1、年產8萬噸甲醇裝置的AspenPlus模擬及工藝設計 畢業論文年產8萬噸甲醇裝置的Aspen Plus模擬及工藝設計畢業論文文獻綜述1 1文獻綜述1.1甲醇在國民經濟中的地位和作用甲醇，又名： 木精、木酒精；英文名：Methanol；分子式CH 3 OH；分子量:32;是一種無色、 易燃、易揮發的有度液體，常溫下對金屬無腐蝕性鉛、鋁除外，略有酒精氣 味。甲醇是多種有機產品的根本原料和重要溶劑，是根底的有機化工原料和優 質燃料。廣泛應用有機合成、燃料、醫藥、涂料和國防等工業。甲醇可用來制造 甲醛、醋酸、氯甲烷、硫酸二甲酯等多種有機產品。甲醇在深加工后可作為一種 新型清潔燃料，也參加汽油摻燒。甲醇

2、和氨反響可以制造一甲胺。在國民經濟開 展中具有重要的地位和作用。1.2甲醇在國內外的開展動向1.2.1生產技術 1661年，德國的Robert Boyle發現焦木酸中含有一種“中性物質，稱其為 木精“WoodAlcohol”。1734年，Damds和P eligt從焦木酸中別離出甲醇， 并測定了甲醇的相對分子質量。1857年，Berthelot用氯甲烷在堿性溶液中水 解首次通過化學方法合成了甲醇。甲醇的大規模工業化生產是從20世紀20 年代高壓法合成甲醇的工業實現開始的。1913年，德國BASF公司在其高壓合 成氨的實驗裝置上進行了 CO和H2合成含氧化合物的研究，并于1923年在德 國Leu

3、na建成了世界上第一座年產3000 t合成甲醇的生產裝置，并成功投產。 1927 年，美國 Commerical1Solvent公司建成了世界第一座利用CO2和H2合成甲醇的工業裝置，并投入 工業生產。1.2.2技術開展動向高壓法合成甲醇工業投資大，生產本錢高。為 此世界各國都在探求能夠降低合成壓力的工業生產方法。英國ICI公司和德國 Lurgi公司分別成功的研制出中低壓甲醇合成催化劑，降低了反響壓力，促進了 甲醇生產的高速開展。1966年，ICI公司使用Cu-Zn-Al氧化物催化劑，成功 實現了操作壓力為5 MPa的CO和H2合成甲醇的生產 沈陽化工大學學士學位 論文1文獻綜述2工藝，該過程

4、稱為ICI低壓法。1972年，ICI公又成功實 現了 10 MPa的中壓甲醇合成工藝。1970年，德國Lirgi公司采用Cu-Zn-Mn或 Cu-Zn-Mn-V, Cu-Zn-Al-V氧化物銅基催化劑，成功地建成了年產4000 t甲醇 的低壓生產裝置，該法稱為Lurgi低壓法。與此同時，世界其他化學公司也競 相開發自己的中低壓甲醇合成工藝，建立甲醇合成置，但ICI和Lurgi中低壓 法合成工藝是普遍采用的合成技術。甲醇的制備是一個多相反響過程，還發生 生成烴、高碳醇、醚、醛、酯及單質碳等一系列副反響。我國甲醇生產主要是以 煤炭為原料，生產的主要方法是合成法。較早的甲醇合成采用高壓合成工藝，由

5、于操作壓力高、動力消耗大、設備復雜、產品質量差等缺點，現已逐步被淘汰。 目前大都采用中低壓工藝來合成甲醇。1.3甲醇的市場需求狀況 我國甲醇 生產已有40年的歷史，目前已形成390萬t/a的生產能力，生產企業有200多 家。2002年我國甲醇產量到達210.95萬t，表2觀消費量為390.0萬t,自給率為54%。但由于單套裝置能力較小、經濟技術 水平落后，使得產品本錢高，企業效益差。萬噸級以上的廠家只有幾十家，十萬 噸級以上規模的就更少。隨著國內甲醇消費市場走強，生產能力、產量、表觀 消費量大幅增加，進口量也逐年提高，各企業看好甲醇市場，紛紛準備新建或擴 建甲醇工程。其中較大的有海南60萬t/

