開題報(bào)告--年產(chǎn)15萬噸甲醇化工廠的設(shè)計(jì)

1、<p>　　年產(chǎn)15萬噸甲醇化工廠的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　一、立項(xiàng)依據(jù)</b></p><p>　　甲醇系結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單的飽和一元醇，甲醇作為有機(jī)化工產(chǎn)品在世界范圍內(nèi)其產(chǎn)量?jī)H次于乙烯、丙烯及純苯等基礎(chǔ)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(jī)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(xué)的基礎(chǔ)。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(jià)格不斷上漲,導(dǎo)致甲醇生產(chǎn)成本居高不下,產(chǎn)品價(jià)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(zhuǎn)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(zhǎng)率為4.5%~5.0%,2010年產(chǎn)能將達(dá)58000~6

3、0000 kt/a。全球甲醇市場(chǎng)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(yīng)量占全球市場(chǎng)的40% ~50%。其次是薩比克(SABIC,沙特基礎(chǔ)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(jí)甲醇裝置，其中三套達(dá)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(fèi)地區(qū)（北美、西歐）轉(zhuǎn)向原料產(chǎn)地（拉美、中東、東亞）；原料結(jié)構(gòu)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(gè)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(zhǎng)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(zhǎng)了67萬

5、噸。2008年國內(nèi)甲醇市場(chǎng)價(jià)為3000-3800元/ 噸，而進(jìn)口甲醇到岸價(jià)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(zhǔn)中國市場(chǎng)，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(shí)際生產(chǎn)成本甚至低于100美元/噸。由于需求疲軟以及進(jìn)口甲醇低價(jià)傾銷等原因，2009年前10個(gè)月我國的甲醇價(jià)格基本上都在2000元/噸以

6、下的低位徘徊，特別是年初時(shí)甲醇出廠價(jià)更是跌破了1600元大關(guān)，最低價(jià)在1550元左右，創(chuàng)了近8年來的新低。2010年,中國經(jīng)濟(jì)走好,國家相關(guān)政策繼續(xù)執(zhí)行,甲醇反傾銷工作深入推進(jìn),甲醇汽油發(fā)展步伐加快。2010年我國甲醇市場(chǎng)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(gè)省份，占全國總生產(chǎn)能力的</p><p>　　甲醇化工已成為化學(xué)工業(yè)中一個(gè)重要的領(lǐng)域。甲醇的消費(fèi)已經(jīng)超過其傳統(tǒng)用途，潛在的耗用

7、量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其化工用途，滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門，今后甲醇的發(fā)展速度將更為迅速。</p><p>　　二、設(shè)計(jì)的目標(biāo)、指標(biāo)、擬解決的關(guān)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(shí)應(yīng)采用剖面圖表示）。</p

8、><p>　　4.全廠平面布置圖。</p><p><b>　　5.設(shè)計(jì)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(yīng)符合GB338-92標(biāo)準(zhǔn)。常溫下，無色透明的液體，無特殊異臭味，沸點(diǎn)64±1.5℃,密度0.791～0.793,酸度

9、(以HCOOH計(jì))≤0.0050%,羰基化合物含量≤0.010%,蒸發(fā)殘?jiān)俊?.005%,CH3CH2OH≤0.0050%。</p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)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(yīng)溫度360~400℃，壓力9.6-29.4Mpa。高壓法由于原料和動(dòng)力消耗大，反應(yīng)溫度高，生成粗甲醇中有機(jī)雜質(zhì)含量高，而且投資大，其發(fā)展長(zhǎng)期以來處于停頓狀態(tài)。中壓法反應(yīng)溫度與低壓法相同，但由于提高了壓力，相應(yīng)的動(dòng)力消耗略有增加。低壓法反應(yīng)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(yīng)，改善了甲醇質(zhì)量，降低了原料的消耗。此外，由于壓力低，動(dòng)力消耗降低很多，工藝設(shè)備制造容易。當(dāng)今

11、甲醇生產(chǎn)技術(shù)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(shù)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L(zhǎng)urgi公司低壓法生產(chǎn)甲醇工藝流程圖。</p><p>　　本設(shè)計(jì)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(jī)壓縮至2.

12、2MPa送轉(zhuǎn)化爐對(duì)流段,預(yù)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(yù)熱至580℃后送入轉(zhuǎn)化管。轉(zhuǎn)化管安裝于預(yù)熱式方箱轉(zhuǎn)化爐內(nèi)，轉(zhuǎn)化管外用甲醇弛放氣與天然氣的混合物燃料氣加熱，使轉(zhuǎn)化管內(nèi)的反應(yīng)溫度達(dá)到810～830℃，出爐轉(zhuǎn)化氣中殘余甲烷約3%。轉(zhuǎn)化氣經(jīng)轉(zhuǎn)化氣廢熱鍋爐、脫鹽水預(yù)熱器回收熱量后，用水冷卻至40℃以下進(jìn)入水分離器。轉(zhuǎn)化氣與冷凝液分離后，經(jīng)新鮮合成氣壓縮機(jī)壓縮置10M

13、Pa，再與循環(huán)氣壓縮機(jī)循環(huán)氣混合進(jìn)入甲醇合成工序。合成氣進(jìn)甲醇合成塔，再充填C302催化劑的管內(nèi)進(jìn)行合成甲醇的反應(yīng)。反應(yīng)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(yīng)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(zhuǎn)換器中與入塔氣換熱后，再經(jīng)水冷卻到40℃以下進(jìn)入甲醇分離器，粗甲醇與反應(yīng)尾氣分離。大部分反應(yīng)尾氣經(jīng)循環(huán)壓縮機(jī)壓縮后，再與新鮮合成氣混合進(jìn)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(yù)熱后進(jìn)入預(yù)精餾塔，同時(shí)加入少量NaOH溶液以中和其中的酸性物質(zhì)，從塔頂蒸出低沸點(diǎn)組分。塔釜排出的預(yù)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(shè)計(jì)</b></p><p>　　在前期工作的基礎(chǔ)上，對(duì)廠址進(jìn)行選擇，對(duì)車間平面

15、，空間布局進(jìn)行規(guī)劃，并對(duì)設(shè)備，儀表經(jīng)過反復(fù)精密推算確定型號(hào)，對(duì)整個(gè)車間內(nèi)管線進(jìn)行排布，初步確定整個(gè)車間正常運(yùn)轉(zhuǎn)的需求，進(jìn)行車間經(jīng)濟(jì)效益的預(yù)測(cè)。繪制生產(chǎn)車間平面圖，工藝流程圖，主要設(shè)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(quán)。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(jì)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(shù)，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(gè)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(yù)計(jì)2010年產(chǎn)能將達(dá)5099萬噸，需求達(dá)4226萬噸。在世界甲醇消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，位居第一的是甲醛，約占總

17、消費(fèi)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