年产8 万吨甲醇装置的Aspen Plus 模拟及工艺设计 毕业论文

1、年产8万吨甲醇装置的AspenPlus模拟及工艺设计 毕业论文年产8万吨甲醇装置的Aspen Plus模拟及工艺设计毕业论文文献综述1 1文献综述1.1甲醇在国民经济中的地位和作用甲醇，又名： 木精、木酒精；英文名：Methanol；分子式CH 3 OH；分子量:32;是一种无色、 易燃、易挥发的有度液体，常温下对金属无腐蚀性铅、铝除外，略有酒精气 味。甲醇是多种有机产品的根本原料和重要溶剂，是根底的有机化工原料和优 质燃料。广泛应用有机合成、燃料、医药、涂料和国防等工业。甲醇可用来制造 甲醛、醋酸、氯甲烷、硫酸二甲酯等多种有机产品。甲醇在深加工后可作为一种 新型清洁燃料，也参加汽油掺烧。甲醇

2、和氨反响可以制造一甲胺。在国民经济开 展中具有重要的地位和作用。1.2甲醇在国内外的开展动向1.2.1生产技术 1661年，德国的Robert Boyle发现焦木酸中含有一种“中性物质，称其为 木精“WoodAlcohol”。1734年，Damds和P eligt从焦木酸中别离出甲醇， 并测定了甲醇的相对分子质量。1857年，Berthelot用氯甲烷在碱性溶液中水 解首次通过化学方法合成了甲醇。甲醇的大规模工业化生产是从20世纪20 年代高压法合成甲醇的工业实现开始的。1913年，德国BASF公司在其高压合 成氨的实验装置上进行了 CO和H2合成含氧化合物的研究，并于1923年在德 国Leu

3、na建成了世界上第一座年产3000 t合成甲醇的生产装置，并成功投产。 1927 年，美国 Commerical1Solvent公司建成了世界第一座利用CO2和H2合成甲醇的工业装置，并投入 工业生产。1.2.2技术开展动向高压法合成甲醇工业投资大，生产本钱高。为 此世界各国都在探求能够降低合成压力的工业生产方法。英国ICI公司和德国 Lurgi公司分别成功的研制出中低压甲醇合成催化剂，降低了反响压力，促进了 甲醇生产的高速开展。1966年，ICI公司使用Cu-Zn-Al氧化物催化剂，成功 实现了操作压力为5 MPa的CO和H2合成甲醇的生产 沈阳化工大学学士学位 论文1文献综述2工艺，该过程

4、称为ICI低压法。1972年，ICI公又成功实 现了 10 MPa的中压甲醇合成工艺。1970年，德国Lirgi公司采用Cu-Zn-Mn或 Cu-Zn-Mn-V, Cu-Zn-Al-V氧化物铜基催化剂，成功地建成了年产4000 t甲醇 的低压生产装置，该法称为Lurgi低压法。与此同时，世界其他化学公司也竞 相开发自己的中低压甲醇合成工艺，建立甲醇合成置，但ICI和Lurgi中低压 法合成工艺是普遍采用的合成技术。甲醇的制备是一个多相反响过程，还发生 生成烃、高碳醇、醚、醛、酯及单质碳等一系列副反响。我国甲醇生产主要是以 煤炭为原料，生产的主要方法是合成法。较早的甲醇合成采用高压合成工艺，由

5、于操作压力高、动力消耗大、设备复杂、产品质量差等缺点，现已逐步被淘汰。 目前大都采用中低压工艺来合成甲醇。1.3甲醇的市场需求状况 我国甲醇 生产已有40年的历史，目前已形成390万t/a的生产能力，生产企业有200多 家。2002年我国甲醇产量到达210.95万t，表2观消费量为390.0万t,自给率为54%。但由于单套装置能力较小、经济技术 水平落后，使得产品本钱高，企业效益差。万吨级以上的厂家只有几十家，十万 吨级以上规模的就更少。随着国内甲醇消费市场走强，生产能力、产量、表观 消费量大幅增加，进口量也逐年提高，各企业看好甲醇市场，纷纷准备新建或扩 建甲醇工程。其中较大的有海南60万t/

