题目：年产10万吨甲醇合成工艺设计摘要：本设计重点讨论了合成车间的主要设备的计算及选型，首先初步介绍了合成机理，然后重点围绕合成进行物料衡算和热量衡算，主要包括合成塔的外形设计，水冷凝器的选型及计算，脱硫塔的选型及计算，转化炉的选型及计算精馏塔的选型及计算等，最后进行了总结与讨论。
关键词：合成，转化，精馏，甲醇The Syntheses Technological Of Y early Produces 40,000 TonsMethylalcoholABSTRACT:This design mainly discussed with the key equipment computation and Choose of systhesis workshop ,first initially introduced synthesizme chanism, then key revolved sythesize to carry on material balance and thermal graduated acalculated, mainly included synthetic tower and contour design, water condenser shaping and computation, desulfurizer shaping and computation ,transformed stove shaping and computation, rectifying tower shaping and computation and so on, finally has carried on summary and discussion.KEYWORDS：Synthesis,Transformation,Fine distill,Methyl alcohol1概述本设计为年产10万吨甲醇合成工艺的计算，纯甲醇为无色透明略带乙醇气味的易挥发液体，沸点65℃，熔点-97.8℃，和水相对密度0.7915(20/4℃)，甲醇能和水以任意比相溶，但不形成共沸物，能和多数常用的有机溶剂(乙醇、乙醚、丙酮、苯等)混溶，并形成恒沸点混合物。
甲醇是一种重要的化工原料，在世界范围化工产品中，甲醇产量仅次于乙烯、丙烯和苯，居第四位，广泛应用于医药、农药、染料、涂料、塑料、合成纤维、合成橡胶等生产，还用于溶剂和工业及民用燃料等。
主要广泛应用于精细化工，塑料，医药，林产品加工等领域的基本有机化工原料，可开发出100多种高附加值化工产品。
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，甲醇蒸汽能损害人的呼吸道粘膜和视力。
随着世界化学工业的发展，特别是中国及亚太地区经济持续高速发展，甲醇的消费市场也在迅速扩大，近年来我国大力提倡发展甲醇产品作为石油的替代燃料，以及甲醇燃料电池的研制成功，为甲醇开拓了新的广阔市场，提供了大力发展甲醇产品的良好机遇。
生产甲醇的原料可以是天然气，煤炭，焦炭渣油，石脑油，乙炔尾气等。
从20世纪50年代起，天然气逐渐成为合成甲醇的主要原料 [1]。
2甲醇合成工艺流程2.1流程概述本设计采用天然气为原料低压法（10MPa）直接合成甲醇的工艺方法。
由配气站送来的约0.4MPa 的天然气在常温下粗脱硫后送入压缩工段然后脱硫；由天然气压缩机压缩至2.2MPa送转化炉对流段，预热至380~400°C后去精脱硫工序。
脱硫净化后的天然气与冷凝液汽提废水后的蒸汽混合，水碳比约3:7，并预热至580°C后送入转化管。
转化管安装于预烧式方箱转化炉内，转化管外用甲醇驰放气与天然气的混合燃料气加热，使转化管内的反应温度达到810~830°C，出炉转化气中残余甲烷约3%。
转化气经转化气废热锅炉、脱盐水预热器回收热量后，用水冷却到40°C以下进入水分离器。
转化气与冷凝液分离后，经新鲜合成气压缩机压缩至10MPa，再与循环气压缩机循环气混合进入甲醇合成工序。
合成气进甲醇合成塔，再充填C302催化剂的管内进行合成甲醇的反应。
反应放出的热量被管外的沸水汽化而移走，保持合成塔内的反应温度在225~255°C，每合成1t甲醇约副产1.1~1.4t蒸汽。
出合成塔的气体在换热器中与入塔气换热后，再经水冷却到40°C以下进入甲醇分离器，粗甲醇与反应尾气分离。
大部分反应尾气经循环压缩机压缩后，再与新鲜合成气混合进入合成环路，小部分尾气为平衡合成环路中的H2及其他惰性气体的累积而放空（这部分驰放气目前主要用作转化炉的燃料，也可用作提取H2的原料）。
粗甲醇在闪蒸槽内减压至0.4MPa，闪蒸分离出一部分溶于甲醇的气体，然后送入精馏工序。
粗甲醇预热后进入预精馏塔，同时加入少量NaOH溶液以中和其中的酸性物质，从塔顶蒸出低沸点组分。
塔釜排出的预精馏后甲醇用泵打入主精馏塔，从主精馏塔塔顶蒸出精甲醇产品 [2]。
2.2 建厂的可行性分析：1966年英国ICI公司开发成功了低压气-固相法合成甲醇工艺技术，作为合成甲醇衍生物及工业和民用燃料的原料，它在各个方面都有很大的作用，2000年全球甲醇生产能力达到3803万吨，需求量为3020万吨。
