開題報告--年產(chǎn)15萬噸甲醇化工廠的設計

1、<p>　　年產(chǎn)15萬噸甲醇化工廠的設計</p><p><b>　　一、立項依據(jù)</b></p><p>　　甲醇系結構最為簡單的飽和一元醇，甲醇作為有機化工產(chǎn)品在世界范圍內(nèi)其產(chǎn)量僅次于乙烯、丙烯及純苯等基礎原料。甲醇衍生物很多，用于制造甲醛、醋酸、二甲醚、低碳烯烴、氯甲烷、甲胺等多種有機產(chǎn)品，也是農(nóng)藥、醫(yī)藥的重要原料之一，故稱為一碳化學的基礎。近年來，甲

2、醇作為替代能源發(fā)展迅速，主要用于甲醇汽油、燃料電池及甲醇制烯烴等。</p><p>　　全球80%以上的甲醇以天然氣為原料生產(chǎn)。近年來,全球天然氣價格不斷上漲,導致甲醇生產(chǎn)成本居高不下,產(chǎn)品價格居于高位。因此,目前全球甲醇生產(chǎn)正在向具有豐富天然氣,且生產(chǎn)成本較低的地區(qū)轉移。2006年世界甲醇總產(chǎn)能為46950 kt/a。2007~2010年全球甲醇產(chǎn)能年增長率為4.5%~5.0%,2010年產(chǎn)能將達58000~6

3、0000 kt/a。全球甲醇市場仍舊由少數(shù)特大型跨國公司壟斷,其中最大的甲醇生產(chǎn)商是美國的梅思恩公司(Methanex), 生產(chǎn)能力占全球甲醇總產(chǎn)能的21%,供應量占全球市場的40% ~50%。其次是薩比克(SABIC,沙特基礎工業(yè)公司),生產(chǎn)能力約占全球的9%。世界甲醇工業(yè)的趨向：生產(chǎn)規(guī)模大型化，普遍規(guī)模60萬噸／年，全球有12套百萬噸級甲醇裝置，其中三套達到170萬噸／年（伊朗、沙特、馬來西亞）,兩套230萬——240萬噸／年（卡塔

4、爾、尼日利亞）；生產(chǎn)布局由原來集中在消費地區(qū)（北美、西歐）轉向原料產(chǎn)地（拉美、中東、東亞）；原料結構以天然氣為主，占全球甲醇產(chǎn)能的90%。</p><p>　　我國甲醇工業(yè)始于1957年。我國是一個富煤貧氣少油的國家，甲醇生產(chǎn)以煤炭為主要原料。2006年的產(chǎn)能為1365萬噸，產(chǎn)量為885萬噸，同比增長分別為42.8%和38.0%，平均生產(chǎn)率為66%。2008年，國內(nèi)甲醇產(chǎn)能為2851萬噸/年，比上一年增長了67萬

5、噸。2008年國內(nèi)甲醇市場價為3000-3800元/ 噸，而進口甲醇到岸價只有1600-1700元/噸（最低僅 1200元/噸）。中東與俄羅斯產(chǎn)量很大，自身用量不多，主要是出口，就是瞄準中國市場，他們生產(chǎn)1噸甲醇大約用1000m³天然氣，其完全成本僅有1100元/噸。如果采用油田伴生氣為原料，實際生產(chǎn)成本甚至低于100美元/噸。由于需求疲軟以及進口甲醇低價傾銷等原因，2009年前10個月我國的甲醇價格基本上都在2000元/噸以

6、下的低位徘徊，特別是年初時甲醇出廠價更是跌破了1600元大關，最低價在1550元左右，創(chuàng)了近8年來的新低。2010年,中國經(jīng)濟走好,國家相關政策繼續(xù)執(zhí)行,甲醇反傾銷工作深入推進,甲醇汽油發(fā)展步伐加快。2010年我國甲醇市場將繼續(xù)保持回升向好。河南、山東、內(nèi)蒙古、山西為我國甲醇產(chǎn)能最大的4個省份，占全國總生產(chǎn)能力的</p><p>　　甲醇化工已成為化學工業(yè)中一個重要的領域。甲醇的消費已經(jīng)超過其傳統(tǒng)用途，潛在的耗用

7、量遠遠超過其化工用途，滲透到國民經(jīng)濟的各個部門，今后甲醇的發(fā)展速度將更為迅速。</p><p>　　二、設計的目標、指標、擬解決的關鍵問題</p><p><b>　　1.工藝流程圖。</b></p><p>　　2.車間平面布置圖（分層表示）。</p><p>　　3.車間立面圖（必要時應采用剖面圖表示）。</p

8、><p>　　4.全廠平面布置圖。</p><p><b>　　5.設計說明書。</b></p><p>　　6.產(chǎn)品產(chǎn)量：年產(chǎn)15萬噸甲醇 </p><p>　　7.產(chǎn)品甲醇規(guī)格：CH3OH應符合GB338-92標準。常溫下，無色透明的液體，無特殊異臭味，沸點64±1.5℃,密度0.791～0.793,酸度

9、(以HCOOH計)≤0.0050%,羰基化合物含量≤0.010%,蒸發(fā)殘渣含量≤0.005%,CH3CH2OH≤0.0050%。</p><p><b>　　三、設計方案</b></p><p><b>　　1.甲醇的制備</b></p><p>　　甲醇的生產(chǎn)工藝主要有高壓法，中壓法和低壓法，高壓法是最初生產(chǎn)甲醇的方法，

