年产30万吨甲醇低压羰基化合成醋酸精制工段工艺设计开题报告.doc

湖南工学院本科生毕业论文（设计）开题报告设计（论文）题目 30万吨/年甲醇低压羰基化合成醋酸精制工段初步设计设计（论文）题目来源教师自拟设计（论文）题目类型工程设计起止时间2014年 10 月 2015 年 6 月一、 设计（论文）的研究背景及意义： 众所周知醋酸是一种广泛在于自然界的有机化合物。主要用于制取醋酸乙烯单体（VCM）、醋酸纤维、醋酐、对苯二甲酸、氯乙酸、聚乙烯醇、醋酸酯及金属醋酸盐等。醋酸也被用来制造电影胶片所需要的醋酸纤维素和木材用胶粘剂中的聚乙酸乙烯酯，以及很多合成纤维和织物。醋酸作为烃的重要含氧衍生物，是一种非常重要的有机化工原料，在有机化学工业中有着重要的地位。醋酸广泛用于合成纤维,涂料，医药 农药 食品添加剂 染织等工业，是国名经济的一个重要组成部分。1960年以前，醋酸的主要是以糖与醇的天然生物合成法和丁烷与萘的非选择性烷烃活化法进行工业生产的。到了二十世纪六十年代，Wacker公司发明了乙醛两步乙烯氧化工艺，并在随后的工作中实现了该工艺醋酸生产的工业化。二十世纪九十年代，昭和电工公司对乙醛两步乙烯氧化工艺进行了改进，将一步乙烯氧化工艺用于工业化工业生产。近年来也有很多公司尝试了各种工艺生产醋酸。像SABIC公司，通过选择催化氧化乙烷的烷烃活化进行醋酸的工业化生产。Celanese尝试进行生物催化生产醋酸的高新技术研究。2003年世界醋酸总生产能力仅为96万吨年产量约为81万吨。但是到近几年每年世界生产的醋酸约有500万吨，呈几何数字增长。然而每年世界消耗量为650万吨，所以在醋酸产能的供应上，还有很大的空间。现已工业化的醋酸生产技术主要有：有氧发酵、无氧发酵、丁烷氧化法、乙炔-乙醛氧化法、乙醇-乙醛氧化法、乙烯-乙醛氧化法、甲醇羰基化法。其中甲醇羰基化法是应用最广的技术，占全球总产能的60%以上，而且这种趋势还在不断增长。以孟山都（Monsanto）/BP工艺为代表的甲醇低压羰基化法是目前工艺最成熟，最为经济，具有先进技术，原料转化率高等优点。在我国现有的醋酸生产工艺中孟山都（Monsanto）/BP己形成规模的生产。为促进国内工业化生产，解决存在的技术问题。鉴于这种情况，设计一套甲醇低压羰基化合成醋酸(30万t/a)工艺装置，以满足国民经济发展的需要。二、 设计（论文）主要研究的内容、技术路线、实施方案： 1、研究内容对年产30万吨的甲醇低压羰基化合成醋酸精制工段进行初步设计，设计主要内容包括：工艺流程的确定，物料衡算和能量衡算，设备的选型与设计计算，车间设备布置，公用工程简单设计等。 2、技术路线甲醇羰基法了解生产工艺选定及流程 物料衡算、热量衡算设备计算及选型 车间设备布置公用工程简单设计设计内容汇总 3、实施方案（1）甲醇羰基法甲醇羰基法也是现如今应用最多的一个工艺。醋酸是通过甲基羰基化合成的，此反应中，甲醇和一氧化碳反应生成乙酸。方程式如下： CH3OH+CO=CH3COOH 这个过程是以碘代甲烷为中间体，分三个步骤完成，并且需要一个一般由多种金属构成的催化剂。 CH3OH+HI=CH3I+H2O CH3I+CO=CH3COI CH3COI+H2O=CH3COOH+HI （2）生产工艺选定及流程 甲醇羰基工艺分别有巴斯夫高压法、BP/孟山都法以及UCP/千代田法等，本文的主要是采用甲醇低压羰基法合成醋酸工艺路线的设计，故仍采用传统孟山都(Monsanto ) /BP工艺 流程：反应工序：反应在搅拌式反应器或鼓泡塔中进行。事先加入催化液。甲醇加热到185 从反应器底部喷入，CO用压缩机加压至2.74 MPa后从反应器底部喷入。反应后的物料从塔侧进入闪蒸罐，含有催化剂的溶液从闪蒸罐底流回反应器。含有醋酸、水、碘甲烷和碘化氢的蒸汽从闪蒸罐顶部出来进入精制工序。反应器顶部排放出来的CO2，H2，CO和碘甲烷作为松弛气进入冷却器，凝液重新返回反应器，不凝性气体送吸收工序。反应温度130180 ，以175 为最佳。温度过高，副产物甲烷和二氧化碳增多。 精制工序：由闪蒸罐来的气流进入轻组分塔，塔顶蒸出物经冷凝，凝液碘甲烷返回反应器，不凝性尾气送往吸收工序；碘化氢、水和醋酸等高沸物和少量铑催化剂从轻组分塔塔底排除再返回闪蒸罐；含水醋酸由轻组分塔侧线出料进入脱水塔上部。