題目：年產10萬噸甲醇合成工藝設計1概述本設計為年產10萬噸甲醇合成工藝的計算，純甲醇為無色透明略帶乙醇氣味的易揮發液體，沸點65℃，熔點-97.8℃，和水相對密度0.7915(20/4℃)，甲醇能和水以任意比相溶，但不形成共沸物，能和多數常用的有機溶劑(乙醇、乙醚、丙酮、苯等)混溶，并形成恒沸點混合物。甲醇是一種重要的化工原料，在世界范圍化工產品中，甲醇產量僅次于乙烯、丙烯和苯，居第四位，廣泛應用于醫藥、農藥、染料、涂料、塑料、合成纖維、合成橡膠等生產，還用于溶劑和工業及民用燃料等。主要廣泛應用于精細化工，塑料，醫藥，林產品加工等領域的基本有機化工原料，可開發出100多種高附加值化工產品。甲醇有較強的毒性，對人體的神經系統和血液系統影響最大，它經消化道、呼吸道或皮膚攝入都會產生毒性反應，甲醇蒸汽能損害人的呼吸道粘膜和視力。隨著世界化學工業的發展，特別是中國及亞太地區經濟持續高速發展，甲醇的消費市場也在迅速擴大，近年來我國大力提倡發展甲醇產品作為石油的替代燃料，以及甲醇燃料電池的研制成功，為甲醇開拓了新的廣闊市場，提供了大力發展甲醇產品的良好機遇。生產甲醇的原料可以是天然氣，煤炭，焦炭渣油，石腦油，乙炔尾氣等。從20世紀50年代起，天然氣逐漸成為合成甲醇的主要原料[1]。2甲醇合成工藝流程2.1流程概述本設計采用天然氣為原料低壓法（10MPa）直接合成甲醇的工藝方法。由配氣站送來的約0.4MPa的天然氣在常溫下粗脫硫后送入壓縮工段然后脫硫；由天然氣壓縮機壓縮至2.2MPa送轉化爐對流段，預熱至380~400°C后去精脫硫工序。脫硫凈化后的天然氣與冷凝液汽提廢水后的蒸汽混合，水碳比約3:7，并預熱至580°C后送入轉化管。轉化管安裝于預燒式方箱轉化爐內，轉化管外用甲醇馳放氣與天然氣的混合燃料氣加熱，使轉化管內的反應溫度達到810~830°C，出爐轉化氣中殘余甲烷約3%。轉化氣經轉化氣廢熱鍋爐、脫鹽水預熱器回收熱量后，用水冷卻到40°C以下進入水分離器。轉化氣與冷凝液分離后，經新鮮合成氣壓縮機壓縮至10MPa，再與循環氣壓縮機循環氣混合進入甲醇合成工序。合成氣進甲醇合成塔，再充填C302催化劑的管內進行合成甲醇的反應。反應放出的熱量被管外的沸水汽化而移走，保持合成塔內的反應溫度在225~255°C，每合成1t甲醇約副產1.1~1.4t蒸汽。出合成塔的氣體在換熱器中與入塔氣換熱后，再經水冷卻到40°C以下進入甲醇分離器，粗甲醇與反應尾氣分離。大部分反應尾氣經循環壓縮機壓縮后，再與新鮮合成氣混合進入合成環路，小部分尾氣為平衡合成環路中的H2及其他惰性氣體的累積而放空（這部分馳放氣目前主要用作轉化爐的燃料，也可用作提取H2的原料）。粗甲醇在閃蒸槽內減壓至0.4MPa，閃蒸分離出一部分溶于甲醇的氣體，然后送入精餾工序。粗甲醇預熱后進入預精餾塔，同時加入少量NaOH溶液以中和其中的酸性物質，從塔頂蒸出低沸點組分。塔釜排出的預精餾后甲醇用泵打入主精餾塔，從主精餾塔塔頂蒸出精甲醇產品[2]。2.2建廠的可行性分析：1966年英國ICI公司開發成功了低壓氣-固相法合成甲醇工藝技術，作為合成甲醇衍生物及工業和民用燃料的原料，它在各個方面都有很大的作用，2000年全球甲醇生產能力達到3803萬噸，需求量為3020萬噸。在世界甲醇消費結構中，位居第一的是甲醛，約占總消耗量的35％～36％；第二位的是甲基叔丁醚，約占27％；第三是醋酸，約占7％～9％.甲醇廣泛應用于精細化工，塑料，醫藥，林產品加工等領域的基本有機化工原料，目前國內有甲醇生產廠家150多家，2002年底總產能為445萬噸，2003年底達到600萬噸。預計今后數年內，我國甲醇產能年均增長率將高達24％以上。2004年我國甲醇產能估計可達到740萬噸。我國甲醇需求增長迅速，1992-1993年年均需求增長約14％。同時我國實際消耗量約437.9萬噸。在甲醇衍生物消費架構中，甲醛是第一消費大戶，甲基叔丁基醚次之。目前我國甲醇消費的主要地區是華東和華南地區，上述地區也是我國甲醛、MTBE、丙烯酸酯和醋酸等下游產品生產的集中地。對于甲醇燃料，消費地區主要集中在山西、河南等地。2005年，我國甲醇進口總量中，江蘇省進口比例占62.28%，廣東省所占比例為28.28%，福建省比例為4.11%，浙江省比例為3.34%。所有進口基本上全部集中在華東和華南地區，進口結構也在一定程度上反映了我國甲醇消費的地區分布。