甲醇精馏开题报告-格式(设计)

..附件6XX大学本科生毕业论文〔设计开题报告题目XX地区年产10万吨甲醇装置精馏工段工艺初步设计学号1320103017班级化工20131专业化学工程与工艺申请者王玉霞Email：指导教师成春春申请日期2017年3月9日XX大学化工学院化学工程系..填写说明1.毕业论文〔设计的选题应以专业课的内容为主,可以针对某些基础理论和学术问题进行探讨,也可以结合科技生产和社会生活的实际问题进行研究、开发与设计。2.毕业论文〔设计一般为一人一题。若需二人以上共同完成,须由指导教师提出并经院、系〔部负责人批准。大题目的总体设计每个同学都要参加,其余部分应做到分工明确,每个学生必须独立完成其中的一部分工作,并独立撰写各自的毕业论文〔设计。所有学生的选题经研究确定后,一般不允许中途更改课题。特殊情况需要更改课题者,填写《XX大学毕业论文〔设计选题变更申请表》说明理由,并经指导教师,教学院、系〔部同意后方可更改。3.本开题报告最迟应在开始毕业论文〔设计的前两周确定,并上报给指导老师,必须经指导老师和院、系〔部批准方才有效,否则无效。4.本开题报告使用A4纸张,上、下、左、右页边距均为2.5cm,请不要改变本开题报告页面设置。所有自己书写的内容请使用楷体。..研究课题名称XX地区年产10万吨甲醇装置精馏工段工艺初步设计起止年月2016年2月27日～2016年5月26日成果形式设计申请者姓名王玉霞性别女班级化工20131指导教师姓名成春春性别女职称副教授课题组成员学号姓名性别班级在本项目中的分工1320103017王玉霞女化工20131完成该工艺过程的物料衡算,热量衡算,设备布置,加压精馏塔的设备计算,"三废"治理方案及经济评价；加压精馏塔的设备计算；绘制带控制点的流程图,加压精馏塔的设备装配简图,平面布置图各一张,编制设计说明书一份。1320103009赵鑫女化工20131完成该工艺过程的物料衡算,热量衡算,设备布置,常压精馏塔的设备计算,"三废"治理方案及经济评价；绘制带控制点的流程图,常压精馏塔的设备装配简图,平面布置图各一张；编制设计说明书一份。1320103047卢捷新女化工20131完成该工艺过程的物料衡算,热量衡算,回收精馏塔的设备计算,"三废"治理方案及经济评价设备布置；回收精馏塔的设备计算；绘制带控制点的流程图,回收精馏塔的设备装配简图,平面布置图各一张,编制设计说明书一份。1220103004宋启祯男化工20131完成该工艺过程的物料衡算,热量衡算,设备布置,预精馏塔的设备计算,"三废"治理方案及经济评价；绘制带控制点的流程图,预精馏塔的设备装配简图,平面布置图各一张,编制设计说明书一份。研究〔设计项目主要内容以XX桂鲁化工甲醇装置为对象,通过收集的数据、查询文献确定甲醇生产精馏的工艺流程和工艺参数,与小组成员共同确定了设计流程、平面布置。独立完成该工艺过程的物料衡算和热量衡算、加压精馏塔〔自己任务书上是什么塔就写什么塔的设备计算、绘制加压精馏塔的设备装配简图、平面布置图、带控制点的工艺流程图、编写初步设计说明书一份。..拟采取的研究〔设计方法和技术路线〔包括研究〔设计工作的总体安排、步骤和各时间段的工作任务等研究方法拟采取的研究〔设计方法技术路线2.研究工作的总体安排、步骤和各时间段的工作任务第一阶段,2017年2月27日～2017年3月10日。收集课题相关资料,当前生产工艺的各种资料,并进行深入了解,掌握生产工艺的主要原理,确定本设计的设计思路和研究方向,撰写开题报告,根据查阅资料和毕业实习,进行流程比较,确定工艺流程。第二阶段,2017年3月13日～2017年4月7日。对设计任务的相关理论知识,进行深入研究和学习、探讨,整理实习现场收集数据,整理计算方法和计算公式,按设计要求收集计算基础数据,进行物料衡算和能量衡算。第三阶段,2017年4月10日～2017年4月21日。在工艺计算的基础之上,对工艺流程中的关键设备进行选型计算和设计计算,确定出设备主要工艺尺寸和特性尺寸。