焦炉煤气制甲醇工艺设计之开题报告之张栋.doc

湖南工业大学本科毕业设计（论文）过程管理资料湖 南 工 业 大 学本科毕业设计（论文）开题报告 （2013届）学 院（部）：包装与材料工程学院专 业：应用化学学 生 姓 名：张栋班 级：092学号：09404600227指导教师姓名：刘敏职称：副教授2012年 12 月 28 日湖南工业大学本科毕业设计（论文）过程管理资料题目：焦炉煤气制甲醇工艺设计一、选题概括，背景及意义 1甲醇简介 甲醇的化学式为CH3OH ，其相对分子质量为32.04。甲醇是一种透明、无色、易燃、有毒的液体，略带酒精味。熔点97.8度，沸点64.8度，闪点12.22度，自燃点47度，相对密度0.7915(20度/4度)，爆炸极限下限6%，上限36.5%，能与水、乙醇、乙醚、苯、丙酮和大多数有机溶剂相混溶。 它是重要有机化工原料和优质燃料。主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一。 甲醇亦可代替汽油作燃料使用。 甲醇是假酒的主要成分，过多食用会导致失明，甚至死亡！ 2.焦炉煤气制甲醇前景分析 如何最大限度地把企业资源变成社会需要的产品，开发资源的潜能，生产高附加值的产品，成为炼焦企业的关注重点。当前实现炼焦煤其资源化利用则理所当然地成为焦化企业的必然选择，同时，炼焦生产技术的发展也为炼焦煤资源化利用提供了广阔的市场空间。 （1）国家政策支持力度大 中国是一个煤炭资源相对丰富而又具有巨大开发潜力与市场空间的国家。快速发展煤化工，有效开发与利用煤炭资源是符合国家能源发展战略，解决中国石油储备与需求巨大矛盾的重要举措。中国一些炼焦企业在回收炼焦化工产品，优化利用炼焦煤气方面走进了前列。国家政策导向也为炼焦煤气制甲醇提供了政策上的保障。 （2）资源充足保障条件好，生产成本低，产品市场竞争力强 对利用天然气，炼焦煤气生产甲醇进行成本对比，以天然气价格2元/m，耗气1050m，生产吨甲醇成本在2824元左右；炼焦煤气价格0.5元/m，耗气量2100m，成本在1050元左右，这对比可想而知，焦炉煤气制甲醇具有一定优势1。 （3）利用焦炉煤气生产甲醇经济效益较高 炼焦煤气最基本的功能是作为燃气，广泛的应用在民用煤气，工业燃气等方面，发挥了重要的作用。而对于独立炼焦企业的大量剩余煤气，做好炼焦煤气的有效综合利用：如焦炉煤气发电，制氢，制甲醇和生产合成氨等都是可以选择的工艺。 （4）技术开发的多样性促进了炼焦煤气制甲醇的发展 中国有关科研院所和技术工作者进行了卓有成效的探索，在中国炼焦和相关化工工程技术设计研究机构工程设计人员的不懈努力下，2004年12月，在云南曲靖大为焦化制供气有限公司世界上第一套炼焦煤气催化氧化法制甲醇装置投产以来，我国已有几十套炼焦煤气制甲醇装置投入使用，还有多套在装置在建设中，进一步推进了中国炼焦煤气生产甲醇事业的发展。 （5）配套技术装备开发有力的保障了生产需求 多年来中国化学工业尤其是合成工业的发展，形成了完整的生产装备制造体系，为甲醇生产需要的转化，合成设备，精馏设备，大型压缩机，制氧机以及煤气脱硫装置等所需装备完全可以国产化，就是为甲醇生产提供了强有力的保障，而且由于炼焦煤气制甲醇的兴起，众多科研部门和设备制造企业都纷纷抓住商机，结合炼焦煤气制甲醇的特点加大科研开发力度，开发出更合适的工艺技术与装备，这些都必须将推进中国利用炼焦煤气制甲醇事业的发展2。 3.发展焦炉煤气制甲醇的意义 我国的煤炭资源比较丰富，也是世界的焦炭生产大国。目前国内很多炼焦厂家的焦炉气大量放空燃烧，不仅浪费了资源，还严重污染了环境，大力发展焦炉气制甲醇的工艺成为当务之急。以焦炉气为原料制得甲醇的工艺，在国内已比较成熟，从节能和环保角度考虑发展大规模的甲醇燃料，正逐渐被国家能源和环保部门所重视。