年产8万吨甲醇合成项目设计说明书.doc

8万吨/年甲醇合成项目重庆理工大学化工工艺设计课程设计任务书学院（系）：化学化工学院专 业：化学工程与工艺姓 名：周 健 波学 号：10710030133设计题目：80万吨/年甲醇生产项目起讫日期：2010.11.29-2010.12.17指导老师：许 俊 强目 录第一章 总论81.1项目名称81.2编制依据81.3指导思想及性质81.4项目综述91.5项目可行性分析91.6项目审核101.7区及生产概况101.8料来源101.9设计工艺10第二章 甲醇的概述及市场需求112.1 甲醇的性质112.2.1甲醇的物理性质112.1.2 甲醇的化学性质122.1.3甲醇的毒性132.2 甲醇的用途142.3 国内外甲醇生产需求概况162.3.1 国外甲醇生产需求概况162.3.2 国内甲醇生产与需求概况17第三章 厂址的选择193.1自然条件193.1.1 地理位置193.1.2 自然资源193.2 交通运输203.3 经济与社会发展情况213.4 合川招商引资优惠政策213.5总厂布置图23第四章 工艺设计方案254.1 合成甲醇整体工艺路线的选择254.2煤制大型甲醇的典型流程254.3煤的气化264.3.1煤的气化过程264.3.2煤气化技术的选择274.4煤气化气净化工艺的分析与选取334.4.1煤气化气净化工艺的任务334.4.2煤气净化工艺概况334.4.3煤气净化工艺技术方案的比较344.4.5鲁奇低温甲醇洗工艺364.4.6大连理工大学低温甲醇洗工艺364.4.7煤制甲醇项目净化工艺分析的结论374.5甲醇合成工艺比较394.5.1 甲醇合成现有工艺方案概述394.5.2 甲醇合成现有工艺方案比较分析414.6.1合成塔性能比较434.7甲醇的合成反应464.7.1合成反应热力学464.7.2 合成反应动力学474.7.3 合成反应催化剂比较474.7.4 反应条件48第五章 自动控制515.1控制概述515.2工厂及装置简况525.3过程控制与检测525.3.1泵的控制方案525.3.2反应器的控制方案535.3.3精馏塔的控制方案545.3.4换热器控制方案555.4对控制系统的要求565.4.1操作站565.4.2过程报警与系统报警565.4.3系统的可靠性与可用性565.4.4可燃气体及有毒气体检测报警系统57第六章 给排水工程606.1设计概述606.1.1设计范围606.1.2设计原则606.2设计规定606.2.1设计专业标准规范606.2.2专业相关规定616.3给水系统616.3.1生产、生活供水系统616.3.2脱盐水系统616.3.3消防供水系统626.3.4循环冷却水系统626.4排水系统636.4.1生产污水排水系统636.4.2生活污水排水系统636.4.3生产净下水及雨水排水系统636.5消防用水系统636.5.1总述636.5.2系统概述636.5.3消防水管网64第七章 供电配电工程657.1说明657.1.1概述657.1.2原则657.2国家标准657.3供电方案667.3.1全厂用电负荷及负荷等级667.3.2全厂供电方案667.4配电设计677.4.1装置环境特征677.4.2选型和敷设方式要求677.4.3电动机677.4.4大型电动机的启动方式677.5照明系统68第八章 防雷、防静电工程698.1说明698.2标准698.3厂区普通建筑物防雷698.4厂区户外装置的防雷708.4.1露天储罐装设有爆炸危险的金属封闭气罐和工艺装置的防雷708.4.2输送管道的防雷718.5静电装置和接地718.5.1设备接地装置718.5.2储罐区防静电装置72第九章 电信工程739.1概述739.2原则739.3电信方案73第十章 土建工程7610.1设计范围7610.2建筑工程7610.2.1设计原则7610.2.2设计标准7710.2.3设计方案7710.3结构工程7910.3.1设计原则7910.3.2设计标准8011.3.3设计方案80第十一章 供热工程8311.1概述8311.2蒸汽系统8311.2.1设计原则8311.2.2设计方案8412.2.3设计方案的健壮性8411.3导热油系统8511.3.1设计原则8511.3.2设计方案8511.3.3设计方案的健壮性86第十二章 采暖通风及空气调节8812.1设计说明8812.1.1概述8812.1.2设计目标8812.2采暖方案8812.2.1设计概述8812.2.2设计方案8912.3通风方案8912.3.1设计概述8912.3.2设计方案8912.4空气调节方案8912.4.1设计概述8912.4.2设计方案90第十三章 