20萬噸甲醇課程設計

1、<p><b>　　化工設計課程設計</b></p><p>　　題 目： 年產(chǎn)10.3萬噸甲醇工藝設計 </p><p>　　院 系： 化 學 工 程 學院 </p><p>　　專 業(yè)： 化 學 工 程 與 工 藝 </p><p>

2、;　　班 級： 化 工 0901 </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　論文提交日期： 2012 年 11 月 30 日</p>

3、;<p><b>　　課程設計論文任務書</b></p><p>　　院(系)：化學工程學院專業(yè)：化學工程與工藝班級：化工0901班 </p><p>　　課程設計題目: 年產(chǎn)10.3萬噸甲醇工藝設計</p><p>　　課程設計內容: ①工藝設計</p><p><b>　　②物能衡算

4、</b></p><p><b>　?、墼O備計算</b></p><p><b>　?、芄に嚄l件</b></p><p><b>　?、菰舷?lt;/b></p><p><b>　?、奕龔U排放</b></p><p>&

5、lt;b>　?、咴O備一覽</b></p><p><b>　?、嗥搅⒚娌贾?lt;/b></p><p>　　組員名單：換熱器計算：</p><p><b>　　能耗計算：</b></p><p><b>　　平立面布置圖：</b></p><p

6、><b>　　說明書排版：</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、設計說明書4</b></p><p>　　二、工藝流程設計9</p><p>　　三.物料能量恒算9</p><p><b&g

7、t;　　四.設備計算11</b></p><p><b>　　五.工藝條件15</b></p><p><b>　　六.原料消耗15</b></p><p><b>　　七.三廢排放16</b></p><p>　　八.設備一覽表17</p>

8、<p>　　九.平立面布置18</p><p><b>　　致謝19</b></p><p><b>　　參考文獻20</b></p><p><b>　　一、設計說明書</b></p><p>　　甲醇系結構最為簡單的飽和一元醇，化學式CH3OH。又稱“木醇

9、”或“木精”。是無色有酒精氣味易揮發(fā)的液體。有毒，誤飲5～10毫升能雙目失明，大量飲用會導致死亡。用于制造甲醛和農藥等，并用作有機物的萃取劑和酒精的變性劑等。通常由一氧化碳與氫氣反應制得。</p><p><b>　　甲醇的意義</b></p><p>　　1、甲醇是最基本的有機化工原料，自身產(chǎn)業(yè)鏈長，涉及化工、建材、能源、醫(yī)藥、農藥等眾多行業(yè)，在國民經(jīng)濟中具有重要地

10、位。</p><p>　　2、甲醇在傳統(tǒng)化工領域應用廣泛，是甲醛、二甲醚、醋酸、MTBE、DMF、氯甲烷、甲胺等一系列化工產(chǎn)品的上游原料，在化工領域具有重要的基礎性地位。據(jù)統(tǒng)計，以甲醇為原料的一次加工產(chǎn)品已有近30種，以甲醇為原料進行深加工的產(chǎn)品可達上百種。</p><p>　　3、甲醇在新興替代能源領域，大有作為。為保障我國能源安全，國家大力推動可替代能源發(fā)展，作為甲醇深加工產(chǎn)品的二甲醚

11、、甲醇燃料（單獨使用或與汽油柴油摻混）等，均具有良好的傳統(tǒng)能源替代性和可操作性。</p><p>　　當前，《車用燃料甲醇》、《車用甲醇汽油（M85）》、《城鎮(zhèn)燃氣用二甲醚》等一系列國家標準的頒布實施，使得甲醇作為替代能源原料具有政策依據(jù)，發(fā)展前景廣闊。目前全國已有山西、上海、浙江、新疆、陜西、四川、甘肅、內蒙古等省區(qū)在進行甲醇燃料試點及推廣工作。</p><p>　　4、以甲醇為原料生產(chǎn)

