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年产24万吨甲醇合成工艺设计-26页精选文档

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年产24万吨甲醇合成工艺设计

The Design of 240,000 t/a Methanol Synthesis Process

目录

摘要 (Ⅰ)

Abstract (Ⅱ)

引言 (1)

第1章甲醇的性质及其用途 (1)

1.1 甲醇的性质 (1)

1.1.1 甲醇的物理性质 (1)

1.1.2 甲醇的化学性质 (1)

1.2甲醇的用途 (3)

1.3甲醇工业的现状及发展 (3)

1.3.1全球甲醇工业现状及发展趋势 (3)

1.3.2 我国甲醇工业发展 (4)

1.3.3甲醇生产技术的发展 (5)

第2章甲醇合成工艺原理及方法 (6)

2.1 甲醇合成原理 (6)

2.2 甲醇合成反应热力学 (6)

2.3 甲醇的合成方法及流程 (6)

2.3.1木材干馏法 (6)

2.3.2液相法制备甲醇 (7)

2.3.3 气相合成甲醇法 (7)

第3章设计衡算和主要设备设计 (9)

3.1 物料衡算 (9)

3.2热量衡算........................................................................................ 错误!未定义书签。

3.3主要设备选型及计算 (17)

3.3.1 传热面积的确定 (18)

3.3.2 传热管数的确定 (18)

3.3.3 合成塔壳体内径的确定 (18)

3.3.4 合成塔壳体厚度的确定 (19)

3.3.5 合成塔封头的确定 (19)

3.3.6 折流板的确定 (19)

3.3.7 管板的确定 (20)

3.3.8 定距管的确定 (20)

3.3.9 支座的确定 (20)

结论 (20)

致谢............................................................................................................. 错误!未定义书签。参考文献 .. (21)

年产24万吨甲醇合成工艺设计

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24万t/a的甲醇项目。本设计介绍了甲醇生产方法中的木材干馏法,液相法和气相法中的高、中、低压法,从国内外现状考虑,本设计采用气相低压法。

本设计采用德国Lurgi公司的甲醇合成工艺,合成塔选用该工艺中管壳式合成塔,对合成工段进行了工艺计算,包括物料衡算及能量衡算;设备计算包括对合成塔设备选型及指标计算。

关键词:甲醇合成物料衡算热量衡算合成塔

The Design of 240,000 t/a Methanol Synthesis Process Abstract:Methanol is an extremely important organic chemical raw materials,is also a fuel, it plays a very important position in the national economy.In recent years,with the development of affiliated products of Methanol,especially the use of Methanol fuel,the demand of Methanol is increasing quickly.In order to meet the needs of economic development for methanol,this project has been made.Lumber dry distillation,liquid phase method,gas phase method of methanol production have been introduced in this design.Considering from the situation at home and abroad, the gas phase low pressure method been has been used in this design.

Methanol synthesis process of Germany lurgi company has been used in my design,the synthesis tower of tubular has been chosen in this design,I have take the process of synthesis section in calculation,including material calculation and energy balance calculations;calculation of synthesis tower equipment including equipment selection and evaluation

Key words:Methanol;Synthesis;Material balance calculate;Heat balance calculate;Synthetic tower

引言

甲醇用途广泛,是基础的有机化工原料和优质燃料。主要应用于精细化工,塑料等领域,用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲酯等多种有机产品,也是农药、医药的重要原料之一。甲醇在深加工后可作为一种新型清洁燃料,也加入汽油掺烧。甲醇和氨反应可以制造一甲胺。

甲醇生产所用的原料有煤、石油、天然气等,生产工序主要包括造气、脱硫、脱碳、精制、压缩与合成等。我国采用的甲醇生产工艺主要有:ICI低压甲醇合成工艺、Lurgi 低压甲醇合成工艺、TEC的新型反应器以及正趋向成熟的液相法甲醇合成工艺。

合成工段是甲醇生产中的最为关键的一步,合成工段能有效安全运转是整个厂能正常运行的基础。因此,根据生产需要,必须选择合适的生产流程、控制一定的工艺条件,满足工艺生产要求。

第1章甲醇的性质及其用途

1.1 甲醇的性质

1.1.1 甲醇的物理性质[1]

甲醇是一种无色、透明、易燃、易挥发的有毒液体,略有酒精气味。分子量32.04,相对密度0.792(20/4℃),熔点-97.8℃,沸点64.5℃,闪点12.22℃,自燃点463.89℃,蒸气密度 1.11,蒸气压13.33KPa(100mmHg 21.2℃),蒸气与空气混合物爆炸极限为6.0%-36.5%(体积)。能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃和许多其他有机溶剂相混溶,遇热、明火或氧化剂易燃烧。甲醇燃烧时无烟,火焰呈蓝色。

1.1.2 甲醇的化学性质[1]

甲醇含有一个甲基与一个羟基,是最简单的饱和脂肪醇,具有脂肪醇的化学性质,即可进行氧化、酯化、羰基化、胺化、脱水等反应。

1.1.

2.1 氧化反应

如甲醇在电解银催化剂上可被空气氧化成甲醛,是重要的工业制备甲醛的方法。

CH3OH+0.5O2→ HCHO+H2O

甲醛进一步氧化生成甲酸:

HCHO+0.5O2→HCOOH

甲醇完全燃烧时氧化成CO2和H2O,放出大量热:

2CH3OH+3O2→2CO2 + 4H2O

1.1.

2.2 酯化反应

如甲醇可与多种无机酸和有机酸发生脂化反应。甲醇和硫酸发生酯化反应生成硫酸氢甲酯,硫酸氢甲酯经加热减压蒸馏生成重要的甲基化试剂硫酸二甲酯

CH3OH+H2SO4 →CH3OSO2OH+H2O

2CH3OSO2OH →CH3OSO2OCH3+H2SO4

甲醇和硝酸作用生成硝酸甲酯:

CH3OH+HNO3 →CH3NO3+H2O

甲醇和甲酸反应生成甲酸甲酯:

CH3OH+HCOOH →HCOOCH3+H2O

1.1.

2.3羰基化反应

如甲醇和光气发生羰基化反应生成氯甲酸甲酯,进一步反应生成碳酸二甲酯:

CH3OH+COCl2→CH3OCOCL+HCl

CH3OCOCl+CH3OH →(CH3O)2CO+HCl

1.1.

2.4胺化反应

如在压力5~20 MPa,温度370~420 ℃下,以活性氧化铝或分子筛作催化剂,甲醇和胺发生反应生成一甲胺、二甲胺和三甲胺的混合物,经精馏分离可得一甲胺、二甲胺和三甲胺产品。

CH3OH+NH3→CH3NH2+H2O

2CH3OH+NH3→(CH3)2NH+2H2O

3CH3OH+NH3→(CH3)3N+3H2O

1.1.

2.5脱水反应

如甲醇在高温和酸性催化剂如ZSM-5,γ-Al2O3作用下分子间脱水生成二甲醚:

2CH3OH →(CH3)2O+H2O

1.1.

2.6裂解反应

如在酮催化剂上,甲醇可裂解成CO和H2:

CH3OH →CO+2H2

1.1.