环境保护9013.1厂址与环境现状9013.2执行的环境质量标准及排放标准9013.3主要污染物、污染源分析9113.3.1废气9113.3.2废液9113.3.3废渣9113.3.4噪声9113.3.5生态9213.4主要防治措施9213.4.1废气污染防治措施9213.4.2废液污染防治措施9313.4.3废渣污染防治措施9313.4.4噪声污染防治措施9313.5厂内绿化94第十四章 节能9514.1设计说明9514.1.1概述9514.1.2设计原则9514.2节水9614.2.1节水途径9614.2.2节水措施9614.3节能9614.3.1工艺流程方面9614.3.2设备选用及热集成方面9714.3.3采暖通风设备9714.3.4其他97第十五章 储存与运输9815.1概述9815.2使用标准9815.3储存9915.3.1储罐区9915.3.2储罐区安全措施9915.4运输100第十六章 维护与维修10016.1设计说明10016.1.1概述10016.1.2设计原则10016.2设备维护与维修管理10116.2.1设备维护、维修的基本途径10116.2.2设备维修、维护的基本内容10216.3维修人员的管理10216.3.1维修人员的主要任务10216.3.2维修人员的能力要求102第十七章 消防10317.1概述10317.2标准10417.3消防建设10417.3.1厂房防火防爆10417.3.2储罐区防火防爆10517.4消防系统10517.4.1概述10517.4.2给水系统10617.4.3供电系统10617.4.4水消防系统10617.4.5泡沫灭火系统10717.4.6自动气体灭火系统10717.4.7蒸汽灭火系统10817.4.8干粉灭火系统10917.4.9移动式灭火系统10917.5消防灭火系统10917.6消防联动控制系统11117.6.1火灾事故广播系统11117.6.2消防专用电话系统11117.6.3消火栓泵控制系统11217.6.4水喷淋泵控制系统11217.6.5排烟/正压送风阀与排烟/正压送风机控制系统11217.6.6气体灭火系统11217.7日常消防管理113第十八章 工厂组织与劳动定员11518.1组织结构11518.2机构职权11618.3管理机制11918.3.1公司管理策略11918.3.2公司激励策略11918.4企业文化12118.5生产班制12118.6员工培训12118.6.1工人、技术人员和生产管理人员来源12118.6.2人员培训规划122第十九章 劳动保护和卫生安全12319.1编制依据及设计采用的标准规范12319.1.1安全生产和工业卫生防护的原则与要求12319.1.2国家及行业的规范和规定12319.2生产过程中职业危害因素分析12419.2.1自然条件12419.2.2总体布置12419.2.3生产过程中的危害因素12419.2.4有害物质对人体的危害12519.3职业危害因素的防范与管理12519.3.1建（构）筑物的设计12619.3.2装置布置12619.3.3消防12619.3.4防爆12719.3.5静电与雷击的预防12719.3.6中毒事故的预防12719.3.7绿化12719.3.8应急处理12819.3.9设备安全12819.3.10防护措施12819.3.11工艺和自控12819.3.12电气及电信12919.3.13其他129第二十章 项目实施规划13120.1规划依据13120.2规划实施13220.2.1管网改造13220.2.2加强能源的动态管理13220.3建设周期13220.3.1建设周期划分13220.3.2项目实施进度优化133第二十一章 经济评价13321.1建设项目总投资13321.1.1设备购置费用13321.1.2土建费用13621.1.3总费用的计算13621.2投资后年费用计算13721.3财务评价138附录一 物料衡算和热量衡算说明书142附录二 设备设计方案156参考文献180 第一章 总论1.1项目名称设计“8万吨/年的甲醇生产项目”1.2编制依据(1) 国家地区建设、税收等有关法律、法规；(2) 发改投资20061325号建设项目经济评价方法与参数（第三版）；(5)中华人民共和国环境保护法、中华人民共和国劳动安全法等相关的国家法律、法规；(6)化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定；(7)项目建议书审批文件。1.3指导思想及性质(1) 严格遵守国家和地区的相关政策以及法律法规，符合国家的产业政策、投资方向及行业和地区的规划；(2)采用有发展潜力的生产工艺和技术；(3)坚持科学发展，以人为本，重视环境保护、安全和工业卫生。三废治理、消防、安全、劳动保护措施必须同主体装置的设计、建设、投运同时进行。