12、低碳烯烴，對于我國乙烯工業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展具有重要意義。甲醇制烯烴的MTO工藝和甲醇制丙烯的MTP工藝，是重要的C1化工技術，也是以煤替代石油生產(chǎn)乙烯、丙烯等產(chǎn)品的核心技術。隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展及對低碳烯烴需求的日益增長，作為乙烯生產(chǎn)原料的石腦油、輕柴油等原料資源，面臨著越來越嚴重的短缺局面，已成為制約我國乙烯工業(yè)發(fā)展的主要瓶頸之一，同時國際油價的節(jié)節(jié)攀升也使得MTO/MTP項目的經(jīng)濟性更具競爭力。因此，甲醇制低碳烯烴（MTO/MTP）

13、項目已經(jīng)成為眾多煤化工項目產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán)。</p><p><b>　　甲醇的性質</b></p><p>　　表1-1 甲醇的性質</p><p>　　1.3 甲醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.世界生產(chǎn)集中在天然氣產(chǎn)地</p><p>　　2005年，世界甲醇產(chǎn)能為4860萬

14、t/a，產(chǎn)量為3600萬t。世界甲醇生產(chǎn)主要集中在天然氣資源比較豐富的地區(qū)，如特立尼達、美國、加拿大、智利、新西蘭、沙特和俄羅斯。世界最大的甲醇生產(chǎn)企業(yè)是加拿大的Methanex和日本的三菱瓦斯，2005年這兩家公司的甲醇產(chǎn)能分別為785萬t/a（在全球擁有11套生產(chǎn)裝置）和373萬t/a（在全球擁有5套生產(chǎn)裝置），分別占世界總產(chǎn)能的16.15%和7.67%。世界主要甲醇生產(chǎn)企業(yè)都是將甲醇作為商品銷售，自用量很少。同時大型甲醇生產(chǎn)企業(yè)都

15、擁有自己的遠洋運輸船隊和儲運設施，以便將生產(chǎn)的甲醇運往世界各地銷售。</p><p>　　2000～2005年，世界甲醇產(chǎn)量年均增長3.5%左右，增長速度較快的地區(qū)是中東和南美地區(qū)，上述地區(qū)將成為世界甲醇的重要生產(chǎn)基地。由于美國國內天然氣價格較高，加之對MTBE產(chǎn)品使用的限制，美國甲醇生產(chǎn)大幅下降，產(chǎn)量從2002年的360萬t下降到2005年的120萬t。</p><p>　　表1-2

16、 2005年世界甲醇生產(chǎn)分布統(tǒng)計 萬t/a</p><p>　　2.生產(chǎn)基地產(chǎn)品以出口為主</p><p>　　2005年，世界甲醇消費量約為3560萬t，其中甲醛是最大的消費領域，約占總消費量的36%，其次是MTBE和醋酸，分別占24%和12%。世界甲醇消費的主要地區(qū)是亞太、北美和西歐地區(qū)，消費比例分別為34.81%、27.41和19.96%。</p><p>

17、　　由于中東和南美地區(qū)本地甲醇市場容量有限，大部分產(chǎn)品出口到世界其他市場，該地區(qū)是世界甲醇主要出口地區(qū)。而美國、西歐和東南亞是主要甲醇進口國和地區(qū)。2005年世界甲醇消費分布和消費構成分別見表1-3和表1-4。</p><p>　　表 1-3 2005年世界甲醇消費分布統(tǒng)計 萬t</p><p>　　表 1-4 2005年世界甲醇消費構成 萬t</p><p

18、>　　3.全球市場供大于求</p><p>　　預計2005～2010年世界甲醇需求量的年均增長速度為2.46%，到2010年，世界甲醇需求量將達到4020萬t；2010～2015年的年均增長速度為4.63%，2015年將達到5040萬t。甲醇制烯烴（MTO/MTP）和二甲醚（DME）將是未來驅動甲醇市場需求增長的主要動力，而我國將是甲醇需求的重點地區(qū)。</p><p>　　預計到2

19、010年，世界甲醇生產(chǎn)能力將達到6400萬t/a，2015年達到7200萬t/a，供應能力大于市場需求，競爭將會加劇，一些不具競爭力的小裝置怖原料價格較高地區(qū)的甲醇裝置將關閉。根據(jù)未來甲醇裝置建設趨勢，世界甲醇的生產(chǎn)中心正在向南美、沙特、伊朗和我國轉移；同時這些國家和地區(qū)甲醇產(chǎn)品的目標市場主要是針對亞太地區(qū)和我國。2005～2010年世界甲醇供求分析見表1-5。</p><p>　　表 1-5 世界甲醇供需

