1、年产量 1000 吨高压法甲醇分离工段工艺设计作 者 姓 名 xxx 专 业 化学工程与工艺 指导教师姓名 xxx 专业技术职务 讲师 山东轻工业学院 2009 届本科毕业生毕业设计1目 录目 录摘 要4ABSTRACT5第一章 总论61.1 概述61.2 文献综述71.2.1 甲醇简介71.2.2 甲醇工艺发展91.2.3 甲醇工艺简介91.2.4我国甲醇发展及市场需求131.2.5 世界甲醇发展及市场需求151.2.6 甲醇未来需求展望161.3 设计任务的项目来源161.4 原料规格及来源161.5 水、电、汽供应情况17山东轻工业学院 2009 届本科毕业生毕业设计21.5.1 给水、
2、排水系统171.5.2 电力供应171.5.3 蒸汽供应171.6 贮存和运输171.7 节能17第二章 生产流程方案的确定192.1 生产方案的确定192.2 生产流程简述192.2.1 生产工艺流程简图192.2.2 流程简述19第三章 工艺计算193.1 小时生产能力19山东轻工业学院 2009 届本科毕业生毕业设计33.2 物料衡算和能量衡算193.2.1 计算条件193.2.2 物料衡算193.2.3 热量平衡计算22第四章 主要设备工艺计算和设备选型254.1 主要工艺操作数据254.1.1 化学控制254.1.2 压力控制254.1.3 温度控制254.2 主要设备(主精馏塔)塔
3、径的工艺计算254.2.1 理论塔板数计算254.2.2 塔径工艺计算284.2.3 水力学性能计算304.3 塔体与裙座机械设计32山东轻工业学院 2009 届本科毕业生毕业设计44.3.1 设计条件324.3.2 按计算压力计算塔体与封头厚度334.3.3 设备载荷计算334.3.4 风载荷与风弯矩计算364.3.5 地震弯矩计算374.3.6 地震偏心弯矩计算394.3.7 塔体水压试验和应力校核394.3.8 基础环设计404.3.9 地脚螺栓计算40第五章 原材料、动力消耗定额及消耗量335.1 原料消耗425.2 动力消耗42第六章 经济分析与投资概算426.1 经济分析426.2
4、 车间经费43第七章 环境保护44山东轻工业学院 2009 届本科毕业生毕业设计57.1 环境保护447.2 主要卫生、安全、环保等说明44第八章 设计心得与体会44参考文献46附 录47致 谢48摘 要甲醇是重要的化工原料，广泛用于有机合成、燃料、医药、涂料和国防等工业，在国民经济中有重要作用。甲醇的合成有高压法、低压法、中低压法和联醇法等。低压法采用铜基系催化 剂在低压下将合成气进行合成。中压法是在低压法基础上进一步发展而来的。高 压法合成甲醇一般使用锌铬催化剂，在高温高压下合成甲醇。本设计是高压法甲醇分离工段工艺设计。甲醇的分离主要是用精馏法，分为预精馏塔和主精馏塔。精馏时粗甲醇先经过预
5、热器加热，进入预塔精馏并通蒸汽。塔顶出来的蒸汽，经过冷凝器被冷却水冷却，绝大部分冷凝下来送至塔内回流，另一部分经塔顶液封后放空或回收作为燃料。从预精馏塔出来的釜液进入主精馏塔经过塔底通入蒸汽，最后分离从塔上部得到精甲醇。根据设计任务要求,通过物料衡算得到 1000 吨精甲醇所需粗甲醇量、蒸汽量和冷却水用量。根据物料及能量衡算计算所需的主设备(主精馏塔)尺寸，并对辅助设备进行设备选型。估算成本并采取安全环保措施。 设计工程图纸(主要工艺流程图、设备平面立面布置图、主要 设备装配图及厂区平面布置图),并对外文资料进行翻译。山东轻工业学院 2009 届本科毕业生毕业设计6关键词：甲醇 蒸汽 冷却水
6、物料衡算 热量衡算 精馏塔 ABSTRACTMethanol is an important industrial chemical,it is widely used in organic synthe- sis, fuel, medicine, painting and national defense and so on.It plays an important role in the national economy. There are several methods of synthesizing methanol such as the high pressured metho
7、d, the low pressure method,the mesolow method and unites mellow method and so on. The low pressuremethod synthetizes gas under low press- ure with copper based series as catalyst. The mesolow method develops from the low pressure method.Presses the law is further developed in the low pressure law fo
