年产50万吨煤制甲醇生产的工艺设计目录1 前言 .............................................................. 错误!未定义书签。
1.1 合成甲醇的发展历程.......................................... 错误!未定义书签。
1.2 合成甲醇的重要性............................................ 错误!未定义书签。
1.3 国内外甲醇的生产和供需概况.................................. 错误!未定义书签。
1.3.1 国外甲醇的生产和供需概况.............................. 错误!未定义书签。
1.3.2 国内甲醇的生产和供需概况.............................. 错误!未定义书签。
1.4 甲醇的生产方法.............................................. 错误!未定义书签。
1.5 甲醇的生产规模.............................................. 错误!未定义书签。
1.6 粗甲醇的精制原理 (7)1.6.1 粗甲醇的组成 (7)1.6.2 粗甲醇中杂质的分类 (8)1.6.3 精甲醇的质量标准 (9)1.7 几种典型的甲醇精制工艺流程 (10)2 甲醇合成催化剂及合成工艺选择 (13)2.1 催化剂选择 (13)2.2 反应温度 (13)2.3 反应压力 (13)2.4 气体组成 (14)2.5 空速 (14)3 原料气的制取工艺 (16)3.1 煤的选用 (16)3.2 气化工艺 (16)3.3 原料气的变换 (18)3.4 脱硫脱碳工艺 (19)3.5 合成工艺流程 (21)3.6 精馏方案选择 (22)4 物料衡算 (23)4.1 合成过程的反应方程 (23)4.2 合成塔物料衡算 (23)4.3 合成反应中各气体消耗和生产量 (24)4.4 新鲜气和驰放气量的确定 (25)4.5 循环气气量的确定 (26)4.6 入塔气和出塔气组成 (27)4.7 甲醇分离器出口气体组成 (29)4.8 贮罐气组成 (30)5 热量衡算 (31)5.1 合成塔热量衡算相关计算式 (31)5.1.1 合成塔入塔热量计算 (31)5.1.2 合成塔的反应热 (32)5.1.3 合成塔出塔热量计算 (32)5.2 合成塔热量损失 (33)5.3 蒸汽吸收的热量 (33)5.4 合成气换热器的热量衡算 (34)5.4.1 合成气入换热器的热量 (34)5.4.2 合成气出换热器的热量 (34)5.5 换热器的热量衡算 (34)5.5.1 入换热器的出合成塔气热量 (34)5.5.2 出换热器的出合成塔气热量 (34)5.6 水冷器的热量衡算 (35)5.6.1 入水冷器的热量 (35)5.6.2 出水冷器的热量 (35)5.6.3 冷却水的用量 (36)5.7 甲醇分离器的热量衡算 (36)6 合成工段的设备选型 (36)6.1 催化剂的使用量 (36)6.2 合成塔的设计 (37)6.2.1 换热面积的确定 (37)6.2.2 换热管数的确定 (37)6.2.3 合成塔直径 (37)6.2.4 合成塔的壁厚设计 (37)6.2.5 壳体设计液压强度校核 (38)6.2.6 合成塔封头设计 (39)6.2.7 折流板和管板的选择及设计 (39)6.2.8 支座 (39)6.3 合成气进塔换热器的选型 (39)6.4 水冷器的选型 (43)6.5 汽包的选型 (43)6.6 加热器的选型 (44)6.7 分离器的设计 (45)6.8 合成气压缩机选型 (45)6.9 出塔气离心泵 (45)6.10 冷却水离心泵 (45)6.11 粗产品泵 (46)7 甲醇精馏工段的设计 (46)7.1 预精馏塔的设计 (46)7.1.1 进料组成 (47)7.1.2 加碱量的计算 (47)7.1.3 清晰分割法取出二甲醚 (47)7.1.4 预精馏塔塔釜温度计算 (49)7.1.5 理论板数的计算 (49)7.2 加压精馏塔设计 (50)7.2.1 清晰分割法分离物系 (50)7.2.2 塔顶、进料、塔釜温度计算 (51)7.2.3 回流比及理论板数计算 (52)7.3 加压精馏塔工艺尺寸设计 (53)7.3.1 平均摩尔质量、密度、表面张力计算 (53)7.3.2 精馏段塔径设计 (55)7.3.3 提馏段塔径设计 (55)7.3.4 塔板工艺尺寸计算 (56)7.3.5 热量衡算 (58)7.4 常压精馏塔设计 (61)7.4.1 清晰分割法分离物系 (61)7.4.2 塔顶、进料、塔釜温度计算 (62)7.4.3 回流比及理论板数计算 (63)7.5 常压精馏塔工艺尺寸设计 (64)7.5.1 平均摩尔质量、密度、表面张力计算 (64)7.5.2 精馏段塔径设计 (65)7.5.3 提馏段塔径设计 (66)7.5.4 精馏段塔板工艺尺寸计算 (67)7.5.5 精馏段塔板负荷性能图 (69)7.5.6 提馏段塔板工艺尺寸计算 (71)7.5.7 提馏段塔板负荷性能图 (74)7.6 热量衡算 (76)8 安全技术与环境保护................................................. 错误!未定义书签。
