和计算结果用下表表示：表3.9 换热器和冷凝器参数和计算结果根据上面的计算得到的换热面积和流体性质（高压流体，带腐蚀性且含有不凝性气体），查化工工艺手册可以得到以下设备类型候选进料换热器E1的型号为F A500-67.6-50-4表3.10 FA500-67.6-50-4参数表预压塔冷凝器C1的型号为 FLA600-80.7-50-4表3.11 FLA600-80.7-50-4参数表由于换热面积很大，所以采用两个换热器并联的方式（3）、再沸器计算结果和选型工业上优先考虑具有一系列突出优点和优良性能的立式热虹吸再沸器，立式热虹吸再沸器是利用它的单相釜液与换热器传热管内热汽液混合物的密度差形成循环推动力，构成工艺物流在精馏塔底与再沸器间的流动循环，这种再沸器具有传热系数高，结构紧凑，安装方便，占地面积小，设备及运行费用低等显著优点。

但是由于结构上的原因，壳程不能采用机械方法清洗，因此不宜用于高粘度或较脏的加热介质。

同时由于是立式安装，因而增加了塔的裙座高度。

对于换热面积大于800m2的，采用卧式热虹吸重沸器比较合适再沸器的热流量可以一贯呈液体蒸发所需的热流量或以刻成蒸汽冷凝所释放的热流量为准。

由于我们采用中压蒸汽加热，所以加热介质不存在相态的改变，以釜液的相变热为基准进行计算。

因此可以得到计算结果表格如下：表3.13 再沸器选型参数根据上面的换热面积查手册可以得到如下选型（4）、 预塔计算结果和选型由于预塔仅起到脱除不凝性气体的作用，所以在这里我们采用的是圆盘形浮阀板式塔，它的优点是操作稳定，设备投资少，操作弹性大，处理量多。

综合了工业生产历史所给的数据和文献参数，我们的预塔计划采用F1型（V-1型）浮阀塔，由于轻阀泄漏量多，所以采用重阀（Z ）。

塔板采分块式的泡罩塔板。

0.50.50.02210000.3651.74 1.2s L LVs V L F V ρρ⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭取板间距为查图得到可以算出液泛气速0.50.52010001.20.06 1.73/1.2L V f f V u Cm s ρρρ⎛⎫⎛⎫⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭--===取液泛百分率为80%，可以计算出气速气体所需流通面积选择单流型塔板，取堰长由查图得到溢流管面积和塔板总面积之比为21.2571.37910.08810.088T An A m ''===--1.33D m'===将D’圆整到D=1.4m 作为初选塔径 实际泛点百分率为板间距重新选择为塔的总体高度（不包括裙座）为(2)D T T F B H H N S H SH H H '=+--+++1.5(4225)0.4550.60.8 1.522.55H m =+--⨯+⨯++=因为预塔采用的是立式热虹吸再沸器长度约有3m ，所以我们采用的裙座高度为3.2m塔顶吊柱设比塔顶高1.8m ，则塔的总高位（5）、 预塔和加压塔间离心泵的计算和选型根据伯努力方程 离心泵的压头可以表达为(5-5)式子中21p p z z g g g ρρρ⎛⎫⎛⎫∆P =+-+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 222482fvl l u d H q d g d g λζλζπ⎡⎤⎛⎫+ ⎪⎢⎥⎡⎤⎛⎫⎝⎭⎢⎥=+= ⎪⎢⎥⎝⎭⎢⎥⎣⎦⎢⎥⎣⎦∑∑∑3-33V 27.6614g/mol 277.8kmol/h=7684.34kg/h=2.13454kg/s 0.6820 0.3153 0.6820791+0.3153998=854.13kg/m q =q/=2.31454854.13=2.510/M q m sρρ==≈⨯⨯÷⨯甲醇乙醇 X =X =假设离心泵进出口的流体不存在流速变化，则1221150.00kPap 579.33kPa(32241)0.4510.6 3.75p 3.75(579.33150)9.81854.13 3.8p Z mp PZ m g g ρρ==∆=--⨯+⨯=-∆=∆+=+-÷÷=选取2000.0390.7520.5 5.2 6.413.6d mm λζ===⨯+++=所以离心泵压头为33.8 5.3410 3.81H m -=+⨯=（6）、加压塔计算结果和选型加压塔需要比较好的分离效果，根据工业的发展现状，金属丝网孔板波纹规整填料的填料精馏塔应用比较广泛。