年产10万吨煤合成甲醇工厂设计(完整版)资料

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年产10万吨煤合成甲醇工厂设计年产10万吨煤合成甲醇工厂设计（完整版）资料(可以直接使用，可编辑优秀版资料，欢迎下载）1概述甲醇是重要的有机化工原料之一，是碳一化学的母体，广泛应用于生产塑料、纤维、橡胶、染料、香料、医药和农药等方面，也是一种重要的有机溶剂，由甲醇延伸的化工产品达数百种，在发达国家其产量仅次于乙烯、丙烯和苯，居第四位。另外，甲醇是一种易挥发的无色透明液体，它与现实中使用的液体燃料具有极为相似的燃烧性能，它既具有燃烧性能好、辛烷值高、抗爆性能好等特点，又具有生产原料非常广泛的优势。因此，早在20世纪70年代初，欧美的一些发达国家就将甲醇列为替代燃料，并开始了不同方式的研究开发与推广应用工作。我国在这方面的起步工作也较早，20世纪70年代初期就有少数大专院校、科研单位和个别汽车制造企业开始了甲醇燃料的开发与应用工作，并取得了一定的进展。综上所述，根据目前我国资源结构及能源供应的现状，大力发展煤炭洁净技术，对于调整和改善我国的能源结构，促进经济发展会起到更加积极的作用。2甲醇合成技术的发展1923年德国首次用CO＋H2合成气在锌铬催化剂、高温高压下实现了甲醇合成工业化之后，甲醇生产便迅速发展，甲醇合成的方法也不断出现新的成就，最初采用的锌铬催化剂，甲醇合成反应温度在360~400℃，反应压力为20~30MPa。后来由于脱硫技术的发展及铜系催化剂研究与应用的成功，在较低的反应温度（240~3003设计合成路线图1-1煤合成甲醇工艺流程图4甲醇合成塔的选择甲醇合成的化学反应方程式如下：CO＋2H2＝CH3OH＋96.69kJ/mol

CO2＋3H2＝CH3OH＋H2O＋49.53kJ/mol；从上式可以看出，甲醇合成反应是一个可逆的强放热反应过程。因此甲醇合成反应器的设计必须符合两个最基本的条件：一是能及时将反应热移走，使合成反应平衡尽可能接近反应平衡曲线，同时避免因反应热的积累而烧坏催化剂；二是尽可能的提高高压空间的利用率，多装催化剂，以提高甲醇合成反应器的生产能力。本次设计选用的甲醇合成装置由杭州林达化工公司自主开发的均温甲醇合成装置。甲醇合成塔是甲醇合成工段的关键设备，均温型甲醇塔以合理的冷管布置迅速有效地移走反应热，触媒层轴向温度分布均匀，内件结构安全可靠合理，内件拆装和装卸触媒方便，使用寿命长，成为中小型甲醇厂广泛选用的塔型。产品特点：1、采用我国低压甲醇塔技术成功改造国外进口甲醇塔；

2、触媒层同平面温差低达5℃，轴向温差低达10℃，大大优于国外等温甲醇塔（30℃）；

3、用原年产4万吨国外引进的合成装置动力和静止设备，成功达到在不增加原料气量和入塔气量条件下增加产量50%；

4、触媒装填系数达70%，工程典范：

哈尔滨气化厂年产6万吨改造装置及8万吨新建装置

江苏新亚年产2万吨甲醇装置

河南中原气化年产5万吨低压甲醇项目

山东垦利年产3万吨甲醇项目

云南曲靖焦化8万吨甲醇装置

内蒙天野20万吨甲醇装置(Φ3000)