8.1 有毒物质的预防.............................................. 错误!未定义书签。
8.1.1 甲醇中毒的应急处理.................................... 错误!未定义书签。
8.1.2 二甲醚中毒的应急处理.................................. 错误!未定义书签。
8.1.3 一氧化碳中毒的应急处理................................ 错误!未定义书签。
8.1.4 硫化氢中毒的应急处理.................................. 错误!未定义书签。
8.2 甲醇的贮藏.................................................. 错误!未定义书签。
9 总结 (79)参考文献 (80)符号说明 (81)谢辞 (84)附录 (85)1.1甲醇的性质表1-1 甲醇的性质序号项目单位数值1沸点℃64.5~64.72凝固点℃-97~-97.83闪点℃12（闭口）~16（开口）4自燃点℃473（空气中）~461（氧气中）5蒸汽压力（20℃）Pa118256临界压力MPa7.957临界温度℃2408燃烧热（25℃液体）KJ/mol726.559蒸发潜热（64.7℃）KJ/mol35.310液体热容（20~25℃）KJ/mol•℃ 2.51~2.5311气体热容(77℃KJ/mol•℃ 1.6312爆炸上限%36.513爆炸下限%614最小点火能量MJ0.2161.2甲醇的用途1.甲醇是一种重要的化工产品，有很多用途，它是生产塑料、合成橡胶、农药、医药和染料的原料。
甲醇是最基本的有机化工原料，自身产业链长，涉及化工、建材、能源、医药、农药等众多行业，在国民经济中具有重要地位。
2.甲醇大量用于生产甲醛和对苯二甲酸二甲酯；以甲醇为原料经羰化反应直接合成醋酸也已经工业化，。
ICI公司生产的甲醇蛋白商品名为“Pruteen”。
“Pruteen”产品中含有72％的粗蛋白，蛋氨酸和赖氨酸含量与鱼粉非常相近，作为富含热量、维生素、矿物质及高蛋白的饲料在市场上销售[4，5，6]。
3、为了解决石油资源不足的问题，许多国家正研究充分利用煤和天然气资源，发展合成甲醇工业，以甲醇代替燃料或进一步合成汽油，也可以从甲醇出发合成乙醇，然后进行乙醇脱水生产乙烯，以替代石油生产乙烯的原料路线，或从甲醇直接制取乙烯、丙烯等低级烯烃[7，8，9]。
甲醇在新兴替代能源领域，大有作为。
为保障我国能源安全，国家大力推动可替代能源发展，作为甲醇深加工产品的二甲醚、甲醇燃料（单独使用或与汽油柴油掺混）等，均具有良好的传统能源替代性和可操作性。
当前，《车用燃料甲醇》、《车用甲醇汽油（M85）》、《城镇燃气用二甲醚》等一系列国家标准的颁布实施，使得甲醇作为替代能源原料具有政策依据，发展前景广阔。
目前全国已有山西、上海、浙江、新疆、陕西、四川、甘肃、内蒙古等省区在进行甲醇燃料试点及推广工作。
2.1甲醇的生产工艺甲醇合成的主反应是：CO+2H2CH3OH在合成反应中，合成气制甲醇工艺按压力分为高压、中压和低压法[10]。
随着甲醇合成催化剂技术的不断发展，目前总的趋势是由高压向低、中压发展。
(1)高压法(19.6—29.4MPa)是最初生产甲醇的方法，采用锌铬催化剂，反应温度360～400℃，压力l 9.6—29.4MPa。
随着脱硫技术的发展，高压法也在逐步采用活性高的铜系催化剂，以改善合成条件，达到提高效率和增产甲醇的目的。
高压法虽然有70多年的历史，但是，由于原料及动力消耗大，反应温度高，生成粗甲醇中有机杂质含量高，而且投资大，成本高，其发展长期以来处于停滞状态。
图2.1 西德某产高压合成甲醇工艺流程（2）中压法(9.8～19.6MPa)随着甲醇工业规模的大型化，(目前已有日产2000t 的装置甚至更大单系列装置)，如采用低压法，势必导致工艺管道和设备较大，因此，在低压法的基础上适当提高合成压力，即发展成为中压法。
中压法仍采用高活性的铜系催化剂，反应温度与低压法相同，它具有与低压法相似的优点，但由于提高了压力，相应动力消耗略有增加。
目前，世界上新建或扩建的甲醇装置几乎都采用低压法或中压法，其中尤以中压法为最多，如日本新泻工场的中压法生产甲醇。
图2.2 日本新泻公司中压合成甲醇工艺（3）低压法（5.0—9.8MPa)是20世纪60年代后期发展起来的甲醇合成技术，由英国ICI公司研究得出。
低压法基于高活性的铜系催化剂。
铜系催化剂的活性明显高于锌铬催化剂，反应温度低(240～270℃)，因此，在较低的压力下可获得较高的甲醇收率。
而且选择性好，减少了副反应，改善了甲醇质量，降低了原料的消耗。
此外，由于压力低，不仅动力消耗比高压法降低很多，而且工艺设备的制造也比高压法容易，投资得以降低。
总之，低压法比高压法有显著的优越性。
下面是德国Lurgi低压法甲醇合成流程图。
图2.3 德国Lurgi低压法甲醇合成流程图(4) 中国独创联醇工艺由中国研究的联醇工艺，实际上也是一种中压合成甲醇的方法，所谓联醇，就是与合成氨联合生产甲醇，这是一种合成气净化的工艺，以代替合成氨生产中铜氨液脱除微量碳氧化物而开发的一种新工艺。