2.7氯化反应

如甲醇和氯化氢在ZnO/ZrO催化剂上发生氯化反应生成一氯甲烷:

CH3OH+HCl →CH3Cl+H2O

1.2甲醇的用途[33]

甲醇是重要的一碳化工基础产品和有机化工原料,而且是重要的溶剂,广泛用于有机合成、染料、医药、涂料和国防等工业。

近年来,随着技术的发展和能源结构的改变,甲醇化工已成为洁净能源的重要组成部分。此外,甲醇还开辟了许多新的用途。甲醇是较好的人工合成蛋白的原料,蛋白转化率较高,发酵速度快,无毒性,价格便宜;甲醇是容易运输的清洁燃料,可以单独或与汽油混合作为汽车燃料,用它作为汽油添加剂可起到节约芳烃,提高辛烷值的作用,汽车制造业将成为耗用甲醇的巨大部门;由甲醇转化为汽油方法的研究成果,间接开辟了由煤转换为汽车燃料的途径。甲醇是直接合成乙酸的原料,孟山都公司实现了在较低压力下甲醇和一氧化碳合成乙酸的工艺。甲醇可直接用于还原铁矿石,得到高质量的海绵铁。特别是近化学工业的发展,甲醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、乙酸乙烯、乙酐、甲酸甲年来C

1

酯和氧分解性能好的甲醇树脂等产品,正在研究开发和工业化中。

甲醇化工已成为化学工业中一个重要的领域。甲醇的消费已超过其传统用途,潜在的耗用量远远超过其化工用途,渗透到国民经济的各个部门。今后甲醇的发展速度将更为迅速。

1.3甲醇工业的现状及发展

1.3.1全球甲醇工业现状及发展趋势[23]

从2000年起,世界甲醇生产能力出现了甲醇史上最短时间内最大规模的增长。2000年,世界甲醇总产能达3803万吨,需求量为2817万吨/年,装臵开工率为76.5%;2019年,世界甲醇总产能达到4060万吨/年,产量为3300万吨,装臵平均开工率为81.3%;2019年,世界甲醇总生产能力接近4800万吨,总需求达3680万吨;2019年以来,全球甲醇产能不断快速提高,至2019年底全球甲醇产能近1亿吨。同时,需求量与产量也在稳步提升。近年来全球甲醇需求年均增长率超过4%,相当于新建一座世界规模甲醇厂的年产量。

下图是全球甲醇规模和需求的条形折线图:

图1.1 全球甲醇规模和需求

近几年全球甲醇供需基本平衡,但生产和消费格局已发生了重大变化。全球甲醇产能和产量的增长主要来自亚洲和中东等低成本地区,欧美等高成本地区不仅没有增长,有的还在减小。现在以中国等发展中国家为代表的亚太国家,作为甲醇新兴市场潜在应用不断

开发。国际舆论普遍认为,5年以后,这一地区可能成为决定世界甲醇市场发展方向的极具影响力的因素,其正在成为一支不可忽视的中坚力量。近期世界甲醇价格的预测将取决于中国煤基甲醇生产的经济性。世界甲醇生产格局的变化带来了消费格局的重大变化,工业发达国家和地区如美国、西欧、日本等已由过去的甲醇自产自给转变为主要进口国,而拉丁美洲、东欧(俄罗斯)、中东及非洲却成为甲醇主要出口国。

未来国际甲醇市场的主要不利因素为国际上甲醇新建装置大量涌现,产能增长速度过快,今后5年中投产的甲醇产能将超过1800万吨,这些新增产能主要分布于南美、远东和澳大利亚。产能增长过快会对现有市场造成一定冲击,使市场价格产生波动。

总的来看,未来甲醇的需求增长为每年500万吨,而未来新增的产能还不会在短期内造成供需失衡的局面,加之甲醇生产成本不断提高,未来甲醇市场价格会保持稳步上升的局面。

1.3.2 我国甲醇工业发展[32]

我国的甲醇工业经过十几年的发展,生产能力得到了很大提高。1991年,我国的生产能力仅为70万吨,截止2019年底,我国甲醇产能已达740万吨,117家生产企业共生产甲醇440.65万吨,2019年甲醇产量达到500万吨,比2019年增长22.2%,进口量99.1万吨,因此下降3.1%。2019年,国内共有甲醇生产企业180多家,产能超过2070万吨/年,产量为1126.3万吨,同比增长6.4%。甲醇进口量为143.4万吨,同比增长69.7%;出口量36.8万吨,同比下降34.6%;净进口量106.6万吨;表观消费量为1232.9万吨,同比上升11.6%。2000年至2019年的8年间,我国甲醇产能年均增长率达到25%,表观消费量年均增长率也达到18%。目前,我国甲醇消费主要集中在甲醛、醋酸、醇醚等领域。1.3.2.1我国甲醇原料结构现状[24]

我国甲醇生产主要以煤为原料,其次是天然气和焦炉煤气。截至2019年底,国内煤制甲醇企业共有140多家,产能合计约1270万吨/年,占总产能的61%;天然气制甲醇的企业为23家,产能合计600万吨/年,占29%;焦炉煤气制甲醇的企业约有13家,产能合计为200万吨/年,占10%。

1.3.

2.2我国甲醇工业发展趋势预测[37]

我国“富煤少油缺气”,原油和天然气均不同程度的依赖进口。因此,发展天然气化工产业,在原料供应保障程度、产品竞争力等方面均不如煤化工产业。根据石化协会掌握的资料,国内能够于2019年底前投产的甲醇拟在建项目共有24个,产能约820万吨/年,其中以煤为原料的产能占总产能的68%,以天然气为原料的产能占20%,以焦炉煤气为原

料的产能占12%。预计到2019年,国内甲醇产能将达到2890万吨/年,其中以煤为原料的产能占总产能的63%,天然气产能占27%,焦炉煤气为原料的产能占10%。

1.3.

2.3国内甲醇企业布局现状及发展趋势

(1)国内甲醇产能布局现状[37]

2019年,国内甲醇产能最大的省份是山东,产能超过300万吨/年,约占全国甲醇总产能的15%;其次是河南和内蒙古,产能分别为300万吨/年和240万吨/年。另外,河北、陕西、山西等省份的甲醇产能也都超过了100万吨/年,四川省的甲醇产能也接近100万吨/年。

(2)国内甲醇产能布局发展趋势[37]

如前文所述,预计2019年国内甲醇产能将达到2890万吨/年。届时,国内甲醇产能超过100万吨/年的地区将达到10个,其中河南和内蒙古将成为甲醇生产企业最为集中的地区,甲醇产能将分别达到416万吨/年和405万吨/年。由此可见,向资源地集中将成为我国甲醇产能布局的主导趋势。内蒙古、河南、山西、陕西、重庆等地凭借其资源优势,将成为甲醇生产企业最为青睐的地区;山东、河北等传统的甲醇生产大省,受资源总量和环境容量的制约,产能扩张速度将有所放缓。

1.3.3甲醇生产技术的发展[6]