发展焦炉气制甲醇的技术路线是一条利国利民的技术路线3。 首先从焦炉气的组分来看：CO 6.20%，CO2 2.2%，H2 58.48%，CH4 26.49%，惰性气体4.0%，O2 0.60%，H2S250 /m,COS 250 /m,CmHn 2.0%。焦炉气富氢少碳，惰性气体是合成甲醇所不需要的，H2S 及COS 也是在合成甲醇之前所必须脱除的, CH4 也必须转化为合成甲醇的有效气。 其次焦炉气中还含有不饱和烃、焦油、萘、硫化物、氰化物、氨、苯等物质。焦炉气制甲醇工艺技术难点是焦炉气的净化和CH4 的转化。 气体的净化包括焦炉气的初净化及焦炉气的精脱硫。 焦炉气的初净化包括AS 氨硫循环洗涤、脱硫、脱氰、脱氨、洗苯，然后经过脱酸蒸氨，克劳斯炉及脱苯塔进行氨分解，硫和粗苯的回收，成为净煤气送往下工序进行精脱硫。 目前，焦炉气的脱硫先采用NHD 湿法脱硫，用NHD 溶液吸收大部分的无机硫和部分有机硫，使总硫95 /m3，然后进行干法脱硫。 焦炉气的干法脱硫采用加氢转化路线。利用加氢转化催化剂，把有机硫转化为无机硫H2S，再用固体脱硫剂进行吸收。加氢转化催化剂采用铁钼催化剂，在300360 下进行加氢转化，再经铁锰和氧化锌脱硫，将总硫脱至10-7 以下。 CH4 气转化采用纯氧部分催化法，采用纯氧自热式部分氧化，具有燃料气消耗低，焦炉气利用率高，CH4 转化率高的特点4。二、选题依据、主要研究内容、研究思路及方案选题依据：当今社会，甲醇已成为最重要，应用十分广泛的大宗基本有机化工原料之一，目前甲醇的深加工产品已达120种，我国以甲醇为原料的一次加工产品已达30多种。其次，焦炉煤气是很便宜的原料，变废为宝符合国家的可持续发展战略，受到了国家的高度重视5。主要研究内容：（1） 原料路线和技术路线的选择（2） 工艺流程设计（3） 物料衡算（4） 能量衡算（5） 设备的工艺设计和选型（6） 车间布置设计（7） 投资概算（8） 编写设计说明书研究思路与方案： 焦炉煤气制甲醇的关键技术是净化脱硫与烷烃转化。 1.首先对反应过程中脱硫方法做技术分析。 得到的结论是组合式两级转化，两级吸收是精脱高浓度有机硫的最优方案6。 2.催化剂选用的技术分析。 3.对反应器的结构进行计算（包括物料衡算，热量衡算等）； 4.对甲醇精馏塔结构计算（包括物料衡算，塔板数的确定，塔体工艺尺寸计算，塔板主要工艺尺寸的计算，流体力学验算，塔板负荷性能图，接管尺寸计算）； 5.精馏塔塔内件机械强度设计及校核； 6.辅助设备设计73、 参考文献：1赵静，焦炉煤气制甲醇工艺的概述J.黑龙江冶金，2006，（4）.2李建锁，王宪贵，王晓琴，焦炉煤气制甲醇技术：煤化工专业规划教材M.化学工业出版社，2009,5.3武振林，30万吨/年焦炉煤气制甲醇工艺在工业中的应用J.天然气化.4李厚强，焦炉气制甲醇的应用J.河北化工，2009,8（8）：32.5吴创明，焦炉煤气制甲醇工艺技术研究J.煤气与热力，2008,1（1）：28.6李继宁，焦炉煤气制甲醇生产中干法脱硫工艺的改进J.科技情报开发与经济，2009，（16）:19.7吴波，焦炉煤气制甲醇装置运行探讨J.煤化工，2012,2（1）. 4、 工作进度及具体安排 2012.11.0711.20（第七学期 第0911周）选题，接受课题任务书2012.11.2112.25（第七学期 第1217周）了解课题，查阅相关资料，进行市场调查，写出开题报告2013.03.0403.29（第八学期 第0104周毕业实习2013.04.0104.26（第八学期 第0508周）设计计算和绘图2013.04.2905.05（第八学期 第09周）中期检查2013.05.0606.01（第八学期 第1013周）编制设计说明书2013.06.0