第四阶段,2017年4月24日～2017年4月28日。利用工艺计算、设备计算的结果绘制带控制点工艺流程图,关键设备装配简图,平面布置图第五阶段,2017年5月1日～2017年5月5日。完成三废治理方案和经济评价。第六阶段,2017年5月8日～2017年5月12日。开始整理计算材料,撰写毕业设计说明书。第七阶段,2017年5月15日～2017年5月26日。根据指导教师、评审教师提供参考意见,对毕业设计说明书内容进行修改和纠正,完成毕业设计说明书,准备毕业答辩。第八阶段,2017年5月31日～2017年6月2日。毕业答辩。最终成果描述：通过搜集资料,研究工业生产的原理,工艺计算,最终完成甲醇装置精馏工段的初步设计。〔1甲醇装置精馏工段工艺初步设计说明书；〔2甲醇装置精馏工段加压精馏塔设备装配简图；〔3甲醇装置精馏工段控制点的工艺流程图；〔4甲醇装置精馏工段平面布置图。本研究〔设计项目的背景、意义和应用前景,国内外研究〔设计概况,发展趋势,立论依据,本项目的特色或创新之处,研究〔设计方案的可行性分析和已具备的研究〔设计条件以及主要的参考文献、软件等：一、本设计的背景、意义及应用前景甲醇最早有木材和木质素干馏制得,故俗称木醇,这是最简单的饱和脂肪族醇类的代表物。但用60～80kg的木材来分解蒸馏只获得大约1kg的甲醇,产量甚低。20世纪30年代初,几乎全部有木材蒸馏制造甲醇,世界的甲醇产量仅约45000t。甲醇在有机合成工业中,是仅次与烯烃和芳烃的重要基础有机原料。今年来世界甲醇的生产能力发展速度较快。目前,全球甲醛生产能力4060万吨,预计20XX达到5099万吨。20XX甲醇需求超过3200万吨,预计20XX需求超过4500万吨,供需求基本平衡。预计20XX需求突破7000万吨。我国需求增长强劲。由此可见,甲醇工业已成为工业中一个重要的领域,其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。特别是随着能源结构的改变,甲醇有未来主要燃料的候补燃料之称,需用量十分巨大。[1]甲醇的大规模工业化生产是从20世纪20年代高压合成甲醇的工业实现开始的。1913年,德国BASF公司在其高压合成氨的实验装置上进行了一氧化碳和氢合成含氧化合物的研究,并与1923年在德国Leuna建成了世界上第一座年产3000t合成甲醇的生产装置,并成功投产。该装置采用Zn-Cr氧化物为催化剂,一氧化碳和氢为原料,反应在30～35MP,300～400℃条件下进行,该法称为甲醇高压合成法。1965年采用该法生产的甲醇已达298.8万吨。随着甲醇合成技术的不断发展和规模不断扩大,其原料路线也发生了很大的变化,由原来的煤和焦炭气化为生产合成气的路线发展到目前的以天燃气为主,煤、石脑油、重油等并从的合成路线。20世纪50年代以前,合成甲醇的合成气以煤和焦炭为原料,在常压或加压下气化,用水蒸气、空气为气化剂,通过生产水煤气,再经过水汽变换逆反应和脱除部分二氧化来获得甲醇合成气,相似于合成氨半水煤气。[2]天然气制甲醇天然气制造甲醇的主要原料,天然气的主要组分是甲烷,还有少量的其他烷烃、烯烃与氮气以天然气生产甲醇原料气有蒸汽转化、催化部分氧化、非催化部分氧化等方法,其中蒸汽转化法应用得到广泛,它是在管式炉中常压或加压下进行的。由于反应吸热必须从外部供热以保持所要求的转化温度,一般是在管间燃烧某种燃料气来实现,转化用的蒸汽直接在装置上靠烟道气和转化气的热量制取。煤、焦炭制甲醇煤与焦炭是制造甲醇粗原料气的主要固体燃料。用煤和焦炭制甲醇的工艺路线包括燃料的气化、气体的脱硫、变换、脱碳及甲醇合成与精制。用蒸汽与氧气对煤、焦炭进行热加工称为固体燃料气气化的主要设备是煤气发生炉按煤在炉中的运动方式气化方法可分为固定创气化法、流化床气化法和气流床气化法。用煤和焦炭制得的粗原料气组分中氢碳比太低,故在气体脱硫后要经过变换工序,使过量的一氧化碳变换为氢气和二氧化碳,再经脱碳工序将过量的二氧化碳除去。