1.3.3.1 装置大型化

于上世纪末相比,现在新建甲醇规模超过百万吨的已不再少数。在2019——2019年新建的14套甲醇装置中平均规模为134万t/a,其中卡塔尔二期工程项目高达230万t/a。最小规模的是智利甲醇项目,产能也达84万t/a,一些上世纪末还称得上经济规模的60万t/a装置因失去竞争力而纷纷关闭。

1.3.3.2二次转化和自转化工艺

合成气发生占甲醇装置总投资的50%—60%,所以许多工程公司将其视为技术改进重点。已经形成的新工艺在主要是Syenetix(前ICI)的先进天然气加热炉转化工艺(AGHR),Lurgi的组合转化工艺(CR)和Tops e的自热转化工艺(ATR)

1.3.3.3新甲醇反应器的合成技术

大型甲醇生产装置必须具备与其规模相适应的甲醇反应器和反应技术。传统甲醇合成反应器有ICI的冷激型反应器,Lungi的管壳式反应器,Topsdpe的径向流动反应器等,近期出现的新合成甲醇反应器有日本东洋工程的MRF--Z反应器等,而反应技术方面则出现了Lurgi推出的水冷一气冷相结合的新流程。

1.3.3.4 引入膜分离技术的反应技术

通常的甲醇合成工艺中,未反应气体需循环返回反应器,而KPT则提出将未反应气体送往膜分离器,并将气体分为富含氢气的气体,前者作燃料用,后者返回反应器。

1.3.3.5液相合成工艺

传统甲醇合成采用气相工艺,不足之处是原料单程转化率低,合成气净化成本高,能耗高。相比之下,液相合成由于使用了比热容高,导热系数大的长链烷烃化合物作反应介质,可使甲醇合成在等温条件下进行。

第2章甲醇合成工艺原理及方法

2.1 甲醇合成原理[5]

5MPa下铜基催化剂作用下发生一系列反应

主反应:CO+2H2→CH3OH+102.37 kJ/kmol (2-1)副反应:2CO+4H2→(CH3O)2+H2O+200.3 kJ/kmol (2-2)CO+3H2→CH4+ H2O+115.69 kJ/kmol (2-3)

4CO+8H2→C4H9OH+3H2O+49.62 kJ/kmol (2-4)

CO+H2→CO +H2O-42.92 kJ/kmol (2-5)除(2-4)外,副反应的发生,都增大了CO的消耗量,降低了产率,故应尽量减少副反应。

2.2 甲醇合成反应热力学[5]

一氧化碳加氢合成甲醇的反应式为

CO+2H2?CH3OH(g) (2-6)这是一个可逆放热反应,热效应()8.90

H kJ/kmol

?K

298-

=

当合成气中有CO2时,也可合成甲醇。

CO2+ 3H2?CH3OH(g) + H2O (2-7)这也是一个可逆放热反应,热效应()6.58

?K

H kJ/kmol

298-

=

2.3 甲醇的合成方法及流程

2.3.1木材干馏法[19]

在1924年以前,甲醇几乎全部是用木材分解干馏来生产的。甲醇的世界产量当时只有4500t。用60-100kg木材干馏只能获得约1kg的甲醇,1m3白桦木只能制得5-6kg的

甲醇,而1m3的针叶树木只能得到2-3kg的甲醇。这种“森林化学”的甲醇含有丙酮和其他杂质,要从甲醇中除去这些杂质比较困难。由于甲醇的需要量与日俱增,木材干馏法不能满足需要。因此人们开始采用化学合成的方法生产甲醇。

2.3.2液相法制备甲醇[19]

气相法合成甲醇存在合成效率低,能耗高等缺陷。上世纪70年代起人们把甲醇的合成工艺研究转移到液相法,初步实现了工业化生产。

液相法使用了热容高、导热系数大的石蜡类长链烃类等化合物作为反应介质,使甲醇的合成反应在等温条件下进行,同时由于分散在液相介质中的催化剂的比表面积非常大,所以加速了反应过程,降低了反应温度和压力。

目前液相甲醇合成采用最多的主要是浆态床甲醇合成法。所使用的催化剂为CuCrO2/KOCH3或CuO-Zno/Al2O3。反应气通过气体分布器进入合成塔内的高浓度催化剂悬浮浆液中,与液、固相保持紧密接触,从而改进了传质。反应器可用间歇式或连续式。也可将单个反应器或多个反应器串联使用。

2.3.3 气相合成甲醇法[21.22.39]

气相合成甲醇的主要反应式为:

CO+2H2=CH3OH(g) △H= -90.8kJ/mol (2-8)当有CO2存在时,CO2按下列反应生成甲醇:

CO2+H2=CO+H2O(g) △H= +41.3kJ/mol (2-9)CO+2H2=CH3OH(g) △H= -90.8kJ/mol (2-10)上述(2-5)、(2-6)两步的总反应式为:

CO2+3H2=CH3OH(g)+H2O(g) △H= -49.5kJ/mol (2-11)副反应产物:成烃、高碳醇、醚、醛、酸、酯及单质碳等;

反应特点:强放热反应。

以甲烷或者一氧化碳与氢气的混合气为原料气合成甲醇的方法有高压、中压和低压三种方法。

高压法:

高压法即用二氧化碳与氢在高温(340-420℃)高压(30.0-50.0MPa)下用锌-铬氧化物催化剂合成甲醇。用此法生产甲醇已有七十多年的历史,这是八十年代以前世界各国生产甲醇的主要方法。

高压法合成甲醇由于操作压力高,动力消耗大,设备复杂,产品质量差等缺点正在逐

渐淘汰。

中压法:

中压法是在低压法研究基础上进一步发展起来的,由于低压法操作压力低,导致设备体积相当庞大,不利于甲醇生产的大型化。因此发展了压力为10MPa左右的甲醇中压合成法。它能更有效的降低建厂费用和甲醇生产成本。中压法的操作压力范围为一般为10~27MPa,温度为235~315℃。该法的关键在于使用了一种新型铜基催化剂(Cu-Zn-Al),综合利用指标要比高压法更好。

低压法:

即用一氧化碳与氢气为原料在低压(5.14MPa)和250℃左右的温度下,采用铜基催化剂(Cu-Zn-Cr)合成甲醇。低压法成功的关键是采用了铜基催化剂,它的活性和选择性比锌-铬催化剂活性好得多,使甲醇合成反应能在较低的压力和温度下进行。因此,消耗在副反应中原料气和粗甲醇中的杂质都比较少。

低压法合成工艺主要有英国帝国化学公司(ICI)和德国鲁奇(Lurqi)的工艺。

ICI法低压甲醇合成工艺流程:工艺流程特点:相对低的温度和压力下操作,节省能耗,同时抑制甲烷化反应及其他副反应;采用多段冷激式合成塔,结构简单,催化剂装卸方便,使用寿命长。

ICI多段冷激型甲醇合成反应器:

结构特点:反应床层由若干绝热段组成,两段之间通入冷的原料气,使反应气体冷却,以使各段的温度维持在一定值;塔体是空筒,塔内无催化剂筐,催化剂不分层,由惰性材料支撑,冷激气体喷管直接插入床层,并有特殊设计的菱形冷却气体分布器;

