开题报告年产15万吨甲醇化工厂的设计.doc

3年产15万吨甲醇化工厂的设计 年产15万吨甲醇化工厂的设计一、立项依据 甲醇系结构最为简单的饱和一元醇，甲醇作为有机化工产品在世界范围内其产量仅次于乙烯、丙烯及纯苯等基础原料。甲醇衍生物很多，用于制造甲醛、醋酸、二甲醚、低碳烯烃、氯甲烷、甲胺等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一，故称为一碳化学的基础。近年来，甲醇作为替代能源发展迅速，主要用于甲醇汽油、燃料电池及甲醇制烯烃等。 全球80%以上的甲醇以天然气为原料生产。近年来,全球天然气价格不断上涨,导致甲醇生产成本居高不下,产品价格居于高位。因此,目前全球甲醇生产正在向具有丰富天然气,且生产成本较低的地区转移。2006年世界甲醇总产能为46950 kt/a。20072010年全球甲醇产能年增长率为4.5%5.0%,2010年产能将达5800060000 kt/a。全球甲醇市场仍旧由少数特大型跨国公司垄断,其中最大的甲醇生产商是美国的梅思恩公司(Methanex), 生产能力占全球甲醇总产能的21%,供应量占全球市场的40% 50%。其次是萨比克(SABIC,沙特基础工业公司),生产能力约占全球的9%。世界甲醇工业的趋向：生产规模大型化，普遍规模60万吨年，全球有12套百万吨级甲醇装置，其中三套达到170万吨年（伊朗、沙特、马来西亚）,两套230万240万吨年（卡塔尔、尼日利亚）；生产布局由原来集中在消费地区（北美、西欧）转向原料产地（拉美、中东、东亚）；原料结构以天然气为主，占全球甲醇产能的90%。我国甲醇工业始于1957年。我国是一个富煤贫气少油的国家，甲醇生产以煤炭为主要原料。2006年的产能为1365万吨，产量为885万吨，同比增长分别为42.8%和38.0%，平均生产率为66%。2008年，国内甲醇产能为2851万吨/年，比上一年增长了67万吨。2008年国内甲醇市场价为3000-3800元/ 吨，而进口甲醇到岸价只有1600-1700元/吨（最低仅 1200元/吨）。中东与俄罗斯产量很大，自身用量不多，主要是出口，就是瞄准中国市场，他们生产1吨甲醇大约用1000m天然气，其完全成本仅有1100元/吨。如果采用油田伴生气为原料，实际生产成本甚至低于100美元/吨。由于需求疲软以及进口甲醇低价倾销等原因，2009年前10个月我国的甲醇价格基本上都在2000元/吨以下的低位徘徊，特别是年初时甲醇出厂价更是跌破了1600元大关，最低价在1550元左右，创了近8年来的新低。2010年,中国经济走好,国家相关政策继续执行,甲醇反倾销工作深入推进,甲醇汽油发展步伐加快。2010年我国甲醇市场将继续保持回升向好。河南、山东、内蒙古、山西为我国甲醇产能最大的4个省份，占全国总生产能力的48%左右。国内比较大型的甲醇生产厂有上海焦化有限公司以煤为原料的生产装置；中石化四川维尼纶厂以乙炔尾气和天然气为原料的生产设备；以天然气为原料的甲醇生产企业还有陕西榆林天然气化工公司、大庆油田甲醇厂、陕西长庆油田、四川江油甲醇厂等，生产规模多在10万公吨/年左右，其它生产设备大多数采用联醇技术，生产规模多在15万公吨/年。甲醇化工已成为化学工业中一个重要的领域。甲醇的消费已经超过其传统用途，潜在的耗用量远远超过其化工用途，渗透到国民经济的各个部门，今后甲醇的发展速度将更为迅速。二、设计的目标、指标、拟解决的关键问题1.工艺流程图。2.车间平面布置图（分层表示）。3.车间立面图（必要时应采用剖面图表示）。4.全厂平面布置图。5.设计说明书。6.产品产量：年产15万吨甲醇 7.产品甲醇规格：CH3OH应符合GB338-92标准。常温下，无色透明的液体，无特殊异臭味，沸点641.5,密度0.7910.793,酸度(以HCOOH计)0.0050%,羰基化合物含量0.010%,蒸发残渣含量0.005%,CH3CH2OH0.0050%。三、设计方案1.甲醇的制备甲醇的生产工艺主要有高压法，中压法和低压法，高压法是最初生产甲醇的方法，采用锌铬催化剂，反应温度360400，压力9.6-29.4Mpa。