陕西渭化20万吨甲醇装置(Φ3000)5设计内容本次设计内容如下：设计题目年产10万吨煤合成甲醇工艺设计设计过程大量收集现有甲醇生产厂家的生产数据，初步进行建厂可行性分析，工艺计算，设备选型，完成设计结果指标。设计结果绘制完成工艺流程图1张,全厂总平面图1张,车间设备平面图1张,车间立面图1张，带控制点工艺流程图1张。设计说明书1份。参考文献化工类毕业设计题目作者QQ1371345877参考文献[1]姚玉英．化工原理．天津大学化工原理教研室编［M］．天津：天津科技出版社，1999．[2]谭蔚．化工设备设计基础[M]．天津：天津大学出版社，2000．[3]陈均志．化工原理实验及课程设计[M]．西安：陕西人民出版社，2002．[4]周镇江．轻化工工厂设计概论[M]．北京：中国轻工业出版社，1994．[5]左识之．精细化工反应器及车间工艺设计[M]．上海：华东理工大学出版社，1996．[6]上海化工学院成都科技学院大连工学院编．化学工程[M]．北京：化学工业出版社，1980．[7]余国琮．化学工程词典[M]．北京：化学工业出版社，2003．[8]精细有机化工及中间体设计手册[M]．北京：化学工业出版社．[9]冯元崎．联醇生产[M]．北京：化学工业出版社，1994．[10]化工设计手册[M]．北京：化学工业出版社，1989．[11]魏文德．有机化工原料大全[M]．北京：化学工业出版社，1999．年产80万吨尿素化工厂设计摘要：尿素在工业上是由NH3与CO2直接合成的。本设计是二氧化碳气提法年产80万吨尿素化工厂设计；其中有二氧化碳压缩,液氨升压,合成和气提,蒸发、解析和水解以及造粒等工序。主要进行了工艺计算、设备选型，并绘制了全厂平面布置图、工艺流程图、一个车间的立面图和平面图。关键词：尿素，二氧化碳气提法，设备选型Annualoutputof800,000tonsofureachemicalplantdesignaBSTRaCT：CarbamideisdirectlysynthesizedbyNH3andCarbondioxideintheindustry.Thisindicationistodesignforachemicalfactory,whichissynthesizing800,000tCarbamideperYearbyNH3andCarbondioxide.Ithasthecarbondioxidecompression,theliquidammoniarisesthepressure,synthesizesfriendlyandraises,evaporates,theanalysisandthehydrolisisaswellasmakesthegrainandsoon.ItincludesthemainequipmentcomputationandtheshapinginthetechnicalprocessofCarbamide,andentirefactoryfloor-plan,andthreeworkshopselevationandhorizontalplan.KEYWORDS：Carbamide,Carbondioxide,Equipmenttype纯尿素是白色，无臭的针状或棱柱状结晶体。工业产品由于含有杂质略带红色。尿素的熔点为132.7℃，比重为1.335g/cm3,导热系数为79.91W/（m﹒K）。[11]尿素易溶于水和液氨，也能溶于醇稍溶于乙醚和酯。尿素是人工合成的第一个有机物，广泛存在于自然界中。尿素是有机态氮肥，经过土壤中的脲酶作用，水解成碳酸铵或碳酸氢铵后，才能被作物吸收利用。因此，尿素要在作物的需肥期前4～8天施用。因此尿素是一种常用的速效氮肥，但它除作追肥以外，还有其它多种用途：（1）调节花量