6、a、四川瀘天化40萬t/a、山東 30萬t/a、山西長治20萬t/a、陜西韓城20萬t/a，內蒙蘇格里 18萬t/a等，假設這些裝置全部按方案投產，屆時我國甲醇生產能力將到達 500萬t/a，由于中小裝置及能耗高、效益差的裝置不斷關閉，預計實際有效產 能約為400萬t/a。現已有多家以煤或天然氣為原料的甲醇工程在籌建之中。 沈陽化工大學學士學位論文2工藝概述3 2工藝概述2.1甲醇的性質2.1.1 甲醇的物理性質甲醇，又名：木精、木酒精；英文名：Methanol；分子式CH3OH； 分子量:32，相對密度0.792(20/4CCCCCC)，蒸氣與空氣混合物爆炸極限 636.5 %體積比，能與水

7、、乙醇、乙醚、苯、酮、鹵代烴和許多其他有機 溶劑相混溶，但是不與石油醚混溶，遇熱、明火或氧化劑易燃燒。揮發途中也會 使物體油漆外表遭腐蝕。2.1.2甲醇的化學性質甲醇含有一個甲基與一個羥 基，是最簡單的飽和脂肪醇，具有脂肪醇的化學性質，即可進行氧化、酯化、羰基化、胺化、脫水等反響。甲醇可以與一系列物質反響，所以甲醇在工業上 有著十分廣泛的應用。甲醇裂解產生CO和H2,是制備CO和H2的重要化學方 法。甲醇在電解銀催化劑上可被空氣氧化成甲醛，是重要的工業制備甲醛的方 法。甲醇可與多無機酸和有機酸發生脂化反響。甲醇和光氣發生羰基化反響生成 氯甲酸甲酯。在壓力520 MPa，溫度370420 C下，

8、以活性氧化鋁或分子篩 作催化劑，甲醇和胺發生反響生成一甲胺、二甲胺和三甲胺的混合物，經精餾別 離可得一甲胺、二甲胺和三甲胺產品。甲醇在高溫和酸性催化劑如ZSM-5，y -A1203作用下分子間脫水生成二甲醚等。2.2生產方法的評述及選擇用天然 氣制甲醇高壓法、中壓法、低壓法三種方法。2.2.1高壓法高壓工藝流程一般 指的是使用鋅銘催化劑，在300400C,30MPa高溫高壓下合成甲醇的過程。自 從1923年第一次用這種方法合成甲醇成功后，差不多有50年的時間，世界上 合成甲醇生產都沿用這種方法，僅在設計上有某些細節不同,例如甲醇合成 沈陽 化工大學學士學位論文2工藝概述4塔內移熱的方法有冷管型

9、連續換熱式和 冷激型多段換熱式兩大類，反響氣體流動的方式有軸向和徑向或者二者兼有的混 合型式，有副產蒸汽和不副產蒸汽的流程等.近幾年來，我國開發了 25-27MPa壓 力下在銅基催化劑上合成甲醇的技術，出口氣體中甲醇含量4%左右，反響溫度 230-290C4法的壟斷，這是甲醇生產工藝上的一次重大變革，它采用51-1型銅基催化劑， 合成壓力5MpaIC1法所用的合成塔為熱壁多段冷激式，結構簡單，每段催化 劑層上部裝有菱形冷激氣分配器，使冷激氣均勻地進入催化劑層，用以調節塔內 溫度.低壓法合成塔的型式還有聯邦德國Lurgi公司的管束型副產蒸汽合成塔 及美國電動研究所的三相甲醇合成系統。70年代，我

10、國輕工部四川維尼綸廠從 法國Speichim公司引進了一套以乙炔尾氣為原料日產300噸低壓甲醇裝置 （英國ICI專利技術）。80年代齊魯石化公司第二化肥廠引進了聯邦德國Lurge 公司的低壓甲醇合成裝置2.2.3中壓法中壓法是在低壓法研究根底上進一步 開展起來的，由于低壓法操作壓力低，導致設備體積相當龐大，不利于甲醇生產的 大型化.因此開展了壓力為10MPa左右的甲醇合成中壓法.它能更有效地降低建 廠費用和甲醇生產本錢.例如ICI公司研究成功了 51-2型銅基催化劑，其化學 組成和活性與低壓合成催化劑51-1型差不多，只是催化劑的晶體結構不相同，制 造本錢比51-1型高貴.由于這種催化劑在較高壓力下也能維持較長的壽命，從而 使ICI公司有可能將原有的5MPa的合成壓力提高到l0MP