20、情況統(tǒng)計及預測 萬t</p><p>　　4.國內生產(chǎn)快速發(fā)展</p><p>　　2005年我國甲醇總產(chǎn)能約為650萬t/a，產(chǎn)量為535.64萬t，裝置開工率為82.41%。目前，國內最大的甲醇單套裝置規(guī)模為40萬t/a，主要的生產(chǎn)企業(yè)有榆林天然氣化工公司、四川維尼綸廠、上海焦化有限公司、藍天集團光山化工公司、大慶油田化工公司和內蒙古蘇里格化工公司等，生產(chǎn)規(guī)模一般在18萬～40萬t/a

21、。中海油海南60萬t/a裝置和日本三菱瓦斯在重慶建設的85萬t/a裝置是我國目前在建的最大甲醇裝置。</p><p>　　我國甲醇生產(chǎn)主要集中在華南、華東和華北地區(qū)，所占比例分別為27.11%、23.79%和16.63%，其中主要生產(chǎn)省份有河南、陜西、山東、上海、河北、重慶和安徽。隨著新建甲醇項目投產(chǎn)，西部地區(qū)甲醇生產(chǎn)比重將大幅度提高，而華東和華南地區(qū)甲醇生產(chǎn)比重將會大幅度下降。</p><p

22、>　　2000～2005年，隨著我國甲醇市場需求增長速度加快，甲醇生產(chǎn)也進入快速發(fā)展期，產(chǎn)能和產(chǎn)量的年均增長速度分別達到13.29%和21.94%。</p><p>　　5.市場處于快速增長期</p><p>　　2005年，我國甲醇表觀消費量為666.22萬t，同比增長16.23%，其中進口136.03萬t，占20.42%。由于近幾年國內甲醇生產(chǎn)增速較快，市場滿足率提高。1995～

23、2005年期間，甲醇消費量的年均增長速度為15.11%，我國甲醇市場尚處于快速成長過程。</p><p>　　我國甲醇消費結構與國外類似，最大消費領域是甲醛生產(chǎn)，消費比例約為40%；其次是MTBE和醋酸，所占比例分別為6%和7%。近年來甲醇燃料方面的消費量發(fā)展較快，盡管國家尚未出臺相關政策法規(guī)和標準，但甲醇燃料消費已經(jīng)成為驅動甲醇需求的主要動力之一。</p><p><b>　　

24、6.消費區(qū)域集中</b></p><p>　　目前我國甲醇消費的主要地區(qū)是華東和華南地區(qū)，上述地區(qū)也是我國甲醛、MTBE、丙烯酸酯和醋酸等下游產(chǎn)品生產(chǎn)的集中地。對于甲醇燃料，消費地區(qū)主要集中在山西、河南等地。2005年，我國甲醇進口總量中，江蘇省進口比例占62.28%，廣東省所占比例為28.28%，福建省比例為4.11%，浙江省比例為3.34%。所有進口基本上全部集中在華東和華南地區(qū)，進口結構也在一.

25、定程度上反映了我國甲醇消費的地區(qū)分布。</p><p><b>　　二、工藝流程設計</b></p><p><b>　　三.物料能量恒算</b></p><p>　　主要物流物能衡算結果表A</p><p>　　主要物流物能衡算結果表B</p><p>　　主要物流物能衡算

26、結果表C</p><p><b>　　四.設備計算</b></p><p>　　圖4-1 原料與產(chǎn)品換熱器熱力學結果一</p><p>　　圖4-2 原料與產(chǎn)品換熱器熱力學結果二</p><p>　　幾何尺寸結果見圖4－3、4－4、4－5、4－6。</p><p>　　圖4-3

27、幾何尺寸計算結果一</p><p>　　圖4-4 幾何尺寸計算結果二</p><p>　　圖4-5 幾何尺寸計算結果表三</p><p>　　圖4-6 幾何尺寸計算結果四</p><p>　　根據(jù)以上計算結果可以選擇換熱器如下表。</p><p><b>　　換熱器設計一覽表1</b&