优点:单塔操作能力大,控温方便,冷激采用菱形分布器专利技术,催化剂层上下贯通,装卸方便,易于放大,目前普通塔的容量为2300t/d,高空隙率塔的容量达7600t/d。

缺点:催化剂床层温差较大(轴向:~70℃,径向:~23℃)、有部分气体与未反应气体之间的返混、催化剂时空产率不高,用量较大、单程转化率较低(仅为15%~20%)。

Lurgi法低压甲醇合成工艺流程:甲醇合成原料在离心式透平压缩机内加压到 5.14 MPa (以1:5的比例混合)循环,混合气体在进反应器前先与反应后气体换热,升温到220 ℃左右,然后进入管壳式反应器反应,反应热传给壳程中的水,产生的蒸汽进入汽包,出塔气温度约为250 ℃,含甲醇7%左右,经过换热冷却到40 ℃,冷凝的粗甲醇经分离器分离。分离粗甲醇后的气体适当放空,控制系统中的惰性气体含量。这部分空气作为燃料,大部分气体进入透平压缩机加压返回合成塔,合成塔副产的蒸汽及外部补充的高压蒸

汽一起进入过热器加热到50 ℃,带动透平压缩机,透平后的低压蒸汽作为甲醇精馏工段所需热源。

该工艺流程图为图2.1

图2.1低压法甲醇合成工艺流程图

Lurgi法低压甲醇合成塔:

结构特点:形似列管式换热器,在塔内,列管中装填催化剂,管间为沸腾水;原料气与出塔气换热至220℃左右进入合成塔,反应放出的热经管壁传给管间的沸腾水,产生4MPa左右的饱和蒸汽,用来驱动透平压缩机。合成塔全系统的温度条件用蒸汽压来控制,从而保证催化剂床层大致为等温。

优点:催化剂床层温差较小、单程转化率较高(可达50%)、催化剂使用寿命较长(4年~5年)、热能利用合理、设备紧凑,开停车方便,合成反应过程中副反应少,甲醇质量高。

经典管壳塔的最大生产能力(经济型塔)为1500 t/d。全世界现有Lurgi装置37套,甲醇总生产能力达1600万t/a以上。

以上三种方法的流程基本相同。但所使用的催化剂不同,因而操作压力和操作温度等级不同,反应器的结构也就有所不同。从合成反应理论上讲,提高压力对合成反应有利,但在高活性铜基催化剂研制成功后,降低合成压力就有了可能。在较低压力和较低温度下合成甲醇,可以降低对设备的要求,简化压缩系统,节省动力消耗,可以节省投资和降低生产成本。

在甲醇合成技术方面。从世界范围看,甲醇生产工艺主要采用气相甲醇合成工艺,德国的Lurgi工艺和英国ICI工艺大约占70%以上[33]。液相甲醇合成工艺逐渐成为研究热点,目前还没有大规模成熟的工业化应用的先例,将是未来我们研究的主要方向。

综合以上各方面因素和中国普遍的生产技术条件,,本设计采用Lurgi工艺。这个流程是德国Lurgi公司开发的甲醇合成工艺,流程采用管壳式反应器,催化剂装在管内,反应热由管间沸腾水放走,并副产高压蒸汽。

第3章设计衡算和主要设备设计

3.1 物料衡算

合成塔物料衡算

已知:年产24万吨精甲醇,每年以300个工作日计。

精甲醇中甲醇含量(wt):99.95% 粗甲醇组成(wt):[Lurgi 低压合成工艺] 甲醇:93.89%

轻组分[以二甲醚(CH 3)2O 计]:0.188% 重组分[以异丁醇C4H 9OH 计]:0.026% 水:5.896% 所以:时产精甲醇:

33.3333324

3001000

240000=??Kg/h

时产粗甲醇:78.35484%89.93%

95.9933.33333=? Kg/h

根据粗甲醇组分,算得各组分的生成量为:

甲醇(32): 33333.33 Kg/h 1041.67 kmol/h 23333.41 Nm 3/h 二甲醚(46):66.71 Kg/h 1.45 kmol/h 32.49 Nm 3/h 异丁醇(74):9.23Kg/h 0.12 kmol/h 2.79 Nm 3/h 水(18): 2092.18 Kg/h 116.23 kmol/h 2603.61 Nm 3/h 合成甲醇的化学反应为[1]:

主反应:CO+2H 2→CH 3OH+102.37 KJ/mol (3-1) 副反应:2CO+4H 2→(CH 3)2O+H 2O+200.39 KJ/mol (3-2) CO+3H 2→CH 4+H 2O+115.69 KJ/mol (3-3) 4CO+8H 2→C 4H 9OH+3H 2O+49.62 KJ/mol (3-4)

CO 2+H 2→CO+ H 2O-42.92 KJ/mol (3-5) 生产中,测得每生产1吨粗甲醇生成甲烷7.56 Nm 3,即0.34 kmol ,故CH 4每小时生成

量为:7.56?35.48478=268.27 Nm 3

即11.98 kmol/h ,191.62 Kg/h 。

忽略原料气带入份,根据(3-2)、(3-3)、(3-4)得反应(3-5)生成的水的量为: 116.23-1.45-0.12?3-11.98=102.44 kmol/h

即在CO 逆变换中生成的H 2O 为102.44 kmol/h ,即2294.66 Nm 3/h 。 5.06 MPa ,40℃时各组分在甲醇中的溶解度列表于表3.1

表3.1 5.06Mpa ,40℃时气体在甲醇中的溶解度[2] 溶解度 H 2 CO CO 2 N 2 Ar CH 4 Nm 3/t 甲醇

0.682

3.416

0.341

0.358

0.682

Nm 3/h

0 1.008 5.501 0.504 0.529 1.008

据测定:35 ℃时液态甲醇中释放CO 、CO 2、H 2等混合气中每立方米含37.14 g 甲醇,假定溶解气全部释放,则甲醇扩散损失为: (1.008+5.501+0.504+0.529+1.008) 1000

14

.37= 0.318 kg/h 即0.0099kmol/h ,0.223 Nm 3/h 。

根据以上计算,则粗甲醇生产消耗量及生产量及组成列表3.2,3.3

表3.2 甲醇生产消耗物量及组成

表 3.3 甲醇生产生成物量及组成

消耗方式 单位 CO H 2 CO 2 N 2 合计 3-1 Nm 3 23333.408 46666.816 70000.224 3-2 Nm 3 64..96 129..92 194..88 3-3 Nm 3 268.352 805.056 1073.408 3-4 Nm 3 10.752 21.504 32.256 3-5 Nm 3 <2294.66> 2294.66 2294.66 4589.32 气体溶解 Nm 3 1.008 0 5.051 0.504 7.571 扩散损失 Nm 3 0.223 合计 Nm 3 23678.48 49917.956 2299.71 0.504 75897.882

消耗组成

%(v)