油制甲醇重油是石油炼制过程中的一种产品,根据炼制方法不同,可分为常压重油、减压重油、裂化重油及它们的混合物以重油为原料制取甲醇原料气有部分氧化法与高温裂解发两种途径。裂解法需要在1400℃以上高温下,在蓄热炉中将重油裂解,虽然可以不用氧气,但设备复杂,操作麻烦,生产炭黑量多。合成后的甲醇经过精制除去水、杂质得到精甲醇。二、本设计的国内外研究〔设计概况及发展趋势国内2.1产能连续增长从20XX到20XX,甲醇产能呈上升趋势。增幅较大阶段为20XX到20XX、2010年到20XX、2013到20XX,特别是20XX增长较快。2.2产业集中度进一步提高〔1产能向资源地集中步伐加快,产需分离加剧。西北地区甲醇产能倍速超过其他区域,20XX起稳居第一位,20XX产能达到2936.5万吨,占全国产能的43%。其次是华东19%、华北12%、华中10%、西南11%、东北3%,华南最低仅占2%。〔2装置能力显著提高,企业向大型化发展,20XX我国甲醇产能在30万吨以上的企业81个,比20XX增加61个,产能4653.6万吨,比20XX增长372.2%,年均增长率36.4%。20XX30万吨以上产能占总产能的67.5%,比20XX提高30.2%,10万吨以下产能基本稳定,所占比重逐年降低,20XX仅占7.8%。1.3以媒为原料制甲醇主导甲醇产业发展我国资源禀赋决定了我国媒制甲醇占主导地位,20XX媒制甲醇占总产能的68%,天然气合焦炉气制甲醇各占16%。20XX,以媒为原料制甲醇约1750万吨；到20XX,一下飙升到约4700万吨。天然气为原料的甲醇产量走势比较平稳,从20XX的700万吨左右,到20XX也只不过1000万吨左右。焦炉气为原料的甲醇产量发展较快,六七年间,几乎从零起价,已飙升到1000万吨出头,但因焦炭产量受制,后劲不会太大。由于煤炭市场疲软,天然气价格市场化后又上涨,可以预期未来媒制甲醇所占比中可能越来越大。1.4新增产能以单醇为主,联醇增长潜力较大20XX以来新增产能,单醇占绝对多数,20XX单醇产能5461.6万吨,比20XX增加220.6%,年均增长26.2%,单醇产能占总产能的79.2%,比20XX提高14.7个百分点。20XX联醇产能1431.1万吨,同比增长19.3%,增幅提高8.2个百分点,增长潜力较大。1.5产量增速超过产能增速,开工率逐年提高经历20XX产量暴涨后,增幅逐年回落,但仍保持2位百分数的较高增速,且增速高于产能增速。20XX,以媒为原料的甲醇产量占71%,焦炉气为原料的甲醇产量占16%,天然气为原料产甲醇为13%。以媒和焦炉气为原料的甲醇产量伴随产能增长逐年也有较大幅度增长,天然气制甲醇产量因天然气价格上涨产量下降。20XX我国媒制产量3234.6万吨,比20XX增长394.1%,年均增长37.6%；焦炉气制甲醇产量596.4%万吨,已经连续两年下降,比20XX增长65.1%,年均增长10.5%。这是原料结构变化的产业发展趋势。从工艺角度看,甲醇产业发展也在发生较大的变化。由单醇工艺生产的甲醇占79%,联醇工艺生产的甲醇只占21%。20XX我国单醇产量3607.7万吨,比20XX增长332.6%,年均增长34%；联醇产量932.4%万吨,比20XX增长215.5%,年均增长25.8%。联醇产量变化和甲醇与尿素单位产品收益差在一定范围内有正相关性。从甲醇装置规模看,20XX10万吨以下的装置产量只占5%,10万吨至30万吨的装置产量占24%,30万吨以上的装置产量占71%。30万吨以上的装置产量运行良好,产量逐年有大幅度增加,10万吨以下装置产量保持稳定,所占份额逐渐萎缩。与20XX相比年均增长率：10万吨以下的占7.0%,〔10～30万吨占18.7%,30万吨以上的占45%,60万吨以醇产业发展分析中国氮肥工业协会甲醇分会今年上半年在XX召开甲醇产业大会,协会副会长在报告中对2015年的甲醇产业走势还比较乐观。报告指出的主要内容如下。主要是甲醇制烯烃项目多。