高压法由于原料和动力消耗大，反应温度高，生成粗甲醇中有机杂质含量高，而且投资大，其发展长期以来处于停顿状态。中压法反应温度与低压法相同，但由于提高了压力，相应的动力消耗略有增加。低压法反应温度低(240270)，在较低的压力下可获得较高的甲醇收率。而且选择性好，减少副反应，改善了甲醇质量，降低了原料的消耗。此外，由于压力低，动力消耗降低很多，工艺设备制造容易。当今甲醇生产技术主要采用中压法和低压法两种工艺。以天然气为原料采用低压法生产甲醇的工艺技术主要有德国的Lurgi公司和英国的ICI公司，这两种工艺生产的甲醇约占世界甲醇总产量的80%以上。下图为Lurgi公司低压法生产甲醇工艺流程图。本设计采用天然气为原料低压法（10MPa）直接合成甲醇的工艺方法。由配气站送来的约0.4MPa的天然气在常温下粗脱硫后送入压缩工段然后脱硫;由天然气压缩机压缩至2.2MPa送转化炉对流段,预热至380400后去精脱硫工序。脱硫净化后的天然气与冷凝液汽提废水后的蒸汽混合，水碳比约3.7,并预热至580后送入转化管。转化管安装于预热式方箱转化炉内，转化管外用甲醇弛放气与天然气的混合物燃料气加热，使转化管内的反应温度达到810830，出炉转化气中残余甲烷约3%。转化气经转化气废热锅炉、脱盐水预热器回收热量后，用水冷却至40以下进入水分离器。转化气与冷凝液分离后，经新鲜合成气压缩机压缩置10MPa，再与循环气压缩机循环气混合进入甲醇合成工序。合成气进甲醇合成塔，再充填C302催化剂的管内进行合成甲醇的反应。反应放出的热量被管外的沸水汽化而移走，保持合成塔内的反应温度在225255，每合成1t甲醇约副产1.11.4t蒸汽。出合成塔的气体在转换器中与入塔气换热后，再经水冷却到40以下进入甲醇分离器，粗甲醇与反应尾气分离。大部分反应尾气经循环压缩机压缩后，再与新鲜合成气混合进入合成环路，小部分尾气为平衡合成环路中的H2及其它惰性气体的累积而放空（这部分弛放气目前主要用作转化炉的燃料，也可用作提取H2的原料）。粗甲醇在闪蒸槽内减压至0.4MPa，闪蒸分离出一部分溶于甲醇的气体，然后送入精馏工序。粗甲醇预热后进入预精馏塔，同时加入少量NaOH溶液以中和其中的酸性物质，从塔顶蒸出低沸点组分。塔釜排出的预精馏后甲醇用泵打入主精馏塔，从主精馏塔塔顶蒸出精甲醇产品。循环机甲醇分离器水冷却器甲醇合成塔热交换器排放气粗甲醇新鲜气2.工厂设计在前期工作的基础上，对厂址进行选择，对车间平面，空间布局进行规划，并对设备，仪表经过反复精密推算确定型号，对整个车间内管线进行排布，初步确定整个车间正常运转的需求，进行车间经济效益的预测。绘制生产车间平面图，工艺流程图，主要设备剖面图。四、可行性分析1921年G.patar取得合成气在1520Mpa，300600合成甲醇的专利权。从此甲醇作为工业产品开始出现在人类生活中。合成甲醇的大型工业化始于1923年在德国用高压（30Mpa）合成，一直沿用至20世纪60年代中期。1966年英国ICI公司开发成功低压（511Mpa）气固相法合成甲醇工艺技术，作为合成甲醇衍生物及工业和民用燃料的原料，它在各个方面都有很大的作用，2000年全球甲醇生产能力为3803万吨，需求量为3020万吨，预计2010年产能将达5099万吨，需求达4226万吨。在世界甲醇消费结构中，位居第一的是甲醛，约占总消费量的35%36%；第二位是甲基叔丁基醚（MTBE），约占27%；第三位是醋酸约占7%9%。目前我国甲醇生产企业约160多家，共有生产装置190多套，平均产能6万吨/年，装置能力10万吨/年以上的占总产能的50%,而产能在2万吨/年左右的装置约占70%。我国甲醇生产工艺有单醇和连醇两类，其产能分别为751万吨/年和614万吨/年，分别占全国产能的55%和45%；单醇和连醇的产量分别为501万吨和384万吨，分别占全国产量的56.6%和43.4%生产率分别为70.1%和62.5%。原料结构有煤炭和天然气两类，其产能分别为936万吨/年和429万吨/年，分别占全国产能的68.6%和31.4%，其产量分别为632万吨和253万吨，分别占全国产量的71.4%和28.6%，生产率分别为67.5%