6、a、四川泸天化40万t/a、山东 30万t/a、山西长治20万t/a、陕西韩城20万t/a，内蒙苏格里 18万t/a等，假设这些装置全部按方案投产，届时我国甲醇生产能力将到达 500万t/a，由于中小装置及能耗高、效益差的装置不断关闭，预计实际有效产 能约为400万t/a。现已有多家以煤或天然气为原料的甲醇工程在筹建之中。 沈阳化工大学学士学位论文2工艺概述3 2工艺概述2.1甲醇的性质2.1.1 甲醇的物理性质甲醇，又名：木精、木酒精；英文名：Methanol；分子式CH3OH； 分子量:32，相对密度0.792(20/4CCCCCC)，蒸气与空气混合物爆炸极限 636.5 %体积比，能与水

7、、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃和许多其他有机 溶剂相混溶，但是不与石油醚混溶，遇热、明火或氧化剂易燃烧。挥发途中也会 使物体油漆外表遭腐蚀。2.1.2甲醇的化学性质甲醇含有一个甲基与一个羟 基，是最简单的饱和脂肪醇，具有脂肪醇的化学性质，即可进行氧化、酯化、羰基化、胺化、脱水等反响。甲醇可以与一系列物质反响，所以甲醇在工业上 有着十分广泛的应用。甲醇裂解产生CO和H2,是制备CO和H2的重要化学方 法。甲醇在电解银催化剂上可被空气氧化成甲醛，是重要的工业制备甲醛的方 法。甲醇可与多无机酸和有机酸发生脂化反响。甲醇和光气发生羰基化反响生成 氯甲酸甲酯。在压力520 MPa，温度370420 C下，

8、以活性氧化铝或分子筛 作催化剂，甲醇和胺发生反响生成一甲胺、二甲胺和三甲胺的混合物，经精馏别 离可得一甲胺、二甲胺和三甲胺产品。甲醇在高温和酸性催化剂如ZSM-5，y -A1203作用下分子间脱水生成二甲醚等。2.2生产方法的评述及选择用天然 气制甲醇高压法、中压法、低压法三种方法。2.2.1高压法高压工艺流程一般 指的是使用锌铭催化剂，在300400C,30MPa高温高压下合成甲醇的过程。自 从1923年第一次用这种方法合成甲醇成功后，差不多有50年的时间，世界上 合成甲醇生产都沿用这种方法，仅在设计上有某些细节不同,例如甲醇合成 沈阳 化工大学学士学位论文2工艺概述4塔内移热的方法有冷管型

9、连续换热式和 冷激型多段换热式两大类，反响气体流动的方式有轴向和径向或者二者兼有的混 合型式，有副产蒸汽和不副产蒸汽的流程等.近几年来，我国开发了 25-27MPa压 力下在铜基催化剂上合成甲醇的技术，出口气体中甲醇含量4%左右，反响温度 230-290C4法的垄断，这是甲醇生产工艺上的一次重大变革，它采用51-1型铜基催化剂， 合成压力5MpaIC1法所用的合成塔为热壁多段冷激式，结构简单，每段催化 剂层上部装有菱形冷激气分配器，使冷激气均匀地进入催化剂层，用以调节塔内 温度.低压法合成塔的型式还有联邦德国Lurgi公司的管束型副产蒸汽合成塔 及美国电动研究所的三相甲醇合成系统。70年代，我

10、国轻工部四川维尼纶厂从 法国Speichim公司引进了一套以乙炔尾气为原料日产300吨低压甲醇装置 （英国ICI专利技术）。80年代齐鲁石化公司第二化肥厂引进了联邦德国Lurge 公司的低压甲醇合成装置2.2.3中压法中压法是在低压法研究根底上进一步 开展起来的，由于低压法操作压力低，导致设备体积相当庞大，不利于甲醇生产的 大型化.因此开展了压力为10MPa左右的甲醇合成中压法.它能更有效地降低建 厂费用和甲醇生产本钱.例如ICI公司研究成功了 51-2型铜基催化剂，其化学 组成和活性与低压合成催化剂51-1型差不多，只是催化剂的晶体结构不相同，制 造本钱比51-1型高贵.由于这种催化剂在较高压力下也能维持较长的寿命，从而 使ICI公司有可能将原有的5MPa的合成压力提高到l0MP