在世界甲醇消费结构中，位居第一的是甲醛，约占总消耗量的35％～36％；第二位的是甲基叔丁醚，约占27％；第三是醋酸，约占7％～9％.甲醇广泛应用于精细化工，塑料，医药，林产品加工等领域的基本有机化工原料，目前国内有甲醇生产厂家150多家，2002年底总产能为445万吨，2003年底达到600万吨。
预计今后数年内，我国甲醇产能年均增长率将高达24％以上。
2004年我国甲醇产能估计可达到740万吨。
我国甲醇需求增长迅速，1992-1993年年均需求增长约14％。
同时我国实际消耗量约437.9万吨。
在甲醇衍生物消费架构中，甲醛是第一消费大户，甲基叔丁基醚次之。
目前我国甲醇消费的主要地区是华东和华南地区，上述地区也是我国甲醛、MTBE、丙烯酸酯和醋酸等下游产品生产的集中地。
对于甲醇燃料，消费地区主要集中在山西、河南等地。
2005年，我国甲醇进口总量中，江苏省进口比例占62.28%，广东省所占比例为28.28%，福建省比例为4.11%，浙江省比例为3.34%。
所有进口基本上全部集中在华东和华南地区，进口结构也在一定程度上反映了我国甲醇消费的地区分布。
目前，由于各行业的迅速发展，加上工业对甲醇的需求，在很大程度上甲醇的合成是远远不够的，因此，进一步发展甲醇工业是十分重要的。
基于上述原因，在西部地区建立年产10万吨的甲醇合成化工厂是十分重要的。
这样一方面能源就近利用，另一方面可解决当地的就业问题，又可缓解西部地区对甲醇的需求问题，本次设计也是响应国家西部大开发的政策。
2.3甲醇合成工艺特点：（1）流程简单，设备投资低，设备易维护。
（2）采用天然气加压深度转化，使转化气中残余甲烷降低到3%左右，提高了天然气的利用率。
（3）建立了完善的余热回收系统，实现了万吨级甲醇装置的蒸汽自给。
（4）用转化蒸汽汽提脱除甲醇污水及转化气冷凝液中的含碳物质，使其进入转化炉进一步转化，既处理了废液，又实现了综合利用。
3原料规格及生产条件3.1原料的选择造甲醇合成气的原料有很多例如煤，天然气，乙炔尾气等。
最早使用煤制合成气，二十世纪五十年代后大规模使用天然气，近年来发展起来的以煤制原料气合成氨联产甲醇技术无疑是优化组合取长补短的经典工艺。
但是对于单产甲醇来说，以天然气为原料气无论是原料价格还是设备投资都有无法比拟的优势，下边是几种主要原料的生产成本表1-1主要原料的生产成本比较[3]原料 天然气石脑油渣油 煤成本美元/吨 148 186 156 232 其中原料% 60 76 55 49 操作费用% 15 6 13 17 折旧等 %25 18 31 54我国虽然煤炭资源比较丰富，但是投资较大。
石脑油造甲醇又显得大材小用，所以天然气是比较合适的。
我国天然气资源主要分布在中、西部，除东梅、渤海湾和海南莺歌海域有零星天然气矿外，气源主要集中在陕甘宁、新疆塔里木、青海准噶尔、柴达木盆地和四川等地。
西部地区占全国总探明资源量的2／3左右，故天然气的供应很方便。
所以选用天然气为原料气。
其他的助剂在当地购买也很方便。
无论从能源利用方面还是从成本方面均是较合理。
3.1 原料规格由天然气公司供应，其组成为：表1-2 天然气组成[4]组分4CH 26C H 38C H 410C H 2N 总计%（mol ） 92.9 4.7 0.6 0.3 1.0 100 Kmol/h263.213.31.70.852.83283.33.2 甲醇合成工艺设备甲醇合成工艺设备一览表序设备位号设备名称设备图号，型号单数材重量，kg备号及规格或标准图号位量料单重总重注1 2 3 4 5 6 7 8 9 101 T-101-1 粗脱硫塔；填料塔，塔径为1000mm，催化层高度为3.6m台 12 T-101-2 精脱硫塔，规格同粗脱硫塔台 13 L-201转化炉；火管采用ф124×12，管子根数为200根，管子长度为4.5m台 1无缝钢管4 E-202 换热器；固定管板式换热器JB/T4715-92 台 2不锈钢5 G-203 油水分离器固定管板式换热器JB/T4715-92 台 1不锈钢6 B-204泵；离心泵，流量为50m³/s,扬程30m,电机功率7.5kw80FVZ-30 台 1 1407 YJ-301-1新鲜气压缩机；进气压力为0.2MPa,排气压力为4.2MPaVW-2.5/2-42 台 1 26008 T-401 废水汽提台 1塔9 E-402 换热器；螺旋板式换热器JB/T4723-92 台 1不锈钢10 T-302 甲醇合成塔；塔径5.8m,塔高14.4m台 111 E-303 换热器；螺旋板式换热器JB/T4723-92 台 3不锈钢12 YJ-301-2循环气压缩机；进气压力为28.5MPa,出口压力为32MPa512A 台 1 2340013 G-304 水分离器；螺旋板式换热器JB/T4723-92 台 2不锈钢14 E-501冷凝器；螺旋板式换热器，管子根数为537根，传热面积为16877m2JB/T4723-92 台 6不锈钢15 T-502-1 预精馏塔；塔径为1.4m,塔高为22m台 116 G-503 水分离器；螺旋板式换热器JB/T4723-92 台 2不锈钢17 T-502-2 主精馏塔；与预精馏塔相同台 118 C-504 粗甲贮槽台 13.3水本厂由水厂自行解决自建一个大型的自来水供应站，提供全厂各工段的生产用水和职工用水。