20XX～2015年无配套甲醇装置的甲醇制烯烃大项目近20个。上的占47.3%。2.2015年甲醇的发展新兴下游产品需求甲醇强劲新增甲醇产能不足新增下游产品需求2015年我国甲醇产能预计7076万吨,新增777万吨,增长为10.1%。20XX底试车的新增产能合计370万吨,其中给烯烃配套的产能180万吨,可供应市场的产能有190万吨。我国甲醇逐步走出产能大幅过剩局面假设新增的571万吨外购甲醇制烯烃项目开工负荷能达到60%,将新增1028万吨甲醇需求,其他需求动产品结构和质量升级、提升节能环保水平、提高核心竞争力。[3]2.2甲醇的生产情况近年来,全球甲醇的需求增长很快,而随着国际原油价格的上涨,甲醇作为新能源的用途也开始得到关注,其对传统能源的替代作用逐渐显现。自20XX以来,全球甲醇产能的年均增长速度达到14.3%。我国近些年甲醇产能增长较快,2006-20XX平均年增长27%左右,目前已经是全球最大的甲醇生产国,占全球产能的54%；20XX我国生产甲醇26Mt,占全球产量的43%。但我国甲醇产能一直处于过剩状态,甲醇装置开工率虽然较之前有所提高,但仍在60%以下。[5]2015年,国内甲醇市场总体呈现显扬后跌走势。主要原因：一是国内宏观经济形势总体放缓,甲醇市场传统下游行业需求下滑,行业利润大幅度下降；二是国际原油期价持续下滑。[6]甲醇是化学工业的大宗产品,是碳-化工的母体。目前XX已建成总计产能100万t／a的天然气制甲醇生产装置。由于甲醇生产中各个工艺单元通常只考虑本单元内的用能最优化,不同工艺单元间的热集成优化措施较少,普遍存在能耗过高的问题,直接影响甲醇生产的成本。国外大型天然气制甲醇装置甲醇综合能耗为28～30GJ／t,国内天然气制甲醇综合能耗普遍为36～40GJ／t,少数装置能耗可降至31～33GJ／t,相比国际能耗水平依然有较大差距。XX省地处国家级生态保护综合实验区,资源环境承载力低、生态环境脆弱,节能降耗更具有经济与社会双重意义。[8]Anintegratedsystemforconvertingcarbondioxidetomethanolisproposed,andfourofitsmaincomponents<carboncaptureabsorber,carboncapturestripper,photoreactor,andmethanolsynthesisreactor>areanalyzedthermodynamically,focusingonexergydestruction.Thecarboncaptureunitprovidescarbondioxideextractedfromindustrialfluegaswhilethephotocatalysisunitproduceshydrogenfromvisiblelightviaphotocatalyticwatersplitting.Both,carbondioxideandhydrogenaresuppliedtoamethanolsynthesisreactorataspecificfeedrate,temperatureandpressure.Thethermodynamicanalysisshowsthatthelargestexergydestructionrateoccursinthephotoreactor<706<ce:hspsp="0.25"/>kW>.Thesecondlargestexergydestructionrateoccursinthemethanolsynthesisreactor<24.7<ce:hspsp="0.25"/>kW>,whiletheexergydestructionratesaresmallerinthecarboncapturestripper<23.5<ce:hspsp="0.25"/>kW>andabsorber<17.9<ce:hspsp="0.25"/>kW>.