（2）疏菜瓜果（3）水稻制种（4）防治虫害

等。尿素产量约占我国目前氮肥总产量的40％，是仅次于碳铵的主要氮肥品种之一。尿素与其他氮肥相比，尿素含氮(N)46％，是固体氮肥中含氮量最高的。且具有肥效高，不易吸潮结块，便于储存，运输等优点。[3]1工艺设计1.1设计原则（1）遵守法则，法规，贯彻党的基本建设方针，实事求是，因地制宜（2）合理利用资源和财产，最大限度的发挥硬件设施的内在潜力，节约土地，减少投资，降低成本；（3）采用成熟的先进的工艺流程，设备，学习先进的生产技术，努力实现自动化。（4）尽可能创造良好的劳动条件，以利于劳动工人的身心健康；（5）重视环境保护，合理处理好三废。1.2工艺设计的内容主要包括：物料衡算，热量衡算，工艺设备选型的计算，工艺流程图和总平面布置图等。1.3计算结果（1）合成塔塔高：H=3850mm计算塔径：D=2800mm（2）气提塔塔高：H=900mm计算塔径：D=2000m(3)精馏塔塔高：H=28400m计算塔径：D=1800m1.4主要设备的选型表1-1主要塔设备一览表设备位号设备名称主要工艺尺寸备注数量T-101尿素合成塔塔径D=2800㎜,塔直筒高38.5m,18个筛板，内壁衬有8㎜厚00Cr17NiMo2；1T-102气提塔气提塔高20m,有效高19m,=900㎜立式管壳式，材质1T-103高压洗涤塔H=21m,=1200mm；的尿素级不锈钢板1T-104中压吸收塔精馏塔板数22块,填料层高9米塔径1200mm；用25㎜鲍尔环填料1T-105精馏塔填料塔板数为55块,从第40块塔板进料,填料层高度28.16m；采用金属鲍尔环填料1T-106解吸塔H=10m,=12000mm；1T-201造粒塔塔有效高度为98米,塔径21米；直立中空的圆柱状钢筋混凝土构筑物12车间布置设计2.1布置的原则（1）辅料车间与使用设备相互接近；（2）按化工生产规律把设备分别布置在楼层上，做到减轻负荷；布置紧凑，减少运送泵的数量和管道的密度；（3）相互联系的设备在保证正常运行必须的间距下彼此相互接近；（4）较合理的安排厂房的出口，通道及楼梯的位置；（5）各设备统一安排，排列整齐，留有足够的操作空间，符合该工艺流程的要求。2.2平面布置和立面布置图由以上原则得到平面布置图2-1和立面布置图2-2。图2-1一层平面布置图图2-2立面图3全厂总平面设计3.1全厂平面布置原则（1）总平面布置首先满足生产要求，最大限度的保证生产作业线的连接、短捷、方便，从原料进厂到成品出厂，整个流程必须符合生产工艺要求；（2）要能够充分结合场地优势、地位、地貌等有利条件，因地制宜，紧凑布置，提高土地利用率；（3）大多数厂房，特别是主要生产车间的布置，应考虑到日照方位和主导风向，保证自然通风；（4）各车间之间注意满足防火、卫生等国家安全规定，各种厂房按性质分区集中；（5）人流、物流各行其道，路线短捷，避免交叉；（6）综合管线统筹安排，防止干扰，力求管线短，拐弯少；（7）近期建设和远期发展相结合，主要生产车间留有适当的发展余地；（8）为示踪平面图有建筑艺术性，厂房形状要规则简单，是道路径直，厂房中心线保持垂直或平行；（9）采取各种措施，提高建筑系数和场地利用稀疏。建筑系数场地利用系数都要符合要求。综上所述，平面布置有以下几个特点：1厂房建筑物的布置与生产工艺流程相适应；2锅炉房﹑水泵房﹑配电站等辅助车间尽量靠近其主要部门，以缩短期间距离，节省投资；3由前区到生产区主要干道，应避免与主要运输道路交叉；4尽量使大多数厂房向阳﹑背风﹑避免瓦斯等，尽可能使各厂区有条件采用自然采光和自然通风等；5按防火规范的要求，保证建筑物之间的距离，符合规定；6根据卫生规范要求，厂区内卫生符合规定；根据环境发展要求，生产区设有废渣﹑废水处理系统；7考虑工厂今后的发展，在厂区留有建筑余地；8尽量做到以生产区为轴线，再考虑辅助车间﹑行政楼和道路的安排。