2022年产万吨煤制甲醇生产工艺毕业设计方案.docx
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1、毕业设计任务书题目:年产 30 万吨煤制甲醇生产工艺毕业设计函授站 :甘肃石化技师学院专业:化工工艺班级: 10高级化工工艺同学姓名 :胡文花指导老师 :王广菊2021 年 02 月 0355 / 47毕业设计 论文)任务书设计 论文)题目:年产30 万吨煤制甲醇生产工艺毕业设计函授站:甘肃函授站专业:应用化工技术工业分析与检验) 班级:甘化专 111甘分专 111)同学姓名:胡文花指导老师 含职称):王广菊老师1. 设计 论文)的主要任务及目标甲醇是一种极重要的有机化工原料,也是一种燃料,是碳化学的基础产品,在国民经济中占有特别重要的位置;近年来,随着甲醇下属产品的开发,特殊是甲醇燃料的推广
2、应用,甲醇的需求大幅度上升;为了满意经济进展对甲醇的需求,开展了此20 万t/a 的甲醇工程;2. 设计 论文)的基本要求和内容第一是采纳 GSP 气化工艺将原料煤气化为合成气;然后通过变换和NHD 脱硫脱碳工艺将合成气转化为满意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 225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;3. 主要参考文献 1徐振刚,宫月华,蒋晓林.CSP 加压气流床气化技术及其在中国的应用前景J. 干净煤技术, 1998, 工艺的
3、正确挑选 J.煤化工 ,2005, J. 化肥设计, 2004, 421:3 8.5陈文凯,吴玉塘,梁国华,于作龙.合成甲醇催化剂的讨论进展.石油化工 ,1997 年,第 26 卷. 6唐志斌,王小虎,付超,于新玲.新型低压甲醇合成催化剂XNC-98的工业应用 .石化技术与应用,第 5 期,第 23 卷.7汪寿建 .自然气的综合利用技术.第 1 版.化学工业出版社,2003.8宋维端,房鼎业.甲醇工学 .第 1 版.化学工业出版社,1991.10王永全 .甲醇精馏技术简述J. 化肥设计, 2004 , 425:22 25.11刘志臣,孙贞涛.三塔甲醇精馏技术的应用J. 小氮肥 , 2004,1
4、 ) :11 12.12宋维端,房鼎业.甲醇工学 .第 1 版.化学工业出版社,1991.13梁红涛主编 .最新化工生产工艺设计与化工产品检测技术手册.银声音像出版社,2004.14刁玉玮,王立业编著.化工设备机械基础.第 5 版.大连理工高校出版社, 2003.15唐宏青 .GSP 工艺技术 J. 中氮肥, 2005,,蒸气相对密度 1.11 空气=1,熔点 -97.8 ,沸点 64.7 ,闪点 1.3287 , 表面 张 力25 ) 45.05mN/m, 蒸 气压 20 )12.265kPa ,粘度20) 0.5945mPa 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
5、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,甲醛就是生产各种合成树脂不行少的原料;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
6、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别;甲醇仍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进展方向之一;另外燃料级甲醇用于供热和发电,也可达到环保要求;甲醇仍可经生物发酵生成甲醇蛋白,富含维生素和蛋白质,具有养分价值高而成本低的优点,用作饲料添加剂,有着宽阔的应用前景;1.1.3 甲醇生产工艺的进展甲醇是醇类中最简洁的一元醇; 1661 年英国化学家 R.波义耳第一在木材干馏后的液体产物中发觉甲醇,故甲醇俗称木精、木醇;在自然界只有某些树叶或果实中含有少量的游离态甲醇,绝大多数以酯或醚的形式存
7、在; 1857 年法国的 M贝特洛在试验室用一氯甲烷在碱性溶液中水解也制得了甲醇;我国的甲醇生产始于 1957 年, 50 岁月在吉林、兰州和太原等地建成了以煤或焦炭为原料来生产甲醇的装置; 60 岁月建成了一批中小型装置,并在合成氨工业的基础上开发了联产法生产甲醇的工艺; 70 岁月四川维尼纶厂引进了一套以乙炔尾气为原料的 95kt/a低压法装置,采纳英国 ICI 技术; 1995 年 12 月,由化工部第八设计院和上海化工设计院联合设计的200kt/a甲醇生产装置在上海太平洋化工公司顺当投产,标 志着我国甲醇生产技术向大型化和国产化迈出了新的一步;2000 年,杭州林达公司开发了拥有完全自
8、主学问产权的JW 低压均温甲醇合成塔技术,打破长期来被ICI 、Lurgi等国外少数公司所垄断拥的局面,并在2004 年获得国家技术创造二等奖; 2005 年,该技术胜利应用于国内首家焦炉气制甲醇装置上;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)或气体如自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, 配制成肯定配比的合成气;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馏脱除甲醚,再精馏而得成品甲醇;1.2 设计的目的和意义由于我国石油资源短缺,