[9]国外ProducersandConsumersAssociation>会议上,ICI和J.Stoncy指出"1977～1957年间80年代初,西方各国在第二次石油危机的影响下,致力于燃用甲醇的推广用。一些原先废弃的油田和工厂及拥有伴生气、尾气的油田和工厂积极筹划制造使用方便的液体燃料,其中比较理想的首推甲醇,它可作为"能量载体"贮输送,于是国外甲醇装置迅速向大型化发展。据美国著名的甲醇咨询公司—CroecoandAssociatesInc,统计1982年年底到1983年初世界新增大型甲醇装置的年产能力共达90万吨,扣除同期美国、西欧、日本、南朝鲜和XX关闭陈旧装置减少能力500万吨<其中美国占5%减少270万吨>,净增年产能力40万吨。然而时过不久,世界经济形势就发生了惊人的变化,油价连续下跌,汽油中掺烧甲醇的计划一时难以实现,以致1985年世界甲醇装置的利用率仅为75%。1986年初石油价格猛跌,汽油掺烧经济上更加不利,甲醇涨库,产量下降。西方主要甲醇出口国一加拿大率先封存了二套合计年产37.8万吨的甲醇装置。美国、西欧因自产成本高而转向置能力共计120万吨／年也先后关闭封存了自己的甲醇装置。世界醇业的发展因受政治、经济、能源政策和资源条件等影响,近年新增生产能力的全球地理分布值发生了值得注意的变化。去年成立的国际甲醇生产者和消费者协会<TheInernationalMethanol,工业发达国家如美国、西欧、日本等甲醇消费大国<地区>的甲醇生产能力比率已从82%下降到34%,从而加大、中东、马来西亚、缅甸、印度尼西亚、格林纳达等能源出口国家的比率则从1%上升到34%,东欧各国<包括苏联>的比率也已从17%上升到30%。这是当前世界能源、化工生产国际化的大趋势。[4]在过去的二十年中,世界各国和地区的甲醇生产能力和产量发生了很大的变化和转移。一些天然气储量丰富而本国消耗量小的国家先后建立了世界级规模的甲醇生产装置,并将甲醇产品出口到美国、西欧和日本等甲醇消耗量大的经济发达国家和地区的市场,导致这些国家和地区效益差的甲醇生产装置被淘汰。随着甲醇国际市场的竞争进一步变得激烈和全球经济一体化的进程,甲醇生产装置的转移趋势将继续存在。[7]三、本项目的特色或创新之处本设计所选的甲醇精馏装置具有高纯度、低能耗、低成本的优点。本设计的目的是在得到高纯度产品的前提下,根据不同精馏塔之间温差的利用,从而降低能耗,减少生产成本。从而减少废水排放,增设甲醇回收塔,进一步回收甲醇,降低废水中的甲醇含量。四、研究〔设计方案的可行性分析和已具备的研究〔设计条件设计方案的可行性分析1、通过收集资料和分析,已取得该工艺的相关参数。2、从能量利用的角度分析,本次工艺设计通过合理的优化实现能量的最优。3、目前小组成员对该工艺初步设计已经相当成熟。4、通过指导老师长期研究该方面的知识,为本设计的成功实施提供了全面的理论及技术指导。5、在经济上,甲醇生产中,根据产品的要求选择合理的工艺流程,能够满足生产和节省投资以及节能降耗。6、在工艺上,掌握操作要领,发挥工艺的优越性。对甲醇工艺作为系统的研究对于甲醇精馏系统的合理设计,通过改造设备和调整工艺来降