污染物的排放必须达到规定的指标，并保证工厂安全运行和操作人员的健康不受损害；(4) 以经济效益为中心，加强项目的市场调研，做好市场分析及风险性评价，降低建设投资，最大限度地降低项目产品生产成本，提高项目经济效益，增强项目产品的竞争能力。1.4项目综述甲醇是一种久用的传统化工产品。在农药,医药,染料，香料,涂料以及三大合成材料生产中都需要甲醇作为原料或作为溶剂。因此,甲醇是一种有着广泛用途的重要的有机化工原料,甲醇工业生产对其他相关工业和国民经济的发展都有着重要意义。 随着经济全球化进程的发展,21世纪的化学工业,其产业结构正在不断调整,日益突出了精细化工的主体地位。近几十年来,特别是我国甲醇工业的发展,生产规模逐渐扩大,下游产品种类不断增加,社会需求越来越大。因此,迫切要求对甲醇合成过程进行优化操作和控制。化学工业的巨大变迁也使得化学产品设计变得日益重要。甲醇是一种符合现代“清洁工艺”要求的环保型化工原料，受到了国内外化工界的广泛重视，可以作为一种新型的燃料，因此甲醇项目的建设对于如今能源短缺的问题，也起到一个缓冲的过程。本项目利用煤为原料，经过原煤气化煤气变换煤气净化压缩合成甲醇精馏的过程来生产甲醇。本厂将建设在合川，利用了合川丰富的煤矿产资源。根据国家经贸委在新能源和可再生能源产业发展“十五”规划中提出的要求，秉承优恤、合理投资能源项目的原则，结合产品市场需求和产品性质以及企业自身实际情况考虑，经过可行性调查和研究后，确定本产品生产规模为8万吨/年。1.5项目可行性分析随着石油资源的日益枯竭和人们环保意识的提高，大大促进了世界各国对无毒、低毒能源的开发和利用。甲醇作为一种绿色产品，具有广阔的市场应用前景。本项目采用先进生产技术及设备，以原煤为原料，经过原煤气化净化压缩合成甲醇精馏的过程来生产甲醇。1.6项目审核本项目以原煤位原料来生产甲醇。根据项目的发展规划，项目成立初期目标市场主要是重庆市和四川省等地区。在公司以后的发展中，需要不断地发展完善公司销售网络，同时将致力于技术的完善和新技术的开发，并在时机成熟时，扩大公司规模，已取得更大的竞争优势。1.7区及生产概况本项目选址于重庆合川工业园区南溪片区，占地面积约32000平方米。工业园区内配套设施完善，有水、电、汽等动力来源，可为本项目提供强有力的动力保障。厂区分为行政生活区、生产区、生产辅助区和储罐区，建立有变电站、公用工程站、锅炉房、蓄水池、原料准备车间、机修车间、检验中心、中控室、消防系统、罐装成品仓库等完善的公用和辅助工程设施。1.8料来源本项目主要原料为原煤，由于合川有大量的原煤资源，本项目将于合川天府煤矿达成协议，作为我们的原料供给商。1.9设计工艺本项目采用原煤气化法制取甲醇，技术成熟，可用于大规模生产。采用CuZnCrAl +AgAl2O3甲醇催化剂，温度为533K，压力为8.1MPa,空速3000h,H/CO=1.42, 含硫量为1350mg/L,一氧化碳的转化率为36.11%,甲醇的选择性为53.12%,其杂质为甲烷、乙烷以及少量的乙醇,反应选择性高，副产物少；在工艺工程中对煤气化后热量进行了充分利用；并在整个工艺流程进行热集成与换热网络设计，大大降低了能耗。 第二章 甲醇的概述及市场需求2.1 甲醇的性质甲醇是最简单的化学品之一，是最重要的化工基础原料和清洁液体燃料，广泛应用于有机合成、染料、医药、农药、涂料、汽车和国防等工业中。甲醇是最早由木材和木质素干馏制得，故俗称木醇。2.2.1甲醇的物理性质甲醇是最简单的饱和脂肪酸，分子式CH3OH，相对分子质量32.04。甲醇分子中的碳原子和氧原子的成键轨道为四面体结构的SP3杂化轨道，相互重叠结合成CO键。而OH键是氧原子的一个SP杂化轨道和氢原子的1S轨道相互重叠，氧原子的两对未共用电子分别占据其他的两个SP3 杂化轨道。 常温常压下，纯甲醇是无色透明，易挥发、可燃，略带醇香味的有毒液体。甲醇可以和水以及乙醇、乙醚等许多有机液体无限互溶，但不能与脂肪烃类化合物相互溶。甲醇蒸气和空气混合能形成爆炸性混合物，爆炸极限为6.036.5 (体积）。甲醇的一般性质见表2-1。表2-1 甲醇的一般物理性质性质 数据性质 数据密度（0）（g/mL） 0.8100相对密度（d 20 ） 0.7913沸点/ 64.564.7熔点/ -97.8闪点/开口 16闭口 12蒸气压（20）/Pa 1.2879104液体热容（2050） 2.512.53/J/（g粘度（20）/PaS 5.94510-4热导率/J/（cmSK 2.0910-3表面张力（20）/(N/cm) 22.5510-5折射率（20） 1.3287蒸气潜能（64.7） 35.295/（kJ/mol）熔融热/(kJ/mol) 3.169自燃点/ 空气 473氧气 461临界温度/ 240临界压力/Pa 79.54105临界体积 /（mL/mol) 117.8 临界压缩系数 0.224燃烧热/(kJ/mol)25液体 727.03825气体 742.738生成热/(kJ/mol) 25液体 238.79825气体 201.385膨胀系数（20） 0.00119腐蚀性 常温下无腐蚀性铅、铝例外空气中爆炸性/ 6.036.52.1.2 甲醇的化学性质 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+ 0.5 O2HCHO + H2O甲醇完全燃烧时氧化成Co和HO，放出大量的热： CH3OH + OCO2+ H2O + 726.55 kJ/mol（2）酯化反应 甲醇和硝酸作用生成硝酸甲酯CH3OH +HNO3CH3 NO3+ 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 + COCl2CH3O COCl + HClCH3O COCl + CH3OH（CH3O）2CO（4） 胺化反应 在压力520Mpa,温度370420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 + NH3CH3NH2 + H2O2CH3OH + NH3(CH3）2 NH + 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：CH3OHCO + 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 + HClCH3Cl + 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 + 0.5O 2CH2Cl 2 + H2OCH3Cl2 + HCl + 0.5O 2CHCl3 + H2O(8 ) 其他反应 甲醇和苯在3.5MPa，350380反应条件下，在催化剂的作用下可生成甲苯：CH3OH + C6H6C6H5 CH3 + H2O220，20MPa下，甲醇在钴催化剂的作用下发生同系化发反应生成乙醇：CH3OH + CO + H2CH3 CHOH + H2O2.1.3甲醇的毒性 甲醇吸收至体内后，可迅速分布在机体各组织内，其中，以脑脊液、血、胆和尿中的含量最高，眼房水和玻璃体液中的含量也较高，骨髓和脂肪组织中最低。甲醇在肝内代谢，经醇脱氢酶作用氧化成甲醛，进而氧化成甲酸。本品在体内氧化缓慢，仅为乙醇的 1/7 ，排泄也慢，有明显蓄积作用。未被氧化的甲醇经呼吸道和肾脏排出体外，部分经胃肠道缓慢排出。推测人吸入空气中甲醇浓度 39.365.5 g/m3， 3060分钟，可致中毒。人口服 510mL，可致严重中毒；一次口服 15 mL ，或 2天内分次口服累计达124164 mL ，可致失明。有报告，一次口服 30 mL可致死。 甲醇主要作用于神经系统，具有明显的麻醉作用，可引起脑水肿。甲醇的麻醉浓度与LC较接近，故危险性较大。对视神经和视网膜有特殊的选择作用，易引起视神经萎缩，导致双目失明。甲醇蒸气对呼吸道粘膜有强烈刺激作用。甲醇的毒性与其代谢产物甲醛和甲酸的蓄积有关。以前认为毒性作用主要为甲醛所致，甲醛能抑制视网膜的氧化磷酸化过程，使膜内不能合成ATP，细胞发生变性，最后引起视神经萎缩。近年研究表明，甲醛很快代谢成甲酸，急性中毒引起的代谢性酸中毒和眼部损害，主要与甲酸含量相关。甲醇在体内抑制某些氧化酶系统，抑制糖的需氧分解，造成乳酸和其他有机酸积聚以及甲酸累积，而引起酸中毒。一般认为，甲醇的毒性是由其本身及其代谢产物所致的。甲醇中毒的临床表现如下：（1）急性甲醇中毒后主要受损靶器官是中枢神经系统、视神经及视网膜。吸入中毒潜伏期一般为 172小时，也有96小时的; 口服中毒多为836小时; 如同时摄入乙醇，潜伏期较长些。刺激症状：吸入甲醇蒸气可引起眼和呼吸道粘膜刺激症状。 （2）中枢神经症状：患者常有头晕、头痛、眩晕、乏力、步态蹒跚、失眠，表情淡漠，意识混浊等。重者出现意识朦胧、昏迷及癫痫样抽搐等。严重口服中毒者可有锥体外系损害的症状或帕金森综合征。头颅CT检查发现豆状核和皮质下中央白质对称性梗塞坏死。少数病例出现精神症状如多疑、恐惧、狂躁、幻觉、忧郁等。（3）眼部症状：最初表现眼前黑影、闪光感、视物模糊、眼球疼痛、畏光、复视等。严重者视力急剧下降，可造成持久性双目失明。检查可见瞳孔扩大或缩小，对光反应迟钝或消失，视乳头水肿，周围视网膜充血、出血、水肿，晚期有视神经萎缩等。 2.2 甲醇的用途 甲醇是一种重要的有机化工原料，应用广泛，可以用来生产甲醛，合成橡胶、甲胺、对苯二甲酸二甲酯、甲基苯烯酸甲酯、氯甲烷、醋酸、甲基叔丁基醚等一系列有机化工产品，而且还可以加入汽油掺扰或代替汽油作为动力燃料以及由用来合成甲醇蛋白。