甲醇原料气变换系统自控设计

1、-范文最新推荐- 甲醇原料气变换系统自控设计 摘要:甲醇是一种无色，有毒，有易燃性质的液体，有酒精的气味。它是一种重要的有机化工原料，也是十分棒的燃料。现代社会使用甲醇主要用在乙酸，甲醛等有机产品的制造中，在医药，农药这一方面也站着十分重要的地位。作为燃料，甲醇现在也开始逐渐可以代替汽油。要得到甲醇，常见的方法就是合成出来，化学合成反应是：2H2 + CO→CH3OH。要得到甲醇，其实有许多不同种类的原产品可以供我们选择，固体方面我们常用的就是像煤、焦炭这种，液体的原料方面常用的有原油，气体原料气方面常用的就是天然气。在反应中，这些原料产生气体，气体经过一系列变换，再通过净化这个步骤

2、，除去二氧化碳和其它杂质，得到我们需求的合成气，即一氧化碳和氢气混合物。在不同的催化剂的条件下，就要使用不同的工艺条件。单独生产甲醇或者与合成氨联产甲醇。把得到的粗甲醇，经初步的精馏出去甲醚，随后再精馏得到成品甲醇。12418关键词：甲醇工艺；原料气变换；力控组态软件Methanol feedstock gas conversion system automation designAbstract: Methanol is a colorless, toxic, flammable nature of the liquid, there is the smell of alcohol. It

3、is an important organic chemical raw materials, is also very good fuel rods. Modern society methanol is mainly used in the manufacture of acetic acid, formaldehyde and other organic products in the pharmaceutical, pesticide that also stand a very important position. As a fuel, methanol can now also

4、began to replace gasoline. To obtain methanol, a common approach is synthesized, chemical synthesis reaction is: 2H2+CO→CH3OH. To obtain methanol, in fact, there are many different kinds of original products for us to choose, we used solid aspect is like coal, coke such raw materials commonly e

5、mployed liquid crude oil, the raw material gas gas gas is commonly employed. In the reaction, the feedstock gases, gas passes through a series of transformations, and through this purification step to remove carbon dioxide and other impurities, our needs syngas, i.e. a mixture of carbon monoxide and

6、 hydrogen. Under the conditions of different catalysts, it is necessary to use a different process conditions. Alone or in the production of methanol and ammonia co-production of methanol. The crude methanol obtained preliminary distillation out of ether, followed by distillation to be finished as m

7、ethanol. 4.1.2应用的领域144.1.3S7-200PLC的优点144.2力控组态软件154.2.1全新的、高性能的实时和历史数据库154.2.2进程管理154.2.3报警、事件处理164.2.4全面提升的HMI164.2.5灵活的报表生成164.2.6对标准组件的升级164.2.7新一代的网络功能164.2.8全面升级I/O调度164.3硬件的配置174.3.1PLC型号的选择 174.3.2S7-200 CPU的选择 174.3.3EM235 模拟量输入/输出模块174.4温度变送器的选择174.5煤制甲醇生产工艺设计及原料气交换系统184.6PLC语句表194.7PLC梯形图

8、214.8配置 I/O设备驱动244.9定义数据库点及数据连接244.10力控组态软件仿真255结论与展望26致谢27参考文献28引言 现代社会，甲醇在人类生活中占了相当重要的地位。作为最基本的一种有机原料，甲醇可以制作出许多结构更加复杂的多种有机产品，甲醇在农药和医药上也充当着重要的有机原料的角色。当然，甲醇作为溶剂也是十分不错的，它能够家入汽油进行混合，并且作代替的燃料使用。这几年，随着甲醇的用途越来越多，特别是在燃料这一领域的使用，使得甲醇的需求越来越多。所以为了让人民群众能够用上所需求的甲醇，我们必须想尽办法多多生产。既然要生产甲醇，那么我们就要想办法以最有效率且用少的量生产尽可能多的

