年产60万吨煤制甲醇定稿稿讲解

毕业设计

题目：年产60万吨煤制甲醇生产工艺初步设计

学号：090243108

姓名：王成龙

系别：地质测量系

专业：应用化工技术

指导教

师：李秉昌

201268 题目：年产60万吨煤制甲醇生产工艺初步设计

摘要

甲醇是一种极重要的有机化工原料，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60万t/a的甲醇项目。设计的主要内容是进行工艺论证，物料衡算和热量衡算等。本设计本着符合国情、技术先进和易得、经济、环保的原则，采用煤炭为原料；利用GSP气化工艺造气；NHM化

工艺净化合成气体；低压下利用列管均温合成塔合成甲醇；三塔精馏工艺精制甲醇；此外严格控制三废的排放，充分利用废热，降低能耗，保证人员安全与卫生。

关键词：甲醇、合成、精馏

1.总论 (4)

1.1概述 (4)

2.工艺流程设计 (5)

2.1煤气化技术路线的选择 (5)

2.2净化工艺方案的选择 (7)

2.3合成甲醇工艺的选择 (8)

2.4粗甲醇的精馏 (11)

3.工艺流程 (14)

3.1 GSP气化工艺流程 (14)

3.2净化装置工艺流程 (15)

3.3甲醇合成工艺流程 (19)

3.4甲醇精馏工艺流程 (20)

3.5氨吸收制冷流程 (22)

4.工艺计算 (23)

4.1物料衡算 (23)

4.1.1精馏工段 (23)

4.1.2合成工段 (24)

4.1.3变换净化工段 (30)

4.1.4气化工段 (33)

4.2能量衡算 (33)

5................................................................................................................................... 主要设备的计算和选型 (38)

5.1甲醇合成塔的设计 (38)

5.2水冷器的工艺设计 (40)

5.3循环压缩机的选型 (43)

5.4气化炉的选型 (43)

6................................................................................................................................ 合成车间设计.. (45)

6.1厂房的整体布置设计 (45)

6.2合成车间设备布置的设计 (45)

7 .三废处理 (46)

7.1甲醇生产对环境的污染和处理方法 (46)

致谢 (48)

参考文献 (48)

1 .总论

1.1概述

1.1.1甲醇性质

甲醇俗称木醇、木精，英文名为methanol，分子式CH3OH是一种无色、透明、易燃、有毒、易挥发的液体，略带酒精味；分子量32.04，相对密度O.7914（d；0），蒸气相对密度1.11（空气=1），熔点-97.8 C,沸点64.7 C，闪点（开杯）16C,自燃点473C, 折射率（20 °C）1.3287，表面张力（25C） 45.05mN/m 蒸气压（20C） 12.265kPa，粘度（20C） 0.5945mPO?s。能与水、乙醇、乙醚、苯、酮类和大多数其他有机溶剂混溶。

蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限 6.0 %?36.5 % （体积比）。化学性质较活泼，能发生氧化、酯化、羰基化等化学反应。

1.1.2甲醇用途

甲醇是重要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，甲醛则是生产各种合成树脂不可少的原料。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。作为一种良好的萃取剂，甲醇在分析化学中可用于一些物质的分离。甲醇还是一种很有前景的清洁能源，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的发展方向之一；另外燃料级甲醇用于供热和发电，也可达到环保要求。甲醇还可经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，有着广阔的应用前景。

1.1.4甲醇生产原料

合成甲醇的工业生产是以固体（如煤、焦炭）、液体（如原油、重油、轻油）或气体（如天然气及其它可燃性气体）为原料，经造气、净化（脱硫）变换，除二氧化碳，配制成一定配比的合成气。在不同的催化剂存在下，选用不同的工艺条件可单产甲醇（分高、中、低压法），或与合成氨联产甲醇（联醇法）。将合成后的粗甲醇经预精镏脱除甲醚，再精镏

而得成品甲醇。

2.工艺流程设计

图1煤制甲醇的简单工艺流程

首先是采用GSP气化工艺将原料煤气化为合成气；然后通过变换和NHD兑硫脱碳工艺将合成气转化为满足甲醇合成条件的原料气；第三步就是甲醇的合成，将原料气加压

到5.14Mpa,加温到225E后输入列管式等温反应器，在XNC-98型催化剂的作用下合成甲醇，生成的粗甲醇送入精馏塔精馏，得到精甲醇。然后利用三塔精馏工艺将粗甲醇精制得到精甲醇。

2.1煤气化技术路线的选择

煤气化技术按气化反应器的形式，气化工艺可分为移动床（固定床）、流化床、气流床三种。

2.1.1移动床气化

采用一定粒度范围的碎煤（5mm-50mm为原料，与气化剂逆流接触，炉内温度分布曲线出现最高点，反应残渣从炉底排出，生成气中含有可观量的挥发气。典型的气化炉为鲁奇（Lurgi ）炉。

移动床气化，是目前世界上用于生产合成气的主要方法之一。在大型煤制甲醇的装置中，固定床的优点是投资低，可是它有很多不足：（1）对原料煤的黏结性有一定有一定要求：（2）气化强度低：（3）环境污染负荷大，治理较麻烦。

2.1.1流化床气化

采用一定粒度分布的细粒煤（v 10mm为原料，吹入炉内的气化剂使煤粒呈连续随机运动的流化状态，床层中的混合和传热都很快。所以气体组成和温度均匀，解决了固定床气化需用煤的限制。生成的煤气基本不含焦油，但飞灰量很大。发展较早且比较成

熟的是常压温克（Win kier ）炉。

它的缺点是：（1）在常压或接近于常压下生产，生产强度低、能耗高、碳转化率只有88%-90% （2）对煤的气化活性要求高，仅适合于气化褐煤和高活性的烟煤。（3）缺少大型使用经验；要在大型甲醇装置中推广，受一定限制。