随着当今世界石油资源的日益减少和甲醇单位成本的降低，用甲醇作为新的石化原料来源已经成为一种趋势。甲醛是甲醇最重要的下游产品之一，也是最重要的基本有机化工原料之一。它最大的用途是生产酚醛树脂、黏合剂及其它有机化学品。近年来，随着我国经济建设的迅速发展，甲醛产量每年以4.5%的速度增长，年需原料甲醇100万吨以上。为满足化工市场的需求，应大力开发以甲醇为原料的生产甲醛的新工艺，以满足优质工程塑料(酚醛树脂)和乌洛托品等合成的需要。由于20世纪70年代出现的两次石油危机及严格的环保要求，大大促进了甲醇车用燃料的开发，甲醇汽油是工种液态清洁燃料，在国际上早已经作为清洁汽车燃料使用。从热值上讲，甲醇含氧更高，与汽油混合燃烧充分，所以动力很足。国际上和国内目前正面临着能源日益紧张、汽车日渐增多、油价持续上涨的难题。而它优越的燃料品质，进一步引起了人们的重视。并且为适应全球性的能源可持续利用和环境保护的需要，燃料电池技术已经成为国际高技术研究开发的热点。直接以甲醇为燃料，以甲醇和氧的电化学反应将化学能自发地转变成电能的发电技术称之为直接甲醇燃料电池(DMFC)。DMFC是一种综合性能优良，操作简便，具有广泛应用前景的燃料电池。它的主要特点是甲醇不经过预处理可直接应用于阳极反应产生电流，同时生成水和二氧化碳，对环境无污染，为洁净的电源；它的能量转换率高，实际效率可达70%以上，即可提高燃料的利用率两倍以上，是节能高效的发电技术。因具备高能源密度、高功率，零污染等特性，致使燃料电池成为近年来最被看好的替代能源供应技术主流。此外，因消费者对于可携式电子产品之功能要求越来越多，又因传统二次电池能提供的使用时数明显不足，故直接甲醇燃料电池已成为近年来最被看好的未来电子用品的主流电源。此外甲醇还可以用来生产能较好解决能源和污染之间矛盾的“21世纪的绿色燃料”二甲醚（DME）。2.3 国内外甲醇生产需求概况2.3.1 国外甲醇生产需求概况 上世纪二十年代甲醇汽油开始用作车用燃料；在二次世界大战期间，甲醇汽油广泛应用于德国；上世纪七十年代受二次石油危机的影响，美国、日本、德国和瑞典等国先后投入人力、物力进行甲醇燃料及甲醇汽车配套技术的研究开发。美国对甲醇燃料和甲醇汽车进行开发和应用，重点开发燃烧M85(含甲醇85%)、M100(含甲醇100%)专用甲醇燃料汽车。1987 年美国福特汽车公司及美洲银行，改装500 辆福特车，试用M85 甲醇燃油，总行程3380 万千米，时间长达3 年，取得甲醇汽车改装生产的经验。1995 年美国DOE 能源研究中心投入12700 辆甲醇车试用M85。日本汽车研究所1993 年用大型公共汽车、载货车使用M85、M100 燃料，进行了6 万千米的道路试验，以检验发动机的耐久性、可靠性。1994 年，日本奥托甲醇型汽车，用7 年时间进行道路试验。1996 年，日本本田技研工业株式会社，试用汽油、甲醇自由混合双燃料车，已完成确保与汽油大致相同耐久、可靠的灵活燃料车，得出的结论是，成本降低，有利于批量生产。在欧洲，瑞典1975 年首先提出甲醇可以成为汽车代用燃料，并随即成立国家级的瑞典甲醇开发公司(SMAB)。前德意志联邦共和国在上世纪七十年代开始研制甲醇发动机，1979年制定了“用于公路交通运输的醇类燃料”的研究规划，将M15 汽油用于汽车，其间组织过由6 家汽车厂生产的一千多辆燃醇汽车投入试运行，并在全国主要大、中城市建立M15 汽车加油站，形成全国供应甲醇汽油的网络。在上世纪七八十年代，德国大众汽车公司还在中国建立了M100 甲醇汽车示范车队。可以说，德国是至今世界上发展甲醇汽车最有成效的国家。资料表明：使用甲醇汽油用于汽车是完全可行的。据统计，目前，瑞典、新西兰已推广使用M15 汽油，意大利计划用含甲醇80%的混合醇代替汽油。综合世界其他国家研究和实用结果，可以得出在现有汽车发动机上，不致发生运行障碍的酒精混合率以乙醇20%或甲醇15%为最合适的界限。如今已大量推广使用甲醇汽油的有德国，其加甲醇3%5%；瑞典，其加甲醇15%，而大多数国家计划加甲醇15%，并正在进一步的推广或成批使用中。我国国内优势化工企业尚处于国外同行发展的第一和第二阶段的早期阶段。目前世界上最大的甲醇供应厂商是Methanex公司，总部设在美国，在加拿大、新西兰、智利、特立尼达和多巴哥以及美国都有生产装置，其生产能力占全球总能力的21，占全球供应量的4050。其次是沙特阿拉伯的基础工业公司(SABIC),约占全球总能力的9，美国的波登（Bordon）和BMC公司，俄罗斯的托木斯克（Tomck）和古巴哈约占3，加拿大埃德蒙顿公司占2。国外基本上是由天然气制备甲醇。