3.2全厂平面布置图由以上设计原则得到全厂平面图3-1。图3-1全厂平面布置图4设计成果本次设计按照《毕业设计任务书》完成了教研室下达的任务，共完成2号图纸6张和说明书1份图纸包括车间平面图3张，立面图1张，工艺流程图1张和全厂平面图1张。参考文献化工类毕业设计题目作者QQ1371345877参考文献[1]中国石化集团上海工程编著.《化工工艺设计手册》上册[M].北京：化学工业出版社，2003.[2]夏清，陈常贵主编《化工原理》下册[M].北京：天津大学出版社2007.1[3]池永庆主编.《尿素生产技术》[M].北京：化学工业出版社，2006.6题目：年产10万吨甲醇合成工艺设计1概述本设计为年产10万吨甲醇合成工艺的计算，纯甲醇为无色透明略带乙醇气味的易挥发液体，沸点65℃，熔点-97.8℃，和水相对密度0.7915(20/4℃)，甲醇能和水以任意比相溶，但不形成共沸物，能和多数常用的有机溶剂(乙醇、乙醚、丙酮、苯等)混溶，并形成恒沸点混合物。甲醇是一种重要的化工原料，在世界范围化工产品中，甲醇产量仅次于乙烯、丙烯和苯，居第四位，广泛应用于医药、农药、染料、涂料、塑料、合成纤维、合成橡胶等生产，还用于溶剂和工业及民用燃料等。主要广泛应用于精细化工，塑料，医药，林产品加工等领域的基本有机化工原料，可开发出100多种高附加值化工产品。甲醇有较强的毒性，对人体的神经系统和血液系统影响最大，它经消化道、呼吸道或皮肤摄入都会产生毒性反应，甲醇蒸汽能损害人的呼吸道粘膜和视力。随着世界化学工业的发展，特别是中国及亚太地区经济持续高速发展，甲醇的消费市场也在迅速扩大，近年来我国大力提倡发展甲醇产品作为石油的替代燃料，以及甲醇燃料电池的研制成功，为甲醇开拓了新的广阔市场，提供了大力发展甲醇产品的良好机遇。生产甲醇的原料可以是天然气，煤炭，焦炭渣油，石脑油，乙炔尾气等。从20世纪50年代起，天然气逐渐成为合成甲醇的主要原料[1]。2甲醇合成工艺流程2.1流程概述本设计采用天然气为原料低压法（10MPa）直接合成甲醇的工艺方法。由配气站送来的约0.4MPa的天然气在常温下粗脱硫后送入压缩工段然后脱硫；由天然气压缩机压缩至2.2MPa送转化炉对流段，预热至380~400°C后去精脱硫工序。脱硫净化后的天然气与冷凝液汽提废水后的蒸汽混合，水碳比约3:7，并预热至580°C后送入转化管。转化管安装于预烧式方箱转化炉内，转化管外用甲醇驰放气与天然气的混合燃料气加热，使转化管内的反应温度达到810~830°C，出炉转化气中残余甲烷约3%。转化气经转化气废热锅炉、脱盐水预热器回收热量后，用水冷却到40°C以下进入水分离器。转化气与冷凝液分离后，经新鲜合成气压缩机压缩至10MPa，再与循环气压缩机循环气混合进入甲醇合成工序。合成气进甲醇合成塔，再充填C302催化剂的管内进行合成甲醇的反应。反应放出的热量被管外的沸水汽化而移走，保持合成塔内的反应温度在225~255°C，每合成1t甲醇约副产1.1~1.4t蒸汽。出合成塔的气体在换热器中与入塔气换热后，再经水冷却到40°C以下进入甲醇分离器，粗甲醇与反应尾气分离。大部分反应尾气经循环压缩机压缩后，再与新鲜合成气混合进入合成环路，小部分尾气为平衡合成环路中的H2及其他惰性气体的累积而放空（这部分驰放气目前主要用作转化炉的燃料，也可用作提取H2的原料）。粗甲醇在闪蒸槽内减压至0.4MPa，闪蒸分离出一部分溶于甲醇的气体，然后送入精馏工序。粗甲醇预热后进入预精馏塔，同时加入少量NaOH溶液以中和其中的酸性物质，从塔顶蒸出低沸点组分。塔釜排出的预精馏后甲醇用泵打入主精馏塔，从主精馏塔塔顶蒸出精甲醇产品[2]。2.2建厂的可行性分析：1966年英国ICI公司开发成功了低压气-固相法合成甲醇工艺技术，作为合成甲醇衍生物及工业和民用燃料的原料，它在各个方面都有很大的作用，2000年全球甲醇生产能力达到3803万吨，需求量为3020万吨。