年产20玩吨中压法合成甲醇

呼伦贝尔学院本科生毕业论文院系类别:化学与化工与学院专业:化学工程与工艺学生姓名:陈龙班级:2012级煤化工班学号:201217105029论文题目:年产20万吨中压法甲醇合成工艺设计学科方向:化学工程与工艺（煤化工方向）指导教师:乌日娜论文知识产权权属声明本人在导师指导下所完成的学士学位论文及相关的研究成果，系在呼伦贝尔学院资助下的职务行为，知识产权归属呼伦贝尔学院与本人共有。呼伦贝尔学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编本学位论文。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的成果时，署名单位仍然为呼伦贝尔学院。允许论文被查阅和借阅以及申请专利。本人授权呼伦贝尔学院。呼伦贝尔学院化学与化工学院学术委员会年月日学号论文作者签名：指导教师签名：年月日化学与化工学院毕业设计任务书学生姓名陈龙专业化学工程与工艺发题日期2015年12月23日设计期限自2015年12月23日至2016年05月30日指导老师乌日娜设计题目年产20万吨中压法甲醇合成工艺设计内容：（1）设计方案的选择（2）工艺计算（3）绘图①物料流程图②合成、精馏工段带控制点的工艺流程图③设备一览表（4）编写设计说明书系主任签字院长签字目录摘要............................................................1关键字..........................................................1一、甲醇简介.......................................................11.1甲醇性质.....................................................11.1.1其物理性质.............................................11.1.2其化学性质.............................................11.2甲醇的用途..................................................21.3甲醇产业的发展...............................................31.3.1世界甲醇工业的发展.....................................31.3.2我国甲醇工业发展.......................................31.4甲醇生产技术的发展..........................................31.4.1装置大型化.............................................31.4.2二次转化和自转化工艺...................................31.4.3新甲醇反应器的合成技术.................................31.4.4引入膜分离技术的反应技术...............................31.4.5液相合成工艺...........................................3二、甲醇的合成方法..................................................42.1常用的合成方法..............................................42.1.1高压法.................................................42.1.2低压法.................................................42.1.3中压法.................................................42.2甲醇的合成路线..............................................42.2.1常用的合成工艺.........................................42.2.2本设计的合成工艺.......................................52.3本设计的主要方法及原理......................................62.4甲醇合成反应的化学平衡......................................7三、工艺计算........................................................83.1合成塔物料平衡计算..........................................83.2粗甲醇精馏的物料平衡计算....................................133.2.1预塔的物料平衡........................................133.2.2主塔的物料平衡计算....................................143.3甲醇生产的能量平衡计算.....................................153.3.1合成塔能量计算........................................153.3.2常压精馏塔能量衡算....................................163.4主要设备计算及选型.........................................183.5常压精馏塔计算.............................................183.5.1精馏段................................................193.5.2提馏段................................................193.6初估塔径....................................................203.6.1精馏段................................................203.6.2提馏段................................................203.7理论板数的计算..............................................213.7.1各点的甲醇摩尔分数....................................213.7.2处理能力..............................................213.7.3平均挥发度..........................................213.7.4求最小理论塔板数Nm....................................223.7.5求最小回流比..........................................223.7.6求实际理论板数........................................223.7.7计算板效率............................................22第1页共28页年产20万吨中压法甲醇合成工艺设计摘要：甲醇最早由木材和木质素干馏制得，所以俗称木醇，这是最简单得饱和脂肪族醇类得代表物。甲醇是一种极重要的有机化工原料，也是一种燃料，是碳一化学的基础产品，在国民经济中占有十分重要的地位。近年来，随着甲醇下属产品的开发，特别是甲醇燃料的推广应用，甲醇的需求大幅度上升。关键字：甲醇合成中压一、甲醇简介1.1甲醇性质甲醇的化学式是CH3OH，是一中无色、透明、高度挥发、易燃的液体，略有酒精气味。1.1.1其物理性质：表1-1甲醇的物理性质项目单位数值沸点℃64.5-64.7凝固点℃-97-97.8闪点℃12（闭口）-16（开口）自燃点℃473（空气）-461（氧气）蒸汽压力（20℃）Pa11825临界压力MPa7.95临界温度℃240燃烧热（25℃液体）KJ/mol726.55蒸发潜热（64.7℃）KJ/mol35.3液体热容（20-25℃）KJ/mol·℃2.51-2.53气体热容（77℃）KJ/mol·℃1.63爆炸上限%36.5爆炸下限%6最小点火能量MJ0.2161.1.2其化学性质：甲醇具有脂肪醇的化学性质，即可进行氧化、酯化、羰基化，氨化、脱水等反应。甲醇裂解产生CO和H2，是制备CO和H2的重要化学方法。（1）氧化反应：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。CH3OH+0.5O2→HCHO+H2O甲醇完全燃烧时氧化成Co和HO，放出大量的热：第2页共28页CH3OH+O→CO2+H2O△H=726.55kJ/mol（2）酯化反应：甲醇和硝酸作用生成硝酸甲酯CH3OH+HNO3→CH3NO3+H2O（3）羰基化反应：甲醇和光气发生羰基化反应生成氯甲酸甲酯，进一步反应生成碳酸二甲酯：CH3OH+COCl2→CH3OCOCl+HClCH3OCOCl+CH3OH→（CH3O）2CO（4）胺化反应：在压力5～20Mpa,温度370～420℃下，以活化氧化铝或分子筛催化剂，甲醇和氨发生反应生成一甲胺，二甲胺和三甲胺的混合物，经精馏分离可得一甲胺，二甲胺和三甲胺一甲胺，二甲胺和三甲胺产品。CH3OH+NH3→CH3NH2+H2O2CH3OH+NH3→(CH3）2NH+2H2O3CH3OH+NH3→(CH3）3+3H2O（5）脱水反应：甲醇在高温和酸性催化剂如ZSM-5，r-Al2O3作用下分子间脱水生成二甲醚：2CH3OH→(CH3）2O+H2O（6）裂解反应：在铜催化剂上，甲醇可裂解成CO和H2：CH3OH→CO+H2（7）氯化反应：甲醇和氯化氢在Zn/ZrO催化剂上发生氯化反应生成一氯甲烷：CH3OH+HCl→CH3Cl+H2O氯甲烷和氯化氢在CuCl2/ZrO2催化剂作用下进一步发生氧氯化反应生成二氯甲烷和三氯甲烷。CH3OH+HCl+0.5O2→CH2Cl2+H2OCH3Cl2+HCl+0.5O2→CHCl3+H2O（8）其他反应：甲醇和苯在3.5MPa，350～380℃反应条件下，在催化剂的作用下可生成甲苯：CH3OH+C6H6→C6H5CH3+H2O1.2甲醇的用途甲醇是重要有机化工原料和优质燃料，广泛应用于精细化工，塑料，医药，林产品加工等领域。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。用甲醇作甲基化试剂可生产丙烯酸甲酯、对苯二甲酸二甲酯、甲胺、甲基苯胺、甲烷氯化物等；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、环保的众多第3页共28页优点，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。甲醇还可经生物发酵生成甲醇蛋白，富含维生素和蛋白质，具有营养价值高而成本低的优点，用作饲料添加剂，有着广阔