分类号： TQ54 单位代码： 108 本科毕业论文（设计）题目: 20万吨/年煤制甲醇工艺过程设计延安大学学士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日20万吨/年煤制甲醇工艺过程设计摘要：甲醇是重要的有机化工产品与原料，替代燃料已成为一种必然趋势，甲醇的需求大幅度上升。
本论文进行了20万t/a的煤制合成气合成甲醇的设计。
通过对各工艺流程各方法进行对比分析，采用了干粉煤气流床气化工艺造气，低温甲醇洗工艺净化合成气体，低压下利用列管均温合成塔合成甲醇，三塔精馏工艺精制甲醇工艺过程，并对各工艺过程进行了物料衡算、热量衡算、工艺论证以及主要设备的选型计算。
此外本论文以减少投资为原则，充分利用废热，降低能源消耗。
关键词：煤炭气化；合成气；甲醇合成；工艺流程；物料衡算；热量衡算The Design of Process of 200000 Tons/Annum Methanol Abstract: Methanol was the organic chemical products and important raw materials. The demand of methanol was greatly increased due to alternative fuels has become an inevitable trend. This paper is the design of process of 200000 t/a methanol synthesized by coal synthesis gas. Comparated to synthesis process of methanol, the gas flow bed was selected, the low-temperature methanol wash process purification of synthesis gas, tubular average-temperature reaction was utilized to synthesize methanol keeping in low pressure, the rectification craft of three towers was utilized to rectify methanol, and the process of the selection calculation of material balance, heat balance, technology demonstration and main equipment. In addition, the principle of the design in line with reducing the investment, fully utilize used heat, reducing energy consumption.Keywords: coal gasification; synthesis gas; methanol synthesis; process flow; material balance; heat balance目录第一章总论 (1)1.1概述 (1)1.1.1甲醇性质 (1)1.1.2甲醇用途 (1)1.2设计的目的和意义 (2)1.3 设计的依据 (2)1.3.1设计题目 (2)1.3.2设计的基础资料 (2)1.4设计任务 (2)1.5原料煤规格 (2)第二章工艺流程的确定 (3)2.1煤气化技术路线的选择 (3)2.1.1固定床气化 (3)2.1.1流化床气化 (3)2.1.3气流床气化 (3)2.2 净化工艺方案的选择 (4)2.2.1低温甲醇洗技术 (4)2.2.2 NHD技术 (5)2.2.3低温甲醇洗与NHD工艺的比较 (5)2.3 合成甲醇工艺的选择 (5)2.3.1反应器的选择 (6)2.3.2催化剂的选用 (6)2.4粗甲醇的精馏 (7)2.4.1精馏原理 (7)2.4.2精馏工艺的选择 (8)第三章工艺流程 (11)3.1干煤粉气流床气化工艺流程 (11)3.2净化装置工艺流程 (12)3.3甲醇合成工艺流程 (12)3.4甲醇精馏工艺流程 (13)第四章工艺计算 (15)4.1物料衡算 (15)4.1.1精馏工段 (15)4.1.2合成工段 (15)4.1.3变换净化工段 (21)4.1.4气化工段 (23)4.2能量衡算 (24)4.2.1煤发电量 (24)4.2.2合成塔的热平衡计算 (24)第五章主要设备的计算和选型 (27)5.1甲醇合成塔的设计 (27)5.2气化炉的选型 (28)第六章总结 (29)6.1物料衡算结果总结 (29)6.2能量衡算结果总结 (29)6.3主要设备计算与选型结果总结 (29)参考文献 (30)致谢 (31)第一章总论1.1概述1.1.1甲醇性质甲醇俗称木醇，分子式CH3OH。
是一种无色、透明、易燃、有毒、易挥发的液体，略带酒精味。
能与水、乙醇、乙醚、苯、酮类和大多数其他有机溶剂混溶；蒸气与空气形成的混合物易爆炸。
化学性质较活泼，能发生氧化、酯化、羰基化等化学反应。
甲醇的性质见表1.表1 甲醇的性质摩尔质量32.04沸点（℃）64.7熔点（℃）-97.8 折光率（20℃） 1.3287饱和蒸汽压（kPa）12.265(20℃) 燃烧热（kJ/mol）726.5 闪点（℃）16 引燃温度（℃）473 爆炸上限（V%）36.5 爆炸下限（V%） 6.0相对空气密度（空气=1） 1.11 粘度（mPa•s）0.5945（20℃）1.1.2甲醇用途甲醇有很多用途，它是生产塑料、合成橡胶、农药和医药的原料。
甲醇主要用于生产甲醛，消耗量要占到甲醇总产量的一半，甲醛则是生产各种合成树脂不可少的原料。
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离。
甲醇还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发展方向之一；另外燃料级甲醇用于供热和发电，也可达到环保要求；也可以从甲醇出发合成乙醇，然后进行乙醇脱水生产乙烯，代替石油生产乙烯的原料路线。
以甲醇为原料还可以合成人造蛋白，是很好的禽畜饲料。
1.2设计的目的和意义我国是一个相对少气、缺油、煤炭资源相对丰富的国家，充分利用资源优势，取得最大效益，是国家一直在努力解决的问题。
近年来，我国能源问题日益突出，甲醇作为重要的化工产品与原料，并定位于未来清洁能源之一，随着世界石油资源的减少和甲醇生产成本的降低，发展使用甲醇等新的替代燃料，煤制甲醇是石油替代的最优选择，这已成为一种趋势。
从我国能源需求及能源环境的现实看，生产甲醇为新的替代燃料，减少对石油的依赖，也是大势所趋。
大力发展煤化工，合理开发利用煤炭资源已成共识。
发展煤制甲醇，以煤代替石油，是国家能源安全的需要，也是化学工业高速发展的需求。
通过设计可以巩固、深化和扩大所学基本知识，培养分析解决问题的能力；还可以培养创新精神，树立良好的学术思想和工作作风。
通过完成设计，基本掌握煤制甲醇的生产工艺，以及甲醇工业的发展趋势。
1.3 设计的依据1.3.1设计题目20万吨/年煤制甲醇的化工工艺过程设计1.3.2 设计的基础资料入塔压力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设计任务（1）工艺方案的选择及论证（2）工艺流程的设计（3）编制物料衡算、热量衡算（4）主要设备计算与选型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（不可燃）0.34%；Cl/（mg/kg）229；F/（mg/kg）104；Na/（mg/kg）2180；K/（mg/kg）292 。
第二章工艺流程的确定煤制甲醇的工艺流程主要包括煤气化、合成气净化、甲醇合成和甲醇精馏。
首先将原料煤气化为合成气；然后通过变换和脱硫脱碳工艺将合成气转化为满足甲醇合成条件的原料气；第三步就是甲醇的合成，将原料气加压加温到一定条件后输入等温反应器，在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。
2.1煤气化技术路线的选择煤气化按气化反应器的形式，气化工艺可分为固定床、流化床、气流床三种。
2.1.1固定床气化固定床气化一般使用块煤或煤焦为原料，筛分范围为6mm～50mm，煤或煤焦与气化剂在炉内进行逆向流动，固相原料由炉上部加入，气化剂自气化炉底部鼓入，含有残炭的灰渣自炉底排出。