全球甲醇生产能力1997为31.50Mt/a；2000年为38.03 Mt/a；预计2010可达50.99 Mt/a目前国外甲醇工业呈现三大特点，即：产量大于需求量、装置向廉价天然气原料产地转移、装置趋于大型化。1998年全球甲醇产量为26.474Mt,消费量为25.835 Mt，供求基本平衡。2003年全球甲醇总需求为28.50Mt。有资料预计在2010年产能达50.99Mt/a，需求42.26Mt。2.3.2 国内甲醇生产与需求概况甲醇既是重要的化工原料，也是价廉物美的清洁燃料。在汽油中掺烧3-5的甲醇，能提高汽油的辛烷值，可直接充当汽油使用；掺烧10-20的甲醇，加上助溶剂复配，能够与成品汽油混用；在对发动机进行改造之后，可高比例掺烧甲醇燃料和全甲醇燃料。由于技术成熟，甲醇燃料是近期替代能源工作的重点。目前我国市场上使用的甲醇汽油主要有M5、M15、M50、M85 以及M100 等。M5 甲醇汽油不需改变发动机的结构，可直接使用。不影响汽车的动力性能，其消耗量与汽油相同，但经济性不明显。M15 甲醇汽油是由90 号汽油、甲醇及一系列助溶剂组成。从1999 年3 月2 日起，采用上海焦化有限公司配制的M15 甲醇汽油在桑塔纳等车上试用，结果表明，使用M15 甲醇汽油与汽油相比，百公里可节约1.9 元。 我国甲醇消费结构与国外类似，最大消费领域是甲醛生产，消费比例约为40%；其次是MTBE 和醋酸，所占比例分别为6%和7%。近年来甲醇燃料方面的消费量发展较快，尽管国家尚未出台相关政策法规和标准，但甲醇燃料消费已经成为驱动甲醇需求的主要动力之一。目前我国甲醇消费的主要地区是华东和华南地区，上述地区也是我国甲醛、MTBE、丙烯酸酯和醋酸等下游产品生产的集中地。对于甲醇燃料，消费地区主要集中在山西、河南等地。2005 年，我国甲醇进口总量中，江苏省进口比例占62.28%，广东省所占比例为28.28%，福建省比例为4.11%，浙江省比例为3.34%。所有进口基本上全部集中在华东和华南地区，进口结构也在一定程度上反映了我国甲醇消费的地区分布。全球甲醇新增需求主要来自于中国。全球每年新增甲醇需求量133万吨，其中中国每年新增甲醇需求105 万吨，约占全球新增需求量的79%。2006年中国超美国首次成为全球最大的甲醇消费国，同一年中国超过特立尼达和多巴哥成为全球最大的醇生产国。中国甲醇表观消费量仍保持较高水平的增长率，新兴下游产业的发展居功至伟，仅二甲醚对甲醇的需求增量就接近100万吨。新增/原始内需基本由国产供应满足，国产供应占消费总额的97.4%，进口占比仅在7.6%，且其中部分进口货用于转出口，而非国内消化。从近几年我国甲醇工业的发展来看，良好的宏观经济环境和下游需求的高速增长使我国的甲醇工业继续保持着稳定快速的增长态势，2005年国内甲醇表观消费量达到666.2万吨，同比增长16.3%，19952005年期间，甲醇消费量的年均增长速度为15.11%，良好的需求环境，使用我国的甲醇市场尚处于快速成长阶段。进入2006年在国内经济形势大好、甲醇需求增长以及国内外甲醇市场价格暴涨的影响，2006年1-10月国内甲醇的表观消费量达到了691.1万吨，同比2005年1-10月增长了21.8%。比前5年的年均增长率提高10%。增长速度加快的原因，除去常规的甲醛、醋酸、MTBE等行业需求稳步增加外，呼声高涨的甲醇燃料行业应该是需求增长的主要动力。 第三章 厂址的选择3.1自然条件3.1.1 地理位置合川位于嘉陵江、渠江、涪江交汇处，是扼川北水陆交通咽喉，是重庆与资源丰富的川北地区相联的纽带，也是重庆资金技术集约发展的延伸带，被誉为重庆通向四川北部、甘肃等大西北省区的“经济走廊”。改造工厂地处合川区东北，属浅丘地貌，傍渠江、依华蓥，全镇幅员面积97.81平方公里，距主城区60余公里，江岸线长38公里，其东与四川华蓥市相邻，西与龙市镇接壤，北与香龙镇相接，南与小沔镇毗邻。该镇现居住地原为渭溪区区公所所在地，1993年12月合川市撤区并乡建镇与该乡合并为渭溪镇。2005年4月渭溪镇与黄土镇合并为某镇。全镇辖16个行政村，1个社区，5个居民小组，139个合作社，总人口56596人。渠江穿境而过，水质优良，水资源十分丰富，森林面积达20000余亩，境内公路纵横，方便快捷，省道合华路、县道陈渭路、三渭路、渭香路、渭小路、黄庆路穿越本镇，有线电视、电话、公路实现了村村通。3.1.2 自然资源 合川地处嘉陵江、涪江、渠江三江交汇之处，境内资源丰富。其中水资源得天独厚，素有“水甲西部”的美称，嘉陵江、渠江、涪江三江年均径流量730多亿立方米，相当于一条半黄河，人均拥有水量是全国的19倍；煤炭远景储量达18亿吨，可年产煤炭450万吨，煤能资源240万千瓦，煤矸石能资源30万千瓦以上；煤气、天然气也相当丰富，储量达724亿立方米。