年产20万吨煤制甲醇合成工艺初步设计 煤化工毕业设计_精品.doc

年产20万吨煤制甲醇合成工艺初步设计 煤化工毕业设计 毕 业 设 计 题 目年产20万吨煤制甲醇生产工艺初步设计 学 号 姓 名 年 级 09煤化工 学 院 系 别 煤化工系 专 业 煤化工 指导教师 完成日期 2012年5月14日 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20万ta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NHD净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 目 录 1总论 4 11甲醇性质 4 12甲醇用途 4 13醇生产原料 4 2甲醇的合成 5 21甲醇合成的基本原理 5 211甲醇合成反应步骤 5 212合成甲醇的化学反应 5 213甲醇合成反应的化学平衡 6 3甲醇合成的催化剂 6 31工业用甲醇合成催化剂 7 4甲醇合成的工艺条件 9 41反应温度 9 42压力 10 43 空速 10 44气体组成 11 5甲醇合成的工艺流程 12 51甲醇合成的方法 12 52甲醇合成塔的选择 15 53甲醇合成的工艺流程 18 6主要设备的工艺计算及选型 19 61甲醇合成塔的设计 19 62水冷器的工艺设计 22 63循环压缩机的选型 25 7设计结果评价 26 8参考文献 27 致谢 27 附工程图纸 1甲醇合成塔简图 2甲醇合成工艺流程图 1总论 11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3204化学性质较活泼能发生氧化酯化羰基化等化学反应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主要用于生产甲醛消耗量要占到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是一种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醇原料自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因此在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按下列过程进行a扩散气体自气相扩散到催化剂的界面b吸附各种气体在催化剂的活性表面进行化学吸附其中CO在Cu2上吸附H2在Zn2上吸附并异裂c表面反应化学吸附的反应物在活性表面上进行反应生成产物d解析反应产物脱附e扩散反应产物气体自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以上五个过程中ae扩散进行得最快b吸附d解析进行的速度较快而过程c表面反应分子在催化剂活性界面的反应速度最慢因此整个反应过程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COCO2 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