31.2

65.8

3.0

0.0007

消耗方式

单位 CH 4 CH 3OH C 4H 9OH

(CH 3)2O

H 2O 合计 3-1 Nm 3 23333.408

23333.408 3-2 Nm 3 32.48 32.48 64..96 3-3 Nm 3 268.352 268.352 536.704 3-4 Nm 3 2.688 8.064 10.752 3-5 Nm 3 2294.66 4589.32 合计 Nm 3 269.36 23333.631 2.688 32.48 2603.556 28535.144 生成质量 kg 0.75 33333.33 9.23 66.71 1843.92 35253.94 生成组成

%(wt)

0.002

94.55

0.026

0.189

5.23

100

设新鲜气量为G

新鲜气

,驰放气为新鲜气的9%。

表3.4 驰放气组成[2]

组分H2CO CO2CH4N2Ar CH3OH H2O

Mol% 79.31 6.29 3.50 4.79 3.19 2.30 0.61 0.01

G新鲜气=G消耗气+G驰放气(3-6) =G消耗气+0.09 G新鲜气

=75897.882+0.09 G新鲜气

则G新鲜气=83404.27 Nm3/h

新鲜气组成见表3.5

表3.5 甲醇合成新鲜气组成

组分H2CO CO2N2总计含量Nm354880.01 26022.13 2502.13 0.58 83404.27 组成mol% 65.8 31.2 3.0 0.0007 100 测得:甲醇合成塔出塔气中含甲醇7.12%。根椐表3.2、表3.3、表3.5,设出塔气量

为G

出塔

。又知醇后气中含醇0.61%。

所以:

出塔醇后

G

G

% 61

.0

631

.

23333+

=7.12%

G

醇后=G

新鲜-

(G醇+G副+G扩)+G CH4 (3-7)

=83404.27-75897.882+268.27

=7774.658 Nm3/h

所以:G出塔=328385.62 Nm3/h

G循环气= G出塔-G醇后-G生成+G CH4-G溶解(3-8) =328385.62-7774.658-28535.144+268.27-7.571

=292336.52 Nm3/h

甲醇生产循环气量及组成见表3.6

表3.6 甲醇生产循环气量及组成

组分CO CO2H2N2CH4Ar CH3OH H2O 合计

流量:

Nm3/h

18387.97 10231.78 231852.09 9325.53 14002.92 6723.74 1783.25 29.23 292336.52

成%(V)

6.29 3.50 79.31 3.19 4.79 2.30 0.61 0.01 100

G入塔= G循环气+G新鲜气(3-9) =292336.52+83404.27

=375740.79 Nm3/h

由表3.5及表3.6得到表3.7。

表3.7 甲醇生产入塔气流量及组成单位:Nm3/h

组分CO CO2H2N2CH4Ar

CH3O

H

H2O 合计流量:

Nm3/h

44410.1 12733.91 286732.1 9326.11 14002.92 6723.74 1783.25 29.23 375740.79 组成

(V)%

11.82 3.39 76.31 2.48 3.73 1.79 0.475 0.008 100

又由G出塔= G循环气-G消耗+G生成(3-10)

据表3.3、3.7、得表3.8。

表3.8

组分CO CO2H2N2CH4A r CH3OH H2O C4H9OH(CH3)2O合计入塔44410.1 12733.91 286732.1 9326.11 14002.92 6723.74 1783.25 29.23 375740.79 消耗23678.48 2299.71 49917.956 0.504 1.008 75897.882 生成269.36 23333.631 2603.556 2.688 32.48 28535.144 出塔20731.62 10434.2 236814.144 9325.606 14272.28 6723.74 25116.881 2632.786 2.688 32.48 328378.052 组成

(V)

6.31 3.18 72.12 2.84 4.35 2.05

7.65 0.802 0.002 0.099 100

甲醇分离器出口气体和液体产品的流量、组成见表3.9。

表3.9甲醇分离器出口气体组成、流量:单位:Nm3/h

组分CO CO2H2N2CH4Ar

CH3O

H C4H9O

H

(CH3)2

O

H2O 合计

损失 1.008 5.051 0 0.504 1.008 0.529 0.223 8.323 出气20731.62 10434.2 236814.144 9325.606 14272.28 6723.74 298301.59

6.95 3.5 79.39 3.13 4.78 2.25 100 (V)%

出液

1041.67 0.12 1.45 116.23 1159.47 kmol/h

组成

89.84 0.01 0.125 10.02 100 mol%

重量kg 33333.33 9.23 66.71 2092.18 35501.45

组成

93.89 0.026 0.188 5.89 100 (wt)%

粗甲醇贮罐气流量及组成表3.10。

表3.10 贮罐气组成、流量

组成CO CO2H2CH4Ar CH3OH N2合计

流量:

1.008 5.051 0 1.008 0.529 0.223 0.504 8.23

Nm3/h

组成:

12.11 60.69 0 12.11 6.36 2.68 6.06 100

(V)%

由表3.3到表3.10可得表3.11,3.12。

表3.11 甲醇生产物料平衡汇总表

组分新鲜气循环气入塔气出塔气醇后气

CO 26022.13 18387.97 44410.1 20731.62 20731.62

CO22502.13 10231.78 12733.91 10434.2 10434.2

H254880.01 231852.09 286732.1 236814.144 236814.144

N20.58 9325.53 9326.11 9325.606 9325.606

Ar 6723.74 6723.74 6723.74

CH414002.92 14002.92 14272.28 14272.28

CH3OH 1783.25 1783.25 25116.881

C4H9OH 2.688

(CH3)2O 32.48

H2O 29.23 29.23 2632.786 微量

甲醇合成塔

贮罐冷凝器

合计83404.27 292336.52 375740.79 328378.052 298301.59

表 3.12 甲醇生产物料平衡组成总表

组分新鲜气循环气入塔气出塔气醇后气

CO 31.2 6.29 11.82 6.31 6.95

CO2 3.0 3.50 3.39 3.18 3.5

H265.8 79.31 76.31 72.12 79.39

N20.0007 3.19 2.48 2.84 3.13

Ar 2.30 1.79 2.05

CH4 4.79 3.73 4.35 4.78

CH3OH 0.61 0.475 7.65

C4H9OH 0.002

(CH3)2O 0.099

H2O 0.01 0.008 0.802 /

合计100 100 100 100 100

根椐计算结果,可画出甲醇生产物流图,如图3.1甲醇生产物流图

1 新鲜气3循环气

2 入塔气 6驰放气

5醇后气

7粗甲醇

图3.1 甲醇生产物流图

3.2热量衡算

合成塔能量计算

已知:合成塔入塔气为220 ℃,出塔气为250 ℃,热损失以5%计,壳层走4MPa的沸水。

查手册[15]得,4 MPa下水的气化潜热为409.7 kmol/kg,即1715.00 kJ/kg,密度799.0 kg/m3,水蒸气密度为19.18 kg/m3,温度为250 ℃。入塔气热容见3.13。

表3.13 5MPa,220℃下入塔气除(CH3OH)热容[11]

组分CO CO2H2N2Ar CH4合计

流量:Nm 3

44410.1 12733.91 286732.1 9326.11 6723.74 14002.92 373928.88

比热:

kJ/kmol ℃ 30.15

45.95

29.34

30.35

21.41

47.05

/

热量:

kJ/℃

59775.20

26121.57

375567.85

12636.05

6426.57

29412.38

509939.62

220℃时甲醇的焓值为42248.46 kJ/kmol ,流量为1783.25 Nm 3。

所以:Q 入=42248.46?