28、gt;</p><p><b>　　換熱器設計一覽表2</b></p><p><b>　　換熱器設計一覽表3</b></p><p><b>　　五.工藝條件</b></p><p>　　原料氣組成(mol%)</p><p><b>　　反

29、應轉化率</b></p><p><b>　　反應條件</b></p><p><b>　　六.原料消耗</b></p><p><b>　　原料消耗表</b></p><p><b>　　七.三廢排放</b></p><p

30、><b>　　廢氣含量表</b></p><p><b>　　廢液含量表</b></p><p><b>　　八.設備一覽表</b></p><p>　　表 8-1 ASPEN PLUS 模擬主要設備設計參數(shù)一覽表</p><p><b>　　九.平立面布

31、置</b></p><p><b>　　見附圖</b></p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　通過畢業(yè)設計，不僅使我把大學期間所學得知識融會貫通在一起，而且把以前看似不相關的課程緊密的聯(lián)系起來，我真正體會到了學以致用、理論與實踐相結合的意義。</p><p>　　

32、本次設計的順利完成離不開xx老師的悉心指導，他學識淵博、態(tài)度平易近人，精辟的學術觀點和寬廣的學術視野使我受益匪淺，認真仔細的幫助我解決設計過程中遇到的各種問題的同時還用精益求精，一絲不茍地治學態(tài)度影響著我，使我的專業(yè)知識得到了進一步的提高，在此，向xx老師表示誠摯的感謝和崇高的敬意。除此之外，我還要感謝同組同學的關心與幫助，是大家的同心協(xié)力和對待設計一絲不茍的精神使我能夠順利的完成本次設計。</p><p>　　

33、由于本人知識量有限，設計難免有不足之處，望各位老師給予批評指正。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 天然氣化工工藝學/魏順安主編.—北京：化學工業(yè)出版社，2009.1</p><p>　　[2] 化工過程設計數(shù)值模擬及軟件/屈一新主編.—北京：化學工業(yè)出版社，2006.5</p><p

34、>　　[3] 化工設備設計/潘國昌，郭慶豐編著.—北京：清華大學出版社，1996 化工原理課程</p><p><b>　　設計教材</b></p><p>　　[4] 化工原理.上下冊/夏清，陳常貴主編.—天津：天津大學出版社，2005.1（2009.1 重</p><p><b>　　?。?lt;/b></p&g

35、t;<p>　　[5] 換熱器設計手冊/錢頌文主編.—北京：化學工業(yè)出版社，2002.8</p><p>　　[6] 化工設備與管道/甲醇合成塔的設計/韓濤，聶杰，安豐華，于艷芬.—遼寧，第46</p><p>　　卷第1 期，2009.2</p><p>　　[7] 化工設備機械基礎/趙軍，張有忱，段成紅編.—2 版，北京：化學工業(yè)出版社，2007.

36、7</p><p>　　[8] 分離過程/劉家祺主編，—1 版，北京：化學工業(yè)出版社，2002.4</p><p>　　[9] 化學工藝學/米鎮(zhèn)濤主編，—2 版，—北京：化學工業(yè)出版社，2006.3</p><p>　　[10] 化工設備設計全書/編輯委員會，路秀林，王者相等編著，塔設備[M]，—北京：化</p><p>　　學工業(yè)出版社，2

37、004</p><p>　　[11] 匡國柱，史啟才主編，化工單元過程及設計手冊[M]，—北京：化學工業(yè)出版社，</p><p><b>　　2002</b></p><p>　　[12] 甲醇?氨和新能源經(jīng)濟/馮向法編著，—北京：化學工業(yè)出版社，2010.4</p><p>　　[13] 甲醇工藝學/謝克星，房鼎業(yè)主編

38、，—北京：化學工業(yè)出版社，2010.6</p><p>　　[14] 化學反應工程/郭鍇，唐小恒，周緒美編，—2 版，—北京：化學工業(yè)出版社，2007.12</p><p>　　[15] 化工工藝設計手冊.下冊/中國石化集團上海工程有限公司編.—3 版，—北京：化學</p><p>　　工業(yè)出版社，2003.7</p><p>　　[16 ]