脱水塔塔顶馏出的水尚含有碘甲烷、轻质烃和少量醋酸，仍送往吸收工序；脱水塔底主要是含有重组分的醋酸，送往重组分塔。重组分塔塔顶馏出轻质烃；含有丙酸和重质烃的物料从塔底送入废酸汽提塔；塔侧线馏出成品醋酸。重组分塔塔底物料进入废酸汽提塔，从重组分中蒸出的醋酸返回重组分塔底部，汽提塔底排出的废料，内含丙酸和重质烃，需做进一步处理。在吸收工序中，用甲醇吸收所有工艺排放气中的碘甲烷，吸收富液泵送回反应器，经过吸收后的气体排放至火炬焚烧放空。 （3）物料衡算和热量衡算。根据设计产量和转化率，进行物料衡算，计算原料消耗与定额，计算各物流的流量、组成和状态，给出物料衡算表。根据物料衡算结果和温度、压力等工艺参数，计算各段进出口物料温度、设备的热负荷和所需传热介质量，给出能量衡算表。（4） 设备计算及选型 合成塔：合成塔物料衡算 常压精馏塔（脱水塔）：物料衡算、塔板数的确定、精馏塔物性参数计算、精馏塔的塔体工艺尺寸计算、塔板主要工艺尺寸计算、塔板流体力学演算、板负荷性能图（5）车间设备布置缓冲槽反应器闪蒸罐脱轻组分塔脱水塔脱烷塔废酸气提塔吸收工段（6） 公用工程简单设计公用工程和辅助设施部分序号装置名称主要功能1供配电为所有装置提供供配电服务2给排水为所有装置提供给排水服务，提供新鲜水化学水消防水处理回收的冷凝液3循环冷却水为工艺生产装置提供循环冷却水4污水处理装置为全厂污水进行处理，保护环境5成品罐区贮存精甲醇、汽油、液化气6空压站为所有装置提供仪表空气7中央化验室为生产过程提供分析化验服务8火炬处理全厂易燃气体9维修中心为全厂提供机电仪维修服务，保管备品备件10固体物料贮运系统贮运原燃煤料、固体成品、灰渣、炉渣等11全厂通讯为全厂生产提供通讯服务12消防系统为工厂的生产提供消防安全保障13环境检测站对全厂各类排放废物进行监控，保护当地生态环境14厂区外管提供各生产装置间的管道连接15渣场贮存全厂灰渣、炉渣、废催化剂 （7）设计内容汇总。 对所设计内容进整理和完善，撰写初步设计说明书。设计（论文）的进度安排：起止日期工作内容2014年 10月2014年11月选题，明确设计任务，查阅相关资料，确定工艺路线。2014年12月初完成开题2014年12月-2015年3月根据确定的工艺路线进行物料衡算、能量衡算，以及设备的设计与选型等计算工作。2015年4月完成设计说明书撰写工作。2015年5月绘图，对设计进行完善和修改。2015年6月上旬答辩三、 进行设计（论文）所需条件：一 文献资料1化工原理第三版，谭天恩主编，化工工业出版社2化工设计第三版，陈声宗主编，化学工业出版社3化工设计王红林，陈砺主编，华南理工大学出版社4化工工艺设计手册第四版，中国石化集团上海工程有限公司编著，化学工业出版社5 耿艳文,任民,郝继红,赵庆国.国内外醋酸生产与市场分析J. 精细化工原料与中间体.2010,5:8106 王俐. 醋酸生产技术进展J. 石油化工. 2005,34(8):797.7 NaY, Unhide H, SanoK. Catalyst for Production of Acetic Acid and Ethyl Acetate, Process for Its Production and Process for Pro-diction of corticoid and Ethyl Acetate Using Its US Pate, l US6552220.20038 Arum K, Al-HazmiM H, Khan A, entail Oxidation of Ethane to Acetic Acid and Ethylene Using Molybdenum and Vanadium Based Catalysts. US PatApp,l US6531631.20039 菊华. 国内外醋酸生产应用及市场分析J. 石油化工技术经济. 2003,19(6):262910 房鼎业,黄仲九编.化学工艺学. M高等教育出版社2001.711 王玉和,贺德华,徐柏庆. 甲醇羰基化制乙酸J. 化学进展. 2003,3(15):21922012 杜松,范怿涛,张俊杰. 甲醇低压羰基合成醋酸的关键控制及其实现方法J. 现代化工. 2010(30)2:781