9、甲醇。为了达成这个目标，我们就要去找办法，那么关注甲醇制造工业上的原料气问题，应该是一个可以试试看的方案。因此，本论文研究了甲醇原料气的变换对于甲醇生产量及整个工业的影响。 当然，甲醇不仅仅只作用在化工上，作为能源和燃料的甲醇对我们而言也是极其珍贵的，甲醇燃料有许多的优点，比如它很安全，作为大众产品价格也不高，作为燃料而言它的燃烧率十分充分，利用率非常高，对环境来说它也十分环保，所以有那么多好处的甲醇燃料已经慢慢开始取代汽油成为车用燃料，相信以后会更加普及的1。另外，甲醇的用途还可以涉及到供热与发电的领域，当然，在供热和发电这一块，甲醇的不仅能发挥自己的长处，而且不会影响到周边的环境。1.1.

10、3 甲醇的生产工艺及其发展现状甲醇的历史可以追溯到很久以前，早在十七世纪中叶，甲醇就被英国的化学家波义耳在木材干馏后的液体里首次发现，这就是为什么我们有时候会把甲醇俗称为木精或者木醇。在自然界中，我们很少会发现游离态形式存在的甲醇，即使发现了，也只是微乎其微的存在于一些叶子或者水果里，一般而言，绝大多数甲醇都是以其他形态存在。到了十九世纪中，法国的贝特洛在实验室中，使用氯化物在碱性溶液中水解制备出了甲醇。甲醇的生产工艺大致可以分为三个部分，主要是合成气的制造，甲醇的合成以及甲醇的精制。为了制造合成气，更常见的方法是天然气蒸汽重整。就是以天然气为原料去制造合成气然后生产甲醇，这是国内外发展的主要

11、趋势。这种方法的优点是成本低，易于运输，易于操作。因此，充分利用甲醇合成气的是国内外发展的主要方向。此外，还有的方法例如煤气化法，就是由煤制合成气；还有重油部分氧化法，就是油品部分氧化制合成气的工艺，主要有德士古和壳牌两个著名的方法。德士古系采用高压气化技术而壳牌系采用中压气化技术。甲醇的合成方面，目前在全球，工业上合成甲醇的方法有美国卜内门公司的低压和中压法，德国鲁奇公司的低压和中压法，日本三菱瓦斯化学公司的低压法等。在我国，小规模装置主要采用高压法，引进装置则采用低压法。相对于高压法而言，低压法的优点有能量消耗少，运行成本低，产品纯度高，设备费用低，所以大多数新建成的工厂大多都会去采用低压

12、法。国内低压法合成甲醇已经投入生产，并对催化剂进行了研究，已取得了好的进展。 1.2 设计的目的和意义石油的储量已经越来越少了，关于能源方面的问题已经迫在眉睫，特别是安全方面的隐患已经是无法逃避的了，找寻能够替代石油的能源已经是摆在中国经济发展的一个重大问题了。甲醇作为一种补充已经成为现实，甲醇行业的发展对中国经济发展具有重要的战略意义。煤炭在世界上的化石燃料储备占相当大的比例（尤其是在我们国家），利用煤炭作为甲醇的原料去制甲醇，这个工艺已经是十分成熟的了。在石油和天然气价格的迅速增加的情况下，煤制甲醇是更有利的。这样的设计遵循技术先进，质量可靠，科学安全，环保的原则。在我国的大背景下，对于甲

13、醇的需求已经越来越高，为了能够更加好的去解决国家对于甲醇的需要，让人民群众得到更好的生活质量，我国已经采用了最佳的方法即低压法合成甲醇已经投入生产，那么在生产过程中，我们需要思考的是如何用更好的方法及手段去节约成本，更加有效率的去生产甲醇，就是我们常说的花小钱办大事。通过这次课题让我了解到可以通过甲醇生产流程中的源头，即原料气入手，通过对原料气的变换来节约成本，更好的制造更多的甲醇。通过毕业设计可以培养创新精神，树立以良好的工作学术思想和风格。通过完成设计，就可以基本了解使用煤制甲醇生产过程，了解国内甲醇行业的发展状况与甲醇行业的发展趋势。1.3 工艺设计1.3.1 设计的指导思想在设计任务书