8、und- ation. The high-pressured method usually uses zinc chrome as catalyst to synthesize methanol under the high temperature and high pressure. The paper design mainly describes the technological design of construction separating methanol by high pressured method,selective evaporation method is wide
9、ly used to separate methanol, which includes pre-rectifying tower and main rectifying tower.during rectifying ,the crude methanol is firstly heated by pre-heater ,and then 山东轻工业学院 2009 届本科毕业生毕业设计7goes into pre-tower for rectifying with steam passing.The steam from the top of tower is cooled in conde
10、nser by cooling water.most of the cool steam was deliveed into tower for reflux,and the rest is blown off after fluid seal or is recycled as fuel. The cauldron fluid from pre-rectifying tower enters the main rectifying tower and passes the bottom of the tower with steampassing,finally is separated f
11、rom the tower methanol. According to the request of the design task by methanol balance,we calculated the amount of cude methanol ,steam and cooled water needed to produce 1000 tons of fine methyl alcohol. And according to the material and the energy graduated blance,we calculated the the size of ma
12、in equipment neededl(main rectifying tower) choose the right auxiliary fatory, estimate costs ,take measures for security and environmental protection,designed the pictures (main flow chart, thet plane and stereoscopic arrangement chart of equipment, assembly drawing major installations and pictures
13、 of factory arrangement), and translated related foreign materials. Key words: methanol；steam；cooling water；material balance；heat balance； rectifying tower第一章 总论1.1 概述甲醇又称木醇或木精，是一种透明、无色、易燃、有毒的液体，略带酒精味。熔点97.8，沸点 64.8，闪点 12.22，自燃点 47，相对密度0.7915g/ (20/4)。其蒸汽遇空气混合物易爆炸，爆炸极限下限 6% 3m36.5%。能与水、乙醇、乙醚、苯、丙酮和大多
14、数有机溶剂相混溶，在汽油中溶解度更大。甲醇易于吸收水蒸气、二氧化碳和某些其他杂质，因此只有用特殊的方法才能制得完全无水的甲醇。同样也难以从甲醇中清除杂质，产品甲醇中总含有有机杂质在 0.01%以下。甲醇具有毒性，内服 10ml 有失明危险，30ml 能致人死亡，空气中允许含甲醇最高浓度为 0.05mg/L。甲醇是假酒的主要成分，过多食用会导致失明，甚至死亡。甲醇是多种有机产品的基本原料、优质燃料和重要溶剂，主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多种有机产品并广泛用于燃料、医药、山东轻工业学院 2009 届本科毕业生毕业设计8涂料和国防行业等。其中生产甲醛用的甲醇量约占甲醇总量的一半