4

.2225

.1783+509939.62?220 =3363373.50+112186716.4 =115550089.9 kJ

出塔气热容除(CH 3OH)见表3.14。

表3.14 5MPa ,220℃下出塔气除(CH 3OH)热容[11]

组分

CO CO 2 H 2 N 2 Ar CH 4 C 4H 9OH (CH 3)2O H 2O 合计 流量:Nm 3

20731.

62

10434.2

236814.14

4

9325.606

6723.74

14272.28

2.688

32.48

2632.7

86 328378.052 比热:

kJ/kmol ℃

30.13

46.58

29.39

30.41

21.36

48.39

170.97

95.85

83.49

/ 热量:kJ/℃

27885.

88

21697.55 310712.84 12660.34 6411.57 30831.95 20.5164 138.98 9813.0

420192.6

3

250℃时甲醇的焓值为46883.2 kJ/kmol ,流量为25116.881 Nm 3。 所以:Q 出=46883.2?

4

.22881

.25116+420192.63?250

=52569631.933+105043156.6 =157612788.533 kJ

由反应式得:Q 反应=[4.22816.46666?102.37+4

.2296.64?

200.39+4.22352.268?115.69

+4

.22688.2?

49.62+4.2266.2294?(-42.92)] ?1000

=(213271.52+581.13+1385.97+5.95-4396.73)?1000 =210847840 kJ Q 热损失=(Q 入+Q 反应) ?5%

=(115550089.9+210847840) 5% =16319896.50 kJ 所以:壳程热水带走热量 Q

=Q

+Q

反应

-Q

-Q

热损失

(3-11)

=115550089.9+210847840-157612788.533-16319896.50 =152465244.867 kJ 又: Q

=G

热水

r

热水

(3-12)

所以:G 热水=

00

.1715867

.152465244

=88901.02 kg/h 即时产蒸气:V=

18

.1902

.88901

=4635.09 m 3

3.3 主要设备选型及计算[6-17]

甲醇合成反应器是甲醇合成生产的核心设备,由于合成反应为可逆放热反应,故要求反应器设计能迅速移走反应热。目前世界上使用最多的是I.C.I 公司的多段冷激炉和Lurgi 公司的副产蒸汽管壳型合成塔。本设计选用管壳型反应器。

该反应器外型像一个列管式换热器,催化剂填装于管内,管外为4MPa 的沸水。反应气流经反应管,放出的热量通过管壁传给沸腾水,使其汽化,转变为同温度蒸汽。其特点为

①床层温度平稳

②能准确,灵敏的控制反应温度 ③以较高位能回收反应热 ④出口甲醇含量较高 ⑤设备紧凑,开工方便 ⑥可避免石蜡等副产物生成 ⑦避免羰基化合物生成 ⑧压降小,所需外部能量少

煤制甲醇工艺设计

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。

甲醇合成塔入塔人员安全规定

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。

甲醇合成塔的设计

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

万吨甲醇生产工艺设计方案

100万吨/年甲醇的市场分析与 生产工艺设计 学生:何鹏邱宝成张建豪 市场分析 与其他人的合成工序不同,我首先将市场分析放在首位。这也是突出了市场分析对于生 产规模的确定的重要作用,及时捕捉市场的准确动态与否决定了现代企业的生死存亡。 能够从以往的公司兴衰历史中总结出经验与教训,在这个竞争如此激烈的时代显得更是 十分必要。首先不得不承认一个严峻的事实:国内甲醇产能严重过剩!比较下表< 表1- 1)的产能与表观消费量的差距就会看出: 表1-1 2006?2009年国内供需平衡情况及2018年预测 这对于建甲醇厂可能是个很大的打击,但是时代在向前发展,工业化日益发达,所需的这些基础化工原料的需求量也是在增长的。准确掌握市场动向,生产出符合需求的产品,积极拓展下游产业链,如醇醚燃料和煤基烯烃都是未来的主要发展方向,而且符合国家能源安全战略,这是企业得到良好发展必须具备的战略性意识。 当然肯定不止这些,目前全球主要的甲醇的生产地包括亚洲、中东地区、中南美洲< 比较表1-2和1-3),而就消费量来说排在前三的是亚洲、北美和西欧,而中国作为亚洲经济发展的中心,已逐渐成为甲醇的最大消费国,每年的净进口量都在增加,这对于国内的企业来说无疑有了外在投资环境的先天优势。

资料显示,目前国内的甲醇年消耗量仅为2200 万吨,国内甲醇企业目前开工率为 64% ,部分企业迫于出货压力,纷纷调低装置负荷。我国甲醇产能过剩严重且短期难以有所改变的现象亟待引起关 注。与此同时,进口甲醇优势明显冲击国内行业,中东地区天然气资源丰富,所以他们主要用天然气为原料生产甲醇,成本低而且质量较好;国内的甲醇企业大多采用煤炭作为原料,与进口甲醇相比存在价格上的先天不足,从而当甲醇价格下跌时容易导致亏损。2018 年,除少数企业盈利外,80% 以上甲醇企业亏损或持平,甚至连综合成本最低的焦炉煤气制甲醇企业也因焦炭装置负荷率太低、原料供应不足而难以实现盈利。自2005 年起国家发改委公布《天然气利用政策》指出,新建或扩建以天然气为原料生产甲醇及甲醇生产下游装置,以天然气代煤制甲醇工程被列为禁止类,这将进一步增加煤制甲醇的成本,并削弱国内甲醇行业的竞争力。以上是在经济全球化的大背景下的国内甲醇行业的大致行情,可以说外部政策是良好的,需要考虑的是如何在国际贸易中提升自身竞争力以及如何向下游产品链进行延伸。 发展醇醚燃料有利于缓解我国石油供需矛盾,是近期替代能源工作的重点。如果甲醇汽油标准能够在2008 年制定完毕,而且国家允许甲醇汽车上市,同时加油站等配套系统能够得到完善,则预计2018年我国M85- M100的甲醇汽车将达到1万辆左右,需要消 耗燃料甲醇320 万吨<其中甲醇直接掺烧300 万吨)。 二甲醚具有无污染、燃烧热值高等优点,不但可以用作民用燃料,还能够作为柴油替代产品。目前,我国已经具备93 万吨/年的二甲醚生产能力<全部是外购甲醇生产二甲醚)。由于二甲醚生产技术国产化程度较高,预计“十一五”期间发展空间较大。继上海市二甲醚公交车投入试运行之后,北京、武汉等地也有意引进二甲醚公交车进行试运行。根据醇醚协会统计,“十一五”期间在建的二甲醚工程共有14 个,产能合计419 万 吨/ 年。其中配套有甲醇的工程产能合计90 万吨。需要外购甲醇的工程产能合计329 万吨。若外购甲醇的二甲醚生产能力中有70%可以在2018 年年底前建成,加上现有能力93 万吨,届时需要外购甲醇的二甲醚产能总计为323 万吨/ 年;若能够全部建成,则外购甲醇的二甲醚产能将达到 422 万吨/年。预计到“十一五”末期,生产二甲醚将需要市场采购甲醇480- 600 万吨。 作为燃料添加剂的MTBE由于市场需求比较稳定,“十一五”期间对于甲醇的需求 量不会有大幅度的增长。目前国际油价仍处于高位运行,相对于石油法烯烃而言,煤制 烯烃具有一定的成本优势。同时,煤制烯烃也符合我国“少油富煤”的能源形势。预计 “十一五”期间甲醇制烯烃将会有一定的发展空间。目前,我国共有个6甲醇制烯烃在 建和拟建工程,烯烃产能合计为325万吨/年,共计消耗甲醇996万吨/年。但是由于这