14、的基础上，需要适应中国的工业发展甲醇。加强理论联系实际，增加自己不知道的知识，学会自己一个人思考，让自己养成一个人工作的本事。整个设计应实施节能基础设施的投资，充分重视技术进步，降低工程造价，节能，环保的理念，设计和生产高品质的甲醇2。 接下来就是设备中气体变换的过程，这是我需要研究的部分，具体的内容下文会写到。再经过一系列的净化，排出二氧化碳等不需要的气体，让设备中保留所需的东西。再接着将装置内剩下的东西进行压缩并合成，其中，把合成的东西中的氢回收制成氢气，并把氢气重新加入净化完的装置里，让它循环利用，起到了节约成本的目的。将合成完的粗甲醇经过进一步的精馏，最终得到可以让我们使用的细加工过的

15、甲醇。这就是煤制甲醇的一个基本的流程。2.3 煤的气化2.3.1 气化的工艺选择气化是热化学过程。煤作为原料，与氧气，水蒸汽或氢作为气化剂，在高温下让煤发生的化学反应，使其转化成的可燃部分燃料气体或下游过程的原料。煤炭气化为基础的能源和化工系统已经成为高效、清洁的全球热门技术之一。煤气化应用领域非常广泛，许多能成为在能源和高科技的关键技术重要组成部分6。煤在很高的温度和常压的条件下，在催化剂的催化下，生成一氧化碳，氢气等一些常用的可燃性气体的系列反应，就是我们所知道的煤气化的过程中的反应。催化剂一般是我们身边常见的空气或者水蒸气，有时候也会使用水蒸气和空气的混合物来作为催化剂。从煤气化之后我们

16、就得到的合成甲醇的最基础的混合物，也就是工业原料，即一氧化碳和氢气的混合气体7。工业上常做的是把水蒸气直接通进非常热的煤炭堆里，然后就会发生一些的反应，反应有如下几个：C+H2O→CO+H2、C+2H20→CO2+2H2、CO2+C→2CO。上面写出来的这三个基本的反应都是吸热反应，由于连续不断的加进水蒸气使得放煤炭的地方温度下降了，为了将煤堆的温度一直保持在一个定值的上下，就要把水蒸气和空气这两种作为反应原料的气体不断地互相地通入设备里面，设备内部主要发生的是把煤炭给燃烧了的反应，该反应是放热的，所以放出了的热量就会加热煤层。反应生成的混合气体中，一氧化碳和氢气

17、可以在接近四百摄氏度的高温环境下，然后我们选择使用四氧化三铁作为催化剂来进行一系列的调节，让设备内所需求的气体的比值达到要求值，方程式如下：CO+H20→H2+CO2。 （b）压力对于一个化学反应而言，压力不是影响化学平衡的其中一个因素，但是压力这个条件却对反应发生的快或者慢有着很重要的影响。通常在0.2兆帕压力的大小左右，发生反应时，它的速率大概和反应设定的压力值得0.5次方成正比，所以我们可以得知，如果我们对设备进行加强压力的操作是可以提高设备的生产能力的。当今社会的甲醇装置大多采用加大压力的方法，这样子进行变换的时候就可以节约后面压缩合成气部分时所需求的能量，并且在循环利用的环保要求下，我们也可以充分使用之前变换气过程中剩下的，多余的蒸汽的能量。（c）最终的转化率在合成甲醇的反应中，原料气中的氢和碳的比值以及一氧化碳和二氧化碳的比值这两项来决定反应的最终的转化率。当如果所有的气体都通过了反应的设备时，这时候我们就想要要求反应最后的转化率不能太高，这个反应必须要保证有十分足够的一氧化碳去作为原料去合成甲醇。在我们的反应中，我们常常不会让所有气体都去参与发生反应，只会让一部分气体去进行变换，剩下的一部分气体我们不让它们转换，取而代之的是让它们直接去合成。这部分剩下的气体，我们就可以把它们用来调整作为甲醇原料气的一