在世界甲醇消费结构中，位居第一的是甲醛，约占总消耗量的35％～36％；第二位的是甲基叔丁醚，约占27％；第三是醋酸，约占7％～9％.甲醇广泛应用于精细化工，塑料，医药，林产品加工等领域的基本有机化工原料，目前国内有甲醇生产厂家150多家，2002年底总产能为445万吨，2003年底达到600万吨。预计今后数年内，我国甲醇产能年均增长率将高达24％以上。2004年我国甲醇产能估计可达到740万吨。我国甲醇需求增长迅速，1992-1993年年均需求增长约14％。同时我国实际消耗量约437.9万吨。在甲醇衍生物消费架构中，甲醛是第一消费大户，甲基叔丁基醚次之。目前我国甲醇消费的主要地区是华东和华南地区，上述地区也是我国甲醛、MTBE、丙烯酸酯和醋酸等下游产品生产的集中地。对于甲醇燃料，消费地区主要集中在山西、河南等地。2005年，我国甲醇进口总量中，江苏省进口比例占62.28%，广东省所占比例为28.28%，福建省比例为4.11%，浙江省比例为3.34%。所有进口基本上全部集中在华东和华南地区，进口结构也在一定程度上反映了我国甲醇消费的地区分布。目前，由于各行业的迅速发展，加上工业对甲醇的需求，在很大程度上甲醇的合成是远远不够的，因此，进一步发展甲醇工业是十分重要的。基于上述原因，在西部地区建立年产10万吨的甲醇合成化工厂是十分重要的。这样一方面能源就近利用，另一方面可解决当地的就业问题，又可缓解西部地区对甲醇的需求问题，本次设计也是响应国家西部大开发的政策。2.3甲醇合成工艺特点：（1）流程简单，设备投资低，设备易维护。（2）采用天然气加压深度转化，使转化气中残余甲烷降低到3%左右，提高了天然气的利用率。（3）建立了完善的余热回收系统，实现了万吨级甲醇装置的蒸汽自给。（4）用转化蒸汽汽提脱除甲醇污水及转化气冷凝液中的含碳物质，使其进入转化炉进一步转化，既处理了废液，又实现了综合利用。3原料规格及生产条件3.1原料的选择造甲醇合成气的原料有很多例如煤，天然气，乙炔尾气等。最早使用煤制合成气，二十世纪五十年代后大规模使用天然气，近年来发展起来的以煤制原料气合成氨联产甲醇技术无疑是优化组合取长补短的经典工艺。但是对于单产甲醇来说，以天然气为原料气无论是原料价格还是设备投资都有无法比拟的优势，下边是几种主要原料的生产成本表1-1主要原料的生产成本比较[3]原料天然气石脑油渣油煤成本美元/吨148186156232其中原料%60765549操作费用%1561317折旧等%25183154我国虽然煤炭资源比较丰富，但是投资较大。石脑油造甲醇又显得大材小用，所以天然气是比较合适的。我国天然气资源主要分布在中、西部，除东梅、渤海湾和海南莺歌海域有零星天然气矿外，气源主要集中在陕甘宁、新疆塔里木、青海准噶尔、柴达木盆地和四川等地。西部地区占全国总探明资源量的2／3左右，故天然气的供应很方便。所以选用天然气为原料气。其他的助剂在当地购买也很方便。无论从能源利用方面还是从成本方面均是较合理。3.1原料规格由天然气公司供应，其组成为：表1-2天然气组成[4]组分总计%（mol）92.94.70.60.31.0100Kmol/h263.213.31.70.852.83283.33.2甲醇合成工艺设备甲醇合成工艺设备一览表序号设备位号设备名称及规格设备图号，型号或标准图号单位数量材料重量，kg备注单重总重123456789101T-101-1粗脱硫塔；填料塔，塔径为1000mm，催化层高度为3.6m台12T-101-2精脱硫塔，规格同粗脱硫塔台13L-201转化炉；火管采用ф124×12，管子根数为200根，管子长度为4.5m台1无缝钢管4E-202换热器；固定管板式换热器JB/T4715-92台2不锈钢5G-203油水分离器固定管板式换热器JB/T4715-92台1不锈钢6B-204泵；离心泵，流量为50m³/s,扬程30