《大型甲醇生产装置设计》》-毕业论文.doc

精品 1甲醇的发展概况 甲醇最早由木材和木质素干馏制的，俗称木醇。1661年，德国的Robert Boyle发现焦木醇中含有一种“中性物质”，称其为木醇（Wood Alcohol）。木材在长时间加热炭化过程中，产生可凝和不可凝的挥发性物质，被称为焦木酸的可凝性液体中含有甲醇、乙酸和焦油。除去焦油的焦木酸可通过精馏分离出天然甲醇和乙酸，是生产甲醇的最古老方法。美国于20世纪70年代初才完全摒弃这一过程。1934年，Damds 和Peligt从焦木酸中分离出甲醇，并测定了甲醇的分子量。 在世界基础有机化工原料中，甲醇消费量仅次于乙烯、丙烯和苯，是一种很重要的大宗化工产品。作为有机化工原料，用来生产各种有机化工产品。虽然目前世界甲醇市场已供大于求，而且新建装置还将继续建成投产，但是根据专家对汽车代用能源的预测，甲醇是必不可少的替代品之一。另外，甲醇下游产品的开发也会进一步促进甲醇工业的发展，因此，甲醇工业的发展前景还是比较乐观的。 1.1我国甲醇发展概况 我国的甲醇工业始于20 世纪 50 年代，曾利用前苏联技术在兰州、太原和吉林采用锌铬系催化剂建有高压法甲醇合成装置。60 至 70 年代，上海化工厂先后自建了以焦炭和石脑油为原料的甲醇合成装置，南京化学工业公司研究院研制了合成氨联醇用的中压铜基催化剂，推动了合成氨联产甲醇的工业发展。我国甲醇装置的整体技术装备水平低，生产工艺落后。发达国家以天然气合成甲醇的单位能耗一般低于30GJ/T，而我国生产能力较大的甲醇装置能耗多在40-50GJ/ ，小装置由于采用国外已淘汰的高压法，单位能耗大多在60GJ/T左右。显然，满足燃料甲醇大宗化、低成本生产的需要，采用先进工艺、建设（超）大型化装置是唯一出路。目前国内甲醇装置规模普遍较小，且多采用煤头路线，以煤为原料的比例大，单位产能投资高。我国大部分甲醇生产以煤为原料，气化装置规模有限和占地面积大的先天缺陷，且催化剂使用落后，技术没有较大创新，生产工艺落后。生产过程中能量损耗大，且对环境污染大，对产物利用不合理，资源浪费现象严 ，所选用的催化剂不同最适反应的温度也不同。对Zn0-Cr2O3催化剂，最适温度为653K左右；而对CU0-ZnO-Al2O3催化剂，最适温度为503-543k。最适宜温度与转化深度与催化剂的老化程度也有关，一般为了使催化剂有较长的寿命，反应初期宜采用较低温度，使用一定时间后再升至适宜温度。其后随催化剂老化的程度增加，反应温度也许相应的提高。由于合成甲醇是放热反应、反应热必须及时移除，否则会使催化剂温升过高，不仅导致副反应增加，而且会使催化剂因发生熔结现象而活性下。尤其使用铜基催化剂时，由于其热稳定性较差，严格控制反应温度才显得极其重要。 1.2.3甲醇工艺空速对产量的影响 一氧化碳加氢合成的主反应与副反应相比，是摩尔数减少最多、而平衡常数最小的反应，因此增加压力对提高甲醇的平衡浓度和加快反应速率都是有利的。在铜基催化剂作用下当空速为3000H-1时，不同压力下甲醇生成量的关系是，压力越大，生成甲醇的量增多。 增加一定的空间速度可以提高甲醇生产产量。增加空速有利于反应热的移除，防止催化剂过热。但空速过高，增加了设备的要求，转化率降低，导致循环气量增加，从而增加了较多的反应热量。同时空速过高会增加分离设备和换热设备的负荷，引起甲醇分离效果降低；甚至由于带出反应热量太多，造成塔内的触媒温度难以控制正常。适宜的空速与催化剂的活性反应温度，及进塔气的组成有关。采用铜基催化剂的低压法甲醇合成，工业生产上一般控制空速为10000-20000h-1 1.3甲醇合成及下游产品发展趋势 化石能源资源是不可再生的，随着这类资源的不断开采和使用，能源消费结构将发生重要变化。从制备甲醇的原料来源和甲醇产品的应用领域两个方面来说，甲醇既可以满足化石能源要求，也可以满足可再生能源发展的要求，是理想能源载体之一，必然会获得更为广泛的发展。 1.3.1 甲醇下游产物乙烯、丙烯、丁烯 2006年2月，大连化学物理研究所与洛阳石化工程公司、陕西新兴煤化公司合作建成了年加工甲 。 甲基丙烯酸甲酯约占全球甲醇需求的2％～3％，主要用来生产丙烯酸板材、表面涂料和模塑树脂等，预计发达国家的增长速度比较适中，而亚洲地区的增长速度较快。 1.3.4 甲醇的其他用途 　　甲醇不仅是重要的化工原料，而且还是性能优良的能源和车用燃料。甲醇与异丁烯反应得到MTBE，它是高辛烷值无铅汽油添加剂，亦可用作溶剂。自1973年第一套100 kt/a装置建成投产以来，它已成为世界上仅次于甲醛的第二大甲醇消费大户。甲基叔戊基醚(TAME)也是重要的汽油含氧添加剂，由于历史原因，总产量还不大。 　　在寻求汽油替代燃料的过程中，醇醚燃料具有较大的应用潜力。醇醚燃料是指甲醇和二甲醚按一定比例配