目前，由于各行業的迅速發展，加上工業對甲醇的需求，在很大程度上甲醇的合成是遠遠不夠的，因此，進一步發展甲醇工業是十分重要的。基于上述原因，在西部地區建立年產10萬噸的甲醇合成化工廠是十分重要的。這樣一方面能源就近利用，另一方面可解決當地的就業問題，又可緩解西部地區對甲醇的需求問題，本次設計也是響應國家西部大開發的政策。2.3甲醇合成工藝特點：（1）流程簡單，設備投資低，設備易維護。（2）采用天然氣加壓深度轉化，使轉化氣中殘余甲烷降低到3%左右，提高了天然氣的利用率。（3）建立了完善的余熱回收系統，實現了萬噸級甲醇裝置的蒸汽自給。（4）用轉化蒸汽汽提脫除甲醇污水及轉化氣冷凝液中的含碳物質，使其進入轉化爐進一步轉化，既處理了廢液，又實現了綜合利用。3原料規格及生產條件3.1原料的選擇造甲醇合成氣的原料有很多例如煤，天然氣，乙炔尾氣等。最早使用煤制合成氣，二十世紀五十年代后大規模使用天然氣，近年來發展起來的以煤制原料氣合成氨聯產甲醇技術無疑是優化組合取長補短的經典工藝。但是對于單產甲醇來說，以天然氣為原料氣無論是原料價格還是設備投資都有無法比擬的優勢，下邊是幾種主要原料的生產成本表1-1主要原料的生產成本比較[3]原料天然氣石腦油渣油煤成本美元/噸148186156232其中原料%60765549操作費用%1561317折舊等%25183154我國雖然煤炭資源比較豐富，但是投資較大。石腦油造甲醇又顯得大材小用，所以天然氣是比較合適的。我國天然氣資源主要分布在中、西部，除東梅、渤海灣和海南鶯歌海域有零星天然氣礦外，氣源主要集中在陜甘寧、新疆塔里木、青海準噶爾、柴達木盆地和四川等地。西部地區占全國總探明資源量的2／3左右，故天然氣的供應很方便。所以選用天然氣為原料氣。其他的助劑在當地購買也很方便。無論從能源利用方面還是從成本方面均是較合理。3.1原料規格由天然氣公司供應，其組成為：表1-2天然氣組成[4]組分總計%（mol）92.94.70.60.31.0100Kmol/h263.213.31.70.852.83283.33.2甲醇合成工藝設備甲醇合成工藝設備一覽表序號設備位號設備名稱及規格設備圖號，型號或標準圖號單位數量材料重量，kg備注單重總重123456789101T-101-1粗脫硫塔；填料塔，塔徑為1000mm，催化層高度為3.6m臺12T-101-2精脫硫塔，規格同粗脫硫塔臺13L-201轉化爐；火管采用ф124×12，管子根數為200根，管子長度為4.5m臺1無縫鋼管4E-202換熱器；固定管板式換熱器JB/T4715-92臺2不銹鋼5G-203油水分離器固定管板式換熱器JB/T4715-92臺1不銹鋼6B-204泵；離心泵，流量為50m3/s,揚程30m,電機功率7.5kw80FVZ-30臺11407YJ-301-1新鮮氣壓縮機；進氣壓力為0.2MPa,排氣壓力為4.2MPaVW-2.5/2-42臺126008T-401廢水汽提塔臺19E-402換熱器；螺旋板式換熱器JB/T4723-92臺1不銹鋼10T-302甲醇合成塔；塔徑5.8m,塔高14.4m臺111E-303換熱器；螺旋板式換熱器JB/T4723-92臺3不銹鋼12YJ-301-2循環氣壓縮機；進氣壓力為28.5MPa,出口壓力為32MPa512A臺12340013G-304水分離器；螺旋板式換熱器JB/T4723-92臺2不銹鋼14E-501冷凝器；螺旋板式換熱器，管子根數為537根，傳熱面積為16877mJB/T4723-92臺6不銹鋼15T-502-1預精餾塔；塔徑為1.4m,塔高為22m臺116G-503水分離器；螺旋板式換熱器JB/T4723-92臺2不銹鋼17T-502-2主精餾塔；與預精餾塔相同臺118C-504粗甲貯槽臺13.3水本廠由水廠自行解決自建一個大型的自來水供應站，提供全廠各工段的生產用水和職工用水。3.4電要求本地區電網供電，架設專用輸電線路。3.5汽：工廠建有自己的鍋爐房且有多段廢鍋，生產用汽可以自給。3.6勞動定員及人員編制工廠管理層設有一位經理，兩位副經理。生產車間采用四班，三班值班一般輪休。由于本廠自動化程度較高，每班25人即可，全廠職工（包括門衛等）120人。3.7環境保護由于本廠所采用生產原料為天然氣，其本身就是綠色能源，再加上強大的污水處理設施，所以完全能達到國家排放標準。在廠區內合理種植花草樹木，既凈化空氣又美化