15、以上。甲醇可开发出 100 多种高附加值化工产品，尤其深加工后作为一种新型清洁燃料和加入汽油掺烧，其发展前景越来越广阔。甲醇化工已成为化工行业中的一个重要领域。甲醇的消费已超过其传统的用途，潜在的耗用量已超过化工用途，渗透到国民经济的各个部门。今后甲醇的发展速度更为迅速。中国石油和化学工业协会提供的调研报告显示，2006 年，我国甲醇生产、消费继续同步增长。国家统计局的数据显示，2006 年国内共有甲醇生产企业142 家，产能合计为 1036 万 t，产量为 762.3 万 t。其他途径的数据显示，除上述 142 家甲醇企业外，我国还有 25 个已投产的甲醇项目，产能合计 308.4万 t，产
16、量为 112.4 万 t。在这 25 个项目中，有的是 2006 年建成投产或者完成技术改造的，由于投产时间较晚，实际产量不大；有的是因为技术等方面的原因导致开工率不足，产量较低。综合这两部分数据可知：2006 年我国共有甲醇生产企业 167 家，产能合计 1344.4 万 t，产量 874.7 万 t。 2006 年，我国进口甲醇 112.7 万 t，出口 19 万 t，净进口量 94 万 t，表观消费量 968.4 万t，甲醇消费同比增长 45%。由此可见，2006 年国内甲醇供应存在着一定的缺口，需要进口来弥补。生产甲醇的方法有许多中，早期用的木材或木素质制甲醇的方法，今天在化学工业上已
17、被淘汰。目前工业上几乎都是用一氧化碳、二氧化碳加压催化剂合成甲醇。典型的流程包括原料气的制造、原料气净化、甲醇合成、粗甲醇精馏工序。 甲醇的合成有高压法、低压法、中低压法和联醇法等。低压法，采用铜基系高活性催化剂，可在低压 5MP下将 CO2+H2 合成气或含有 CO2 的 CO+H2 合成气进行合成。由于低压法生产压力低 3，导致设备体积相当庞大，不利于甲醇生产大型化，因此此法生产受阻.中压法是在低压法基础上进一步发展而来的高压法合成甲醇，一般使用锌铬催化剂，在 300到 400、30MP高温高压下合成甲醇的工艺流程。此法能大规模生产甲醇，因此在我国得以大力发展和应用，其分离工艺也相当简便精
18、巧，前景较为广阔。甲醇分离方法也有多种，包括物理净化、化学方法、精馏等。一般是用精馏法分离合成的粗甲醇。甲醇的合成不论采用锌铬催化剂或童基催化剂，均受选择性限制，且受合成条件压力、温度、合成气等影响，在生产甲醇反应的同时，还伴随着一系列副反应，其产品主要有甲醇及水、有机杂质组成的混合液，故称粗甲醇。精馏的目的就是通过精馏的方法，除去粗甲醇中的水分和有机杂质，根据不同要求，制得不同纯度的甲醇；大部分杂质难以清除，其中有些杂山东轻工业学院 2009 届本科毕业生毕业设计9质降至甚微，不致影响甲醇的应用。精馏时采用的是双精馏塔，分为预精馏塔和主精馏塔。精馏时粗甲醇先经过预热器加热，并通入冷凝水和氢氧
19、化钠溶液，进预精馏塔并在塔底通入蒸汽。塔顶出来的蒸汽含有甲醇、水及多种以轻主分为主的少量有机杂质，经过冷凝器被冷却水冷却，绝大部分冷凝下来，送至塔内回流，以轻组分为主的大部分有机杂质经塔顶液封槽后放空或回收作为燃料。从预精馏塔出来的釜液进入主精馏塔经过塔底通入蒸汽，最后分离从塔上部得到精甲醇，塔下部得到侧馏分，从塔顶得到的轻组分和极少量的甲醇经液封溢流槽后，不凝性气体排空另一部分经回流罐再次进入预精馏塔进行回流。1.2 文献综述1.2.1 甲醇简介1、【英文名称】Methanol【结构或分子式】 CH OH 3【相对分子量或原子量】32.02 【密度】相对密度 0.7915g/ (20/4)3
20、m【熔点（）】97.8 【沸点（）】64.8甲醇又称木醇或木精，是一种透明、无色、易燃、有毒的液体，略带有醇香味。其蒸汽遇空气混合物易爆炸，爆炸极限下限 6% 36.5%。能与水、乙醇、乙醚、苯、丙酮和大多数有机溶剂相混溶，在汽油中溶解度更大。甲醇含有一个甲基和一个羟基。因为含有羟基，所以具有醇类的典型反应；因为又含有甲基，所以又能进行甲基化反应，甲醇可以与一系列物质发生反应产生许多衍生物。甲醇易于吸收水蒸气、二氧化碳和某些其他杂质，因此只有用特殊的方法才能制得完全无水的甲醇。同样也难以从甲醇中清除杂质，产品甲醇中总含有有机杂质在 0.01%以下。甲醇具有毒性，内服 10ml 有失明危险，30ml 能致人死亡，空气中允许含甲醇最高浓度为 0.05mg/L。甲醇是假酒的主要成分，过多食用会导致失明，甚至死亡。2. 甲醇酸用途 甲醇是多种有机产品的基本原料、优质燃料和重要溶剂，主要用于制造甲