10、采用鋅鉻催化劑，反應溫度360~400℃，壓力9.6-29.4Mpa。高壓法由于原料和動力消耗大，反應溫度高，生成粗甲醇中有機雜質含量高，而且投資大，其發(fā)展長期以來處于停頓狀態(tài)。中壓法反應溫度與低壓法相同，但由于提高了壓力，相應的動力消耗略有增加。低壓法反應溫度低(240~270℃)，在較低的壓力下可獲得較高的甲醇收率。而且選擇性好，減少副反應，改善了甲醇質量，降低了原料的消耗。此外，由于壓力低，動力消耗降低很多，工藝設備制造容易。當今

11、甲醇生產(chǎn)技術主要采用中壓法和低壓法兩種工藝。以天然氣為原料采用低壓法生產(chǎn)甲醇的工藝技術主要有德國的Lurgi公司和英國的ICI公司，這兩種工藝生產(chǎn)的甲醇約占世界甲醇總產(chǎn)量的80%以上。下圖為Lurgi公司低壓法生產(chǎn)甲醇工藝流程圖。</p><p>　　本設計采用天然氣為原料低壓法（10MPa）直接合成甲醇的工藝方法。由配氣站送來的約0.4MPa的天然氣在常溫下粗脫硫后送入壓縮工段然后脫硫;由天然氣壓縮機壓縮至2.

12、2MPa送轉化爐對流段,預熱至380～400℃后去精脫硫工序。脫硫凈化后的天然氣與冷凝液汽提廢水后的蒸汽混合，水碳比約3.7,并預熱至580℃后送入轉化管。轉化管安裝于預熱式方箱轉化爐內(nèi)，轉化管外用甲醇弛放氣與天然氣的混合物燃料氣加熱，使轉化管內(nèi)的反應溫度達到810～830℃，出爐轉化氣中殘余甲烷約3%。轉化氣經(jīng)轉化氣廢熱鍋爐、脫鹽水預熱器回收熱量后，用水冷卻至40℃以下進入水分離器。轉化氣與冷凝液分離后，經(jīng)新鮮合成氣壓縮機壓縮置10M

13、Pa，再與循環(huán)氣壓縮機循環(huán)氣混合進入甲醇合成工序。合成氣進甲醇合成塔，再充填C302催化劑的管內(nèi)進行合成甲醇的反應。反應放出的熱量被管外的沸水汽化而移走，保持合成塔內(nèi)的反應溫度在225～255℃，每合成1t甲醇約副產(chǎn)1.1～1.4t蒸汽。出合成塔的氣體在轉換器中與入塔氣換熱后，再經(jīng)水冷卻到40℃以下進入甲醇分離器，粗甲醇與反應尾氣分離。大部分反應尾氣經(jīng)循環(huán)壓縮機壓縮后，再與新鮮合成氣混合進入合</p><p>　

14、　粗甲醇在閃蒸槽內(nèi)減壓至0.4MPa，閃蒸分離出一部分溶于甲醇的氣體，然后送入精餾工序。粗甲醇預熱后進入預精餾塔，同時加入少量NaOH溶液以中和其中的酸性物質，從塔頂蒸出低沸點組分。塔釜排出的預精餾后甲醇用泵打入主精餾塔，從主精餾塔塔頂蒸出精甲醇產(chǎn)品。</p><p><b>　　2.工廠設計</b></p><p>　　在前期工作的基礎上，對廠址進行選擇，對車間平面

15、，空間布局進行規(guī)劃，并對設備，儀表經(jīng)過反復精密推算確定型號，對整個車間內(nèi)管線進行排布，初步確定整個車間正常運轉的需求，進行車間經(jīng)濟效益的預測。繪制生產(chǎn)車間平面圖，工藝流程圖，主要設備剖面圖。</p><p><b>　　四、可行性分析</b></p><p>　　1921年G.patar取得合成氣在15—20Mpa，300—600℃合成甲醇的專利權。從此甲醇作為工業(yè)產(chǎn)

16、品開始出現(xiàn)在人類生活中。合成甲醇的大型工業(yè)化始于1923年在德國用高壓（30Mpa）合成，一直沿用至20世紀60年代中期。1966年英國ICI公司開發(fā)成功低壓（5—11Mpa）氣—固相法合成甲醇工藝技術，作為合成甲醇衍生物及工業(yè)和民用燃料的原料，它在各個方面都有很大的作用，2000年全球甲醇生產(chǎn)能力為3803萬噸，需求量為3020萬噸，預計2010年產(chǎn)能將達5099萬噸，需求達4226萬噸。在世界甲醇消費結構中，位居第一的是甲醛，約占總

17、消費量的35%—36%；第二位是甲基叔丁基醚（MTBE），約占27%；第三位是醋酸約占7%—9%。目前我國甲醇生產(chǎn)企業(yè)約160多家，共有生產(chǎn)裝置190多套，平均產(chǎn)能6萬噸/年，裝置能力10萬噸/年以上的占總產(chǎn)能的50%,而產(chǎn)能在2萬噸/年左右的裝置約占70%。我國甲醇生產(chǎn)工藝有單醇和連醇兩類，其產(chǎn)能分別為751萬噸/年和614萬噸/年，分別占全國產(chǎn)能的55%和45%；單醇和連醇的產(chǎn)量分別為501萬噸和384萬噸，分別占全國產(chǎn)量的56.6