合川不仅水能、煤能资源丰富，而且发展能源工业的地质基础、运输、电力输送等条件也都十分优越，从而为降低生产成本，提高资源利用率，提升发展效益打下了坚实基础。 为把能源优势转化为能源强势，把资源转化为“财源”，合川对能源的利用图进行重点发展，全力以赴确保能源工业建设顺利推进。3.2 交通运输 合川拥三江通航之利，有212国道和渝合、渝武高速公路及遂渝快速铁路之便，交通享自然之助，得人工之福。目前，合川正以全力打造重庆北部交通枢纽为重点，打通合川的多条便捷通道。遂渝快速铁路为国家一级铁路干线，系成渝高速铁路的一部分，全长128公里，总投资49.52亿元，其中合川段49.5公里，总投资20亿元。它的正式运营，使成渝两地之间的铁路里程缩短160多公里，形成成渝两地之间的又一快速通道，彻底改变交通对合川的制约，对合川的经济发展、劳务输出、人员就业形成巨大的拉动作用。 兰渝铁路全长820公里，其中合川段57公里，时速200公里，项目设计输送能力可达到货运5000万吨/年、客车50对/日，可满足远期兰州重庆间的客货运输要求。据初步测算，到2020年，仅合川主城区境内每年需要兰渝铁路运输的粮食、食品、煤炭、水泥等货物将超过1000万吨，客运达126万人次，如此大规模的劳力输出和物资进出，必然给兰渝铁路运输带来巨大效益，也将给合川带来前所末有的发展机遇。 合川的水路建设也紧锣密鼓，嘉陵江草街航电枢纽、涪江富金坝航电枢纽，码头等水上交通建设项目正逐步由蓝图变为现实。这些项目的建设，将实现合川三江300公里的航道渠化，1000吨级船队经合川可直达四川省广元市，实现江海直达运输。合川的公路建设则以提高通达深度、通行能力和网络连接程度为重点，形成以高速公路为主导，“一纵四横八条干线”公路为骨架，纵横交错、干支结合的公路网络。铁路、水路、公路的齐头并进，最终形成重庆通向川北、陕甘等地的水陆交通枢纽，打造和提升重庆的对外辐射力。 重庆合川某电厂位于合川区东北32Km处的某镇，地处渠江南岸，合川区城镇规划之区外。北距该镇约2.5Km，南距小沔溪镇4Km，西面和北面距渠江约2Km，东面8Km处有襄渝铁路和重庆至广安、渠县的主干公路。3.3 经济与社会发展情况 合川在实施“富强合川、美丽合川、平安合川、德润合川”四大战略中，不断加大城市建设和改造力度，着力营造优美和谐的人居环境和经济发展平台，取得了显著成效。加强基础建设，打造便民人居。2006年，重庆把合川列为重点建设的6个区域性中心城市之一。这不仅指合川将进一步扩大城市规模，还包括完备、科学、高效的配套基础设施，城市功能必须进一步提升。 合川该镇2009年实现了GDP7.89亿元，同比增长15；固定资产投资7.3亿元，同比增长48；社会消费品零售总额2.56亿元，同比增长60.5；镇本级财政一般预算收入1097万元，同口径增长35%；农民人均纯收入6609元，同比增长27.8%。 3.4 合川招商引资优惠政策 着“互利双赢，共谋发展”的原则，对于投资合川区的企业、单位和自然人，在保证其充分享受国家和重庆市相关优惠政策的基础上，给予许可权限内的进一步优惠。一、放宽经营范围和准入条件 1.放宽企业经营范围。除国家法律法规明确禁止或限制的行业外，向非公有资本全面开放。非公有制企业与其他所有制企业一视同仁，享受同等待遇。 2.放宽创业条件限制。有限责任公司注册资本金最低为3万元，可在2年内分期到位（法律法规另有规定的从其规定）。私营独资企业和私营合伙企业不设定最低出资限额，不审查个人申报出资的权属。高新技术成果、专利权等非货币资产可评估作价。 3.放宽企业设立登记条件。除国家法律法规规定外的企业登记前置审批条件一律取消。新办非公有制企业因相关前置手续一时达不到企业设立登记条件而又需要营业执照开展相关筹建活动或办理相关手续的，可核发1年期筹建营业执照。 二、用地优惠 降低用地成本。对新办一般加工工业企业实行优惠地价。对重点物流业项目用地，原则上以成本价格出让；企业也可采用租赁方式取得土地使用权，逐年缴纳租金。利用闲置宅基地和现有住房创办家庭式企业，可不办理土地变更登记手续。 三、税费减免 1.税收优惠政策。新办非公有制企业可享受西部大开发税收优惠政策，在2010年底前，企业所得税减按15的税率征收。新办交通、水利等基础产业的企业，经批准，企业所得税实行“两免三减半”。新办非公有制企业或从个体工商户新转成的私营企业，3年内原则上按核定应纳税额征税。 2.规费减免。新落户合川工业园区的工业企业，在建设期间，其生产性建筑物免缴合川级行政事业性收费，办公、营业用房减半缴纳；建成投产后3年内，合川级行政事业性收费减半收取；天然气初装费按标准的80%收取；自来水初装费按标准的60%收取。在合川工业园区外新发展的工业企业，生产性建筑物免收城市建设配套费，非生产性建筑物按标准减半收取。 四、财政扶持 1.