年產(chǎn)50萬噸甲醇合成工藝初步設(shè)計(jì)

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1、年產(chǎn)50萬噸甲醇合成工藝初步設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)重點(diǎn)討論了合成方案的選擇，首先介紹了國內(nèi)外甲醇工業(yè)的現(xiàn)狀、甲醇原料的來源和甲醇本身的性質(zhì)及用途。其次介紹了合成甲醇的基本原理以、影響合成甲醇的因素、甲醇合成反應(yīng)速率的影響。在合成方案里面主要介紹了原料路線、不同原料制甲醇的方法、合成甲醇的三種方法、生產(chǎn)規(guī)模的選擇、改善生產(chǎn)技術(shù)來進(jìn)行節(jié)能降耗、引進(jìn)國外先進(jìn)的控制技術(shù)，進(jìn)一步提高控制水平，來發(fā)展我國甲醇工業(yè)及簡易的流程圖。在工藝條件中，主要介紹了溫度、壓力、氫與一氧化碳的比例和空間速度。主要設(shè)備冷激式絕熱反應(yīng)器和列管式等溫反應(yīng)器介紹。最后進(jìn)行了簡單的物料衡算。關(guān)鍵詞:甲醇，合成塔一、綜述(一)國內(nèi)

2、外甲醇工業(yè)現(xiàn)狀甲醇是重要的化工原料，應(yīng)用廣泛，主要用于生產(chǎn)甲醛，其消耗量約占甲醇總量的30%～40%;其次作為甲基化劑，生產(chǎn)甲胺、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基叔丁基醚、對苯二甲酸二甲酯;甲醇羰基化可生產(chǎn)醋酸、酸酐、甲酸甲酯、碳酸二甲酯等。其次，甲醇低壓羰基化生產(chǎn)醋酸，近年來發(fā)展很快。隨著碳化工的發(fā)展，由甲醇出發(fā)合成乙二醇、乙醛、乙醇等工藝正在日益受到重視。國內(nèi)甲醇裝置規(guī)模普遍較小，且多采用煤頭路線，以煤為原料的約占到78%;單位產(chǎn)能投資高，約為國外大型甲醇裝置投資的2倍，導(dǎo)致財(cái)務(wù)費(fèi)用和折舊費(fèi)用高，這些都會(huì)影響成本。據(jù)了解，我國有近200家甲醇生產(chǎn)企業(yè)，但其中10萬噸/年以上的裝置

3、卻只占20%，最大的甲醇生產(chǎn)裝置產(chǎn)能也就是60萬噸/年，其余80%都是10萬噸/年以下的裝置。根據(jù)這樣的裝置格局，業(yè)內(nèi)普遍估計(jì)，目前我國甲醇生產(chǎn)成本大約在1400,1800元/噸(約200美元/噸)，一旦出現(xiàn)市場供過于求的局面，國內(nèi)甲醇價(jià)格有可能要下跌到約2000元/噸，甚至更低。這對產(chǎn)能規(guī)模小，單位產(chǎn)能投資較高的國內(nèi)大部分甲醇生產(chǎn)企業(yè)來講會(huì)加劇增。而以中東和中南美洲為代表的國外甲醇裝置普遍規(guī)模較大。目前國際上最大規(guī)模的甲醇裝置產(chǎn)能以達(dá)到170萬噸/年。2008年4月底，沙特甲醇公司170萬噸/年的巨型甲醇裝置在阿爾朱拜勒投產(chǎn)，使得該公司5套大型甲醇裝置的總產(chǎn)能投資大幅下降，成本競爭

4、力大為增強(qiáng)。據(jù)石油和化工規(guī)劃院分析，目前國外天然氣產(chǎn)地在建的大型甲醇生產(chǎn)裝置成本只有60～80美元/噸。不僅如此，國外大型甲醇裝置多以天然氣為原料，采用天然氣兩端轉(zhuǎn)化技術(shù)，包括德國魯奇公司，丹麥托普索公司，英國卜內(nèi)門化工公司和日本三菱公司等企業(yè)的技術(shù)。相對煤基甲醇技術(shù)，天然氣轉(zhuǎn)化技術(shù)成熟可靠，轉(zhuǎn)化規(guī)模受甲醇規(guī)模影響較小，裝置緊湊，占地面積小。盡管近年來國際市場天然氣價(jià)格也在上漲。但國外甲醇生產(chǎn)企業(yè)依靠長期供應(yīng)協(xié)議將價(jià)格影響因素將至最低。而我國大部分甲醇生產(chǎn)以煤為原料，氣化裝置規(guī)模有限和占地面積大的先天缺陷制約著甲醇生產(chǎn)裝置向大型化發(fā)展。同時(shí)近年來煤炭價(jià)格的大幅度上漲對本來還具有一定成

5、本優(yōu)勢的煤基甲醇生產(chǎn)較大影響，再加上煤基甲醇大多建在西部地區(qū)，運(yùn)輸費(fèi)用較高。種種因素進(jìn)一步削弱了煤基甲醇的價(jià)格競爭力。國外大型甲醇裝置集中投產(chǎn)后，傳統(tǒng)的銷售渠道無法消化聚然增多的甲醇。2010年之前，國外甲醇以低價(jià)沖擊中國市場幾無懸念。甲醇合成工段設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)1.原料氣組成物料COCO2H2CH4N2組成（V%）28.22.8365.81.41.772.粗甲醇組成物料CH3OH(CH3)2OC4H9OHH2O組成（wt%）93.860.200.035.913.粗甲醇中合成氣溶解情況表氣體H2COCO2N2ArCH4溶解量（m3/t粗甲醇）4.3640.8157.7800.3650.2

6、431.6804.合成工藝條件合成方法及工藝條件自行選擇，工藝要體現(xiàn)綠色、環(huán)保、先進(jìn)，并具有一定的經(jīng)濟(jì)性。公用工程：?（1）熱劑用蒸汽：根據(jù)生產(chǎn)需要選用不同壓力級(jí)別的蒸汽（2）冷劑用循環(huán)冷卻水：上水溫度可取25℃。二、甲醇合成的基本原理(一)反應(yīng)原理1.主反應(yīng)CO+2H2=CH3OH2副反應(yīng)2CO+3H2=(CH3)2O+H2OCO+3H2=H2O+CH44CO+8H2=C4H9OH+3H2OCO2+H2=CO+H2O三、生產(chǎn)方案的選擇甲醇的生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展很快，近年來以碳的氧化物與氫合成甲醇的方法在原料路線、工藝技術(shù)、節(jié)能降耗、生產(chǎn)規(guī)模、過程控制與優(yōu)化等方面都有新的突破與進(jìn)。(一)原料

7、路線世紀(jì)50年代，甲醇生產(chǎn)所用的原料主要有煤、焦炭、焦?fàn)t氣。到20世紀(jì)60年代天然氣逐漸成為制造甲醇的主要原料，因?yàn)樗喕肆鞒?、便于輸送、降低了成本。從甲醇生產(chǎn)的實(shí)際情況核算采用天然氣為原料要比采用煤為原料投資降低35%，成本降低50%。目前甲醇生產(chǎn)的路線大致有煤、石油、天然氣和H2、CO(或CO2)的工業(yè)廢氣。20國際上甲醇總產(chǎn)量中約有70%左右是以天然氣為原料的。另外使用烴類加工副產(chǎn)氣(乙炔尾氣或乙烯裂解廢氣)則經(jīng)濟(jì)效果更顯著，但數(shù)量有限，使其使用受