9、能源安全已经成为不行回避的现实问题,寻求替代能源已成为我国经济进展的关键;甲醇作为石油的补充已成为现实,进展甲醇工业对我国经济进展具有重要的战略意义;煤在世界化石能源储量中占有很大比重我国情形更是如此),而且煤制甲醇的合成技术很成熟;随着石油和自然气价格的快速上涨,煤制甲醇更加具有优势;本设计遵循“工艺先进、技术牢靠、配置科学、安全环保”的原就;结合甲醇的性质特点设计一座年产20 万吨煤制甲醇的生产车间;通过设计可以巩固、深化和扩大所学基本学问,培育分析解决问题的才能;仍可以培育创新精神,树立良好的学术思想和工作作风;通过完成设计,可以知道甲醇的用途;基本把握煤制甲醇的生产工艺;明白国内外甲醇
10、工业的进呈现状;以及甲醇工业的进展趋势;1.3 设计的依据年产 30 万吨煤制甲醇生产工艺毕业设计任务书1.3.2设计的基础资料1) 工艺流程资料参阅某化学工程公司的甲醇合成厂的工艺流程资料和参考由房鼎业主编的甲醇工学;2)合成工段的工艺参数参阅某化学工程公司的甲醇合成厂的工艺参数资料;详细数据为入塔压力5.14MPa,出塔压力 4.9 MPa ,副产蒸汽压力3.9 MPa,入塔温度 225,出塔温度255;1.4 设计的指导思想以设计任务书为基础,适应我国甲醇工业进展的需要;加强理论联系实际,扩大学问面;培育独立摸索、独立工作的才能;整个设计应贯彻节约基建投资,充分重视技术进步,降低工程造价
11、,节能环保等思想,设计生产高质量甲醇产品;1.5 原料煤规格原料煤的元素分析为: C 67.5%; H 4.0% ; O 10.2%; N 0.65% ; S可燃) 1.73%; S不行燃) 0.34%; Cl/mg/kg) 229; F/mg/kg) 104; Na/mg/kg) 2180; K/mg/kg )292;2.1 煤气化技术路线的挑选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 移动床气化采纳肯定粒度范畴的碎煤 5mm 50mm)为原料,与气化剂逆流接触,炉内温度分布曲线显现最高点,反应残渣从炉底排出,生成气中含有可观量的挥发气;典型
12、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肯定要求: 2)气化强度低: 3)环境污染负荷大,治较麻理烦;2.1.1流化床气化采纳肯定粒度分布的细粒煤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匀称,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;进展较早且 比较成熟的是常压温克 Winkler )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
13、 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)缺少大型使用体会;要在大型甲醇装置中推广,受肯定限制;2.1.3 气流床气化气 流 床采 用 粉 煤为 原料 , 反 应 温度 高, 灰分 是熔 融 状态 ; 典 型代 表 为GSP,Shell,Texaco气流床气化工艺;气流床气化优点很多,它是针对流化床的不足开发的;气流床气化具有以下特点:1)采纳0.2mm 的粉煤;2)气化温度达 14001600,对环保很有利,没有酚、焦油,有机硫很少,且硫形状单一;3)气化压力可达 3.5 6.5MPa,可大大节约合成气的压缩功;4)碳转化率高,均大于90%,能耗低;5)
14、气化强度大;低;对煤有肯定要求,如要求灰分 13%,灰熔点1300,含水量 开发并投入商业化运行的大中型煤气化技术;与其他同类气化技术相比,该技术因采纳了气化炉顶干粉加料与反应室四周水冷壁结构,因而在气化炉结构以及工艺流程上有其先进之处;GSP 气化技术的主要特点如下:1)采纳干粉煤 水份含量 作为气化原料,依据后续化工产品的要求,煤粉可用氮气或一氧化碳输送,故操作特别安全;由于气化温度高,故对煤种的适应性更 为广泛,从较差的褐煤、次烟煤、烟煤到石油焦均可使用,也可以两种煤掺混使用; 对煤的灰熔点的适用范畴比其他气化工艺更宽,即使是高水份、高灰分、高硫含量和 高灰熔点的煤种也能使用;体积分数高
15、达 90%以上;3)氧耗较低,与水煤浆加压气化工艺相比,氧耗低约15% 20%,可降低配套空分装置投资和运行费用;4)气化炉采纳水冷壁结构,无耐火材料衬里;水冷壁设计寿命按25 年考虑;正常使用时保护量很少,运行周期长;,喷嘴使用寿命长,为气扮装置长周期运行供应了牢靠保证;6)碳转化率高达 99%以上,冷煤气效率高达80%以上;7)对环境影响小,气化过程无废气排放; 工艺条件的确定:温度 设计中的变换炉 NHD 溶剂的物理性质和应用性能NHD溶剂主要组分是聚乙二醇二甲醚的同系物,分子式为CH3 OC2H4OnCH3,式中 n=2 8,平均分子量为 250 280;物理性质 25 :3密度1.0
16、27kg/m 蒸汽压0.093Pa 表面张力 0.034N/m 粘度4.3mPa.s比热2100J/kg/K导热系数 0.18W/m/K 冰点-22 -29 闪点151燃点157 应用性能:表 1各种气体在 NHD溶剂中的相对溶解度组分H2CO2.8CH3CO2COSH2SCH233892227024003SH473300CS2H2O相对溶解度 1.36.71002 NHD 溶剂吸取机理-6甲醇生产要求净化气含硫量低,NHD 溶剂脱硫 包括无机硫和有机硫 溶解度大,对二氧化碳挑选性好,而且,NHD 脱硫后串联 NHD 脱碳,仍是脱硫过程的连续;NHD脱硫脱碳的甲醇装置的生产数据说明,经NHD
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