加大财政支持力度。财政每年安排1000万元（包括争取的上级资金）扶持工业企业发展，主要支持企业技术更新改造项目贷款贴息。 五、企业品牌及创新扶持 2.支持企业实施品牌战略。新获得“重庆市著名商标”的非公有制企业，区政府给予2万元奖励。 3.鼓励企业提高创新能力。非公有制企业研究开发新产品、新技术、新工艺所发生的开发研究费用，准予在税前据实扣除。经鉴定列入国家级开发的新产品在投产后3年内、重庆市级开发的新产品在投产后2年内，分别按其新增增值税地方留存部分的60%奖励给企业。 综上所述，由于重庆合川地理位置好、煤资源丰富、交通运输便利、经济与社会发展好以及招商引资政策优惠，因此我们将本项目工厂的建设地址选择在重庆合川。3.5总厂布置图184第四章 工艺设计方案4.1 合成甲醇整体工艺路线的选择甲醇不仅是重要的化工原料, 也是洁净燃料。发展大型煤制甲醇, 并加工为烯烃和替代燃料, 以煤代替石油, 是国家能源安全的需要, 也是化学工业高速发展的需要。随着煤气化技术, 甲醇合成技术和设备、机械加工技术的进步, 甲醇的装置规模均在 2 000t/d 3 000t/d, 最大已达 7 000t/d。大型化甲醇与国内的联醇、 中小型甲醇有很大的差别, 在工艺选择时, 必需考虑如下问题: ( 1) 低能耗, 低三废排放; ( 2) 有高的可靠性, 安全性, 能长周期运行; ( 3) 具有高的自动化水平; ( 4) 要考虑有合理、高效的蒸汽动力系统, 最好能考虑循环经济。4.2煤制大型甲醇的典型流程由煤经煤气化制取合成气, 再由合成气在铜基催化剂条件下合成甲醇的典型流程见图4-1。图 4-1 煤制甲醇的典型工艺流程示意图煤与空分的氧气在煤气化炉内制得高 CO 含量的粗煤气, 经高温变换将 CO 变换为 H2 来实现甲醇合成时所需的氢碳比, 再经净化工序将多余的 CO2 和硫化物脱除后即是甲醇合成气。由于煤制甲醇碳多氢少,必需从合成弛放气中回收氢来降低煤耗和能耗。 回收的氢气与净化后的甲醇合成气配得甲醇所需的合成气, 即( H2-CO2) /( CO+CO2)2.002.05。甲醇合成的含水粗甲醇最后精制得产品甲醇。 上述八个工序中的气化和合成是二个决定性的工序工艺。而空分、 压缩和氢回收属于成熟的成套工艺包, 直接选用即可。其余的如变换净化及精馏均为常规设计。下面本项目从煤的气化、煤气化气的净化、甲醇的合成于精馏这三个方面来确定我们的工艺路线。4.3煤的气化4.3.1煤的气化过程煤在高温常压下，与气化剂反应转化为 CO、H2 等可燃性气体的过程，称为煤的气化。气化剂主要是水蒸气、空气或它们的混合气。从煤的气化得到甲醇合成的工业原料CO和 H2 的混合物（合成气） ，通常将水蒸气直接通人炽热的煤层，其转化为合成气的化学反应如下：以上反应均是吸热反应，因连续通入水蒸气将使煤层温度下降，为保持煤层温度，须交替向炉内通入水蒸气和空气通人空气时，主要是煤的燃烧反应，其放出热量，加热煤层。煤气代表性成分组成：H248.4、C038.5、N26.4、C026.0、O20.2、CH40.5。制甲醇所需 H2CO 值为 2.21，合成气中 H2 与CO的摩尔比可以在 350-400、Fe304作催化剂条件下调节，使其比值达到要求，即：生成的 C02用高压水吸收法去除。4.3.2煤气化技术的选择目前常用的、 技术较成熟的气流床主要有干粉和水煤浆两种; 从高温煤气的冷却( 热回收) 流程分, 又可分为废热锅炉和冷激式流程。4.3.2.1干粉气化法代表性的干粉气化技术有: Shell、 德国未来能源公司的 GSP 和 Prenflo 技术。Shell 工艺( 见图 3) 是将原煤粉碎到 0.09mm 粒度, 水分干燥 2%以下送入常压煤仓和加压煤仓。然后以氮气为载体用喷嘴输入气化炉, 喷嘴为 4 个或6 个对称布置。氧气、 蒸汽和粉煤在炉内反应温度超过 1 4001 600。熔渣沿水冷壁内衬里注入水溶而固化, 通过锁斗打出, 煤气和炭灰用循环冷煤气激冷到约 900以免黏性灰渣带入废热锅炉。煤气冷到约 300, 在一个特殊的除尘器, 分离炭灰再送入气化炉, 冷煤气(约 40)送出气化装置。Shell 气化工艺属废热锅炉流程。图 4-2 Shell 粉煤气化工艺流程示意图GSP 气化流程 ( 见图 4) 中, 原煤磨到 0.2mm 粒度, 水分干燥到 2%以下送入气化炉, 并同烧嘴喷入的氧气在气化室进行燃烧和部分氧化反应。GSP 是单个烧嘴。粉煤载气是氮气还是 CO2 可根据煤气用途而定。煤气和熔渣同向由下部出口导出并进入激冷室用水淬冷, 液渣固化为颗粒状排出。出气化炉的煤气温度为 210220的饱和煤气。GSP 是冷激式热回收流程。图 4-3 GSP 气化工艺流程示意图Prenflo 气化流程 ( 见