低压甲醇合成塔流程

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。

吨甲醇生产净化工段的低温甲醇洗工艺设计

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

甲醇合成塔入塔人员安全规定(新版)

( 安全管理 ) 单位:_________________________ 姓名:_________________________ 日期:_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 甲醇合成塔入塔人员安全规定 (新版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process

甲醇合成塔入塔人员安全规定(新版) 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。

合成气制备甲醇原理与工艺

合成气制备甲醇原理与工艺 简要概述 班级:xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 专业:化学工程与工艺 姓名:xxxxx 学号:201473020108 指导教师:xxxxx

一、甲醇的认识 1.物理性质 无色透明液体,易挥发,略带醇香气味;易吸收水分、CO2和H2S,与水无限互溶;溶解性能优于乙醇;不能与脂肪烃互溶,能溶解多种无机盐磺化钠、氯化钙、最简单的饱和脂肪醇。 2.化学性质 3.甲醇的用途 (1)有机化工原料 甲醇是仅次于三烯和三苯的重要基础有机化工原料 (2)有机燃料 (1)、甲醇汽油混合燃料;(2)、合成醇燃料;(3)、与异丁烯合成甲基叔丁基醚(MTBE)、高辛烷值无铅汽油添加剂;(4)、与甲基叔戊基醚(TAME)合成汽油含氧添加剂

4.甲醇的生产原料 甲醇合成的原料气成分主要是CO 、 CO2、 H2 及少量的N2 和CH4。主要有煤炭、焦炭、天然气、重油、石脑油、焦炉煤气、乙炔尾气等。 天然气是生产甲醇、合成氨的清洁原料,具有投资少、能耗低、污染小等优势,世界甲醇生产有90%以上是以天然气为原料,煤仅占 2%。 二、合成气制甲醇的原理 1.合成气的制备 a.煤与空气中的氧气在煤气化炉内制得高 CO 含量的粗煤气; b.经高温变换将 CO 变换为 H2 来实现甲醇合成时所需的氢碳比; c.经净化工序将多余的 CO2 和硫化物脱除后即是甲醇合成气。 说明: 由于煤制甲醇碳多氢少,必需从合成池的放气中回收氢来降低煤耗和能耗,回收的氢气与净化后的合成气配得生产甲醇所需的合成气, 即( H2-CO2) /( CO+CO2)=2.00~2.05。 2.反应机理 主反应 OH CH H CO 322→+ △H 298=-90.8kJ/mol CO 2 存在时 O H OH CH H CO 23222+→+ △H 298=-49.5kJ/mol 副反应 O H OCH CH H CO 233242+→+ O H CH H CO 2423+→+ O H OH H C H CO 2942384+→+ O H CO H CO 222+→+ 增大压力、低温有利于反应进行,但同时也有利于副反应进行,故通过加入催化剂,提高反应的选择性,抑制副反应的发生。 3. 影响合成气制甲醇的主要因素 (1)合成甲醇的工业催化剂

【优秀毕设】年产40万吨甲醇合成工艺设计

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)

年产10万吨甲醇工艺设计

1 总论 1.1 概述 甲醇作为及其重要的有机化工原料,是碳一化学工业的基础产品,在国民经济中占有重要地位。长期以来,甲醇都是被作为农药,医药,染料等行业的工业原料,但随着科技的进步与发展,甲醇将被应用于越来越多的领域。 1)甲醇(英文名;Methanol,Methyl alcohol)又名木醇,木酒精,甲基氢氧化物,是一种最简单的饱和醇。化学分子式为CH3OH。 甲醇的性质;甲醇是一种无色、透明、易燃、易挥发的有毒液体,略有酒精气味。分子量32.04,相对密度0.792(20/4℃),熔点-97.8℃,沸点64.5℃,闪点12.22℃,自燃点463.89℃,蒸气密度 1.11,蒸气压13.33KPa(100mmHg 21.2℃),蒸气与空气混合物爆炸下限6~36.5 % ,能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃和许多其他有机溶剂相混溶,遇热、明火或氧化剂易燃烧。 甲醇的用途;甲醇用途广泛,是基础的有机化工原料和优质燃料。主要应用于精细化工,塑料等领域,用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多种有机产品,也是农药、医药的重要原料之一。甲醇在深加工后可作为一种新型清洁燃料,也加入汽油掺烧。 甲醇的毒性及常用急救方法;甲醇被人饮用后,就会产生甲醇中毒。甲醇的致命剂量大约是70毫升。甲醇有较强的毒性,对人体的神经系统和血液系统影响最大,它经消化道、呼吸道或皮肤摄入都会产生毒性反应,甲醇蒸气能损害人的呼吸道粘膜和视力。急性中毒症状有:头疼、恶心、胃痛、疲倦、视力模糊以至失明,继而呼吸困难,最终导致呼吸中枢麻痹而死亡。慢性中毒反应为:眩晕、昏睡、头痛、耳鸣、现力减退、消化障碍。甲醇摄入量超过4克就会出现中毒反应,误服一小杯超过10克就能造成双目失明,饮入量大造成死亡。甲醇中毒,通常可以用乙醇解毒法。其原理是,甲醇本身无毒,而代谢产物有毒,因此可以通过抑制代谢的方法来解毒。甲醇和乙醇在人体的代谢都是同一种酶,而这种酶和乙醇更具亲和力。因此,甲醇中毒者,可以通过饮用烈性酒(酒精度通常在60度以上)的方式来缓解甲醇代谢,进而使之排出体外。而甲醇已经代谢产生的甲酸,可以通过服用小苏打(碳酸氢钠)的方式来中和。甲醇也容易引发大火。一旦发生火灾,救护人员必须穿戴防护服和防

甲醇合成工艺

甲醇合成工艺 当今甲醇的生产主要采用低压法和中压法这两种,很少采用高压法,目前高压法的发展已处于停滞的状态,主要以低压法为主。用中压法和低压法这两种工艺生产出来的甲醇约占世界甲醇总产量的一半以上。 1. 低压合成工艺(5.0- 8. 0MP a) 是20世纪50年代后期发展起来的一种甲醇合成技术。低压法主要采用CuO- ZnO- Al2 O3- V2O5 催化剂,其活性较高,能耗低,反应温度最佳,一般反应温度在(240- 265)℃,在压力较低的的条件下即可获得较高的甲醇产率。并且其选择性好,减少了很多副反应的发生,降低了原料的损耗,并且提高了甲醇的质量。除此之外,由于压力要求较高,可以有效的减少动力的消耗,使工艺设备的制造更加容易。这一方法被英国ICI公司在1966 年研究使用成功,从而打断了甲醇合成高压法的垄断制度。这一制度的应用,在很大程度上提高了甲醇的产量,为日后甲醇的高产带来了合适的方法。 2. 中压合成工艺(9.8- 12. 0MP a) 随着社会的不断发展,甲醇的需求越来越大,如果继续采用低压法就要改造工艺管道,使工艺管道变得更大,设备也就变得更大,这样就浪费了空间和成本,因此在低压的基础上适当的加大压力,即发展为中压法。中压法采用的催化剂和低压法的相 同,都为C uO- ZnO- Al2O3 - V2O5催化剂,因此反应温度与低压法大致相同,由于压力的提高使动能的消耗也增加了。齐鲁石化公司第二化肥厂引进了联邦德国公司的中压甲醇合成装置。使得该公司的日产量有了很大程度的提高。 3. 高压合成工艺(30- 32 MP a) 是比较原始的一种方法,采用ZnO- C r 2O3 催化剂,其活性远不如铜系催化剂,反应温度在(350- 400)℃。随着科学技术的发展,高压法也开始逐步采用活性相对较高的铜系催化剂,以改善合成的条件。高压法虽然存在了70 多年,但由于材质苛刻,投资高,能耗物高,反应温度高,且生成的粗甲醇中杂志含量较多不易提纯,所以其发展前景不可观,目前处于停滞状态。

年产3万吨甲醇工艺设计毕业设计

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

甲醇合成原理方法与工艺

甲醇合成原理方法与工艺 图1煤制甲醇流程示意图 煤气经过脱硫、变换,酸性气体脱除等工序后,原料气中的硫化物含量小于0.1mg/m3。进入合成气压缩机,经压缩后的工艺气体进入合成塔,在催化剂作用下合成粗甲醇,并利用其反应热副产3.9MPa中压蒸汽,降温减压后饱和蒸汽送入低压蒸汽管网,同时将粗甲醇送至精馏系统。 一、甲醇合成反应机理 自CO加氢合成甲醇工业化以来,有关合成反应机理一直在不断探索和研究之中。早期认为合成甲醇是通过CO在催化剂表面吸附生成中间产物而合成的,即CO是合成甲醇的原料。但20世纪70年代以后,通过同位素示踪研究,证实合成甲醇中的原子来源于CO2,所以认为CO2是合成甲醇的起始原料。为此,分别提出了CO和CO2合成甲醇的机理反应。但时至今日,有关合成机理尚无定论,有待进一步研究。 为了阐明甲醇合成反应的模式,1987年朱炳辰等对我国C301型铜基催化剂,分别对仅含有CO或CO2或同时含有CO和CO2三种原料气进行了甲醇合成动力学实验测定,三种情况下均可生成甲

醇,试验说明:在一定条件下,CO和CO2均可在铜基催化剂表面加氢生成甲醇。因此基于化学吸附的CO连续加氢而生成甲醇的反应机理被人们普遍接受。 对甲醇合成而言,无论是锌铬催化剂还是铜基催化剂,其多相(非匀相)催化过程均按下列过程进行: ①扩散——气体自气相扩散到气体一催化剂界面; ②吸附——各种气体组分在催化剂活性表面上进行化学吸附; ③表面吸附——化学吸附的气体,按照不同的动力学假说进行反应形成产物; ④解析——反应产物的脱附; ⑤扩散——反应产物自气体一催化剂界面扩散到气相中去。 甲醇合成反应的速率,是上述五个过程中的每一个过程进行速率的总和,但全过程的速率取决于最慢步骤的完成速率。研究证实,过程①与⑤进行得非常迅速,过程②与④的进行速率较快,而过程③分子在催化剂活性界面的反应速率最慢,因此,整个反应过程的速率取决于表面反应的进行速率。 提高压力、升高温度均可使甲醇合成反应速率加快,但从热力学角度分析,由于CO、C02和H2合成甲醇的反应是强放热的体积 缩小反应,提高压力、降低温度有利于化学平衡向生成甲醇的方向移动,同时也有利于抑制副反应的进行。 二、甲醇合成的主要反应 (1)甲醇合成主要反应 CH3OH CO+2H CO2CH3OH+H2O 同时CO2和H2发生逆变换反应 CO 2CO+H2O

煤制甲醇工艺设计

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

甲醇合成塔入塔人员安全管理规定范本

工作行为规范系列 甲醇合成塔入塔人员安全 规定 (标准、完整、实用、可修改)

编号:FS-QG-29805甲醇合成塔入塔人员安全规定Safety regulations for personnel entering the methanol synthesis tower 说明:为规范化、制度化和统一化作业行为,使人员管理工作有章可循,提高工作效率和责任感、归属感,特此编写。 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

甲醇合成的工艺方法介绍

甲醇合成的工艺方法介绍 自1923年开始工业化生产以来,甲醇合成的原料路线经历了很大变化。20世纪50年代以前多以煤和焦碳为原料;50年代以后,以天然气为原料的甲醇生产流程被广泛应用;进入60 年代以来,以重油为原料的甲醇装置有所发展。对于我国,从资源背景来看,煤炭储量远大于石油、天然气储量,随着世界石油资源的紧缺、油价的上涨和我国大力发展煤炭洁净利用技术的背景下,在很长一段时间内煤是我国甲醇生产最重要的原料。下面简要介绍一下甲醇生产的各种方法。按生产原料不同可将甲醇合成方法分为合成气(CO+H2方法和其他原料方法。 一、合成气(CO+H2生产甲醇的方法 以一氧化碳和氢气为原料合成甲醇工艺过程有多种。其发展的历程与新催化剂的应用,以及净化技术的进展是分不开的。甲醇合成是可逆的强放热反应,受热力学和动力学控制,通常在单程反应器中,CO和CO2的单程转化率达不到100%,反应器出口气体中,甲醇含量仅为6~12%,未反应的CO、CO2和H2需与甲醇分离,然后被压缩到反应器中进入一步合成。为了保证反应器出口气体中有较高的甲醇含量,一般采用较高的反应压力。根据采用的压力不同可分为高压法、中压法和低压法三种方法。 1、高压法 即用一氧化碳和氢在高温(340~420℃高压(30.0~50.0MPa下使用锌-铬氧化物作催化剂合成甲醇。用此法生产甲醇已有八十多年的历史,这是八十年代以前世界各国生产甲醇的主要方法。但高压法生产压力过高、动力消耗大,设备复杂、产品质量较差。其工艺流程如图所示。 经压缩后的合成气在活性炭吸附器1中脱除五羰基碳后,同循环气一起送入管式反应器2中,在温度为350℃和压力为30.4MPa下,一氧化碳和氢气通过催化剂层反应生成粗甲醇。含粗甲醇的气体经冷却器冷却后,迅速送入粗甲醇分离器3中分离,未反应的一氧化碳与氢经压缩机压缩循环回管式反应器2。冷凝后的粗甲醇经粗

甲醇合成塔的设计

甲醇合成塔的设计公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]

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

甲醇合成塔设计说明书

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。

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