年產(chǎn)量50萬噸焦爐氣合成甲醇(已修改)

　

【正文】 內(nèi)蒙古科技大學年產(chǎn)量50萬噸焦爐氣合成甲醇的工藝初步設(shè)計 學院：化學與化工學院 團隊：ZHPL2 成員：張、李、黃、 劉、龐 摘要甲醇是一種應(yīng)用廣泛的基礎(chǔ)化工原料和優(yōu)良的清潔燃料，在世界基礎(chǔ)有機化工原料中。隨著我國工業(yè)化進程和城鎮(zhèn)化進程的推進，清潔能源受到國家扶持，對甲醇的需求將逐步增加，這對甲醇工業(yè)來說無疑是利好的。甲醇生產(chǎn)合成氣的制備可以用天然氣、煤、石腦油或重油等含碳物質(zhì)為原料。焦爐煤氣是煤經(jīng)過高溫干餾后副產(chǎn)物的可燃性氣體，主要成分為 H2和 CH4，除此之外還有 CO、CON2和少量 O2以及少部分的 C2以上不飽和烴。焦爐煤氣是煤經(jīng)過高溫干餾后副產(chǎn)的可燃性氣體，主要成分為 H2和 CH4，除此之外還有 CO、CON2和少量 O2以及少部分的 C2以上不飽和烴。目前已經(jīng)投入工業(yè)化使用的脫硫技術(shù)主要分為干法脫硫和濕法脫硫。甲醇合成塔主要由外筒、內(nèi)件和電加熱器三部分組成。內(nèi)件事由催化劑筐和換熱器兩部分組成。根據(jù)內(nèi)件的催化劑筐和換熱器的結(jié)構(gòu)形式不同，甲醇內(nèi)件分為若干類型。為了綜合利用資源，可以將焦爐煤氣作為合成甲醇、合成氨和制氫及制 LNG 的原料。為了滿足經(jīng)濟發(fā)展對甲醇的需求，開展了此50萬噸/年的甲醇項目。設(shè)計的主要內(nèi)容是進行工藝論證，物料衡算和熱量衡算等。本設(shè)計本著符合國情、技術(shù)先進和易得、經(jīng)濟、環(huán)保的原則，采用煤炭為原料，低壓下利用列管均溫合成塔合成甲醇；三塔精餾工藝精制甲醇。甲醇的生產(chǎn)廠內(nèi)可劃分為生產(chǎn)區(qū)、生產(chǎn)輔助區(qū)、儲罐區(qū)、行政區(qū)以及生活區(qū)。根據(jù)建筑物的朝向，主導(dǎo)風向的影響（常年主導(dǎo)風向西北風）， 焦爐煤氣制甲醇的生產(chǎn)過程中，有些環(huán)節(jié)會產(chǎn)生對環(huán)境的不利因素。我們需要不斷總結(jié)經(jīng)驗，在不改變合成甲醇工藝主線的前提下，對工藝中的一些設(shè)備、流程進行了改革，從而使工藝更完善，同時也減少了污染，以此實現(xiàn)提高產(chǎn)量和減少污染的目的。關(guān)鍵詞：焦爐氣；甲醇；物料衡算；熱衡算1 Abstract窗體頂端Methanol is a widely used basic chemical raw materials and fine clean fuel in the world, the basis of organic chemical raw materials. With the advance of industrialization and urbanization process in China, clean energy by the state support, the demand for methanol will gradually increase, which the methanol industry is undoubtedly favorable. Preparation of synthesis gas for methanol production can be natural gas, coal, naphtha or heavy oil as a raw material and other carbonaceous material.Coke oven gas is a byproduct of coal at high temperatures after the dry distillation of the bustible gas, mainly posed of H2 and CH4, in addition to CO, CO2, N2 and O2 as well as a small part of a small amount of C2 or more unsaturated hydrocarbons. Coke oven gas after the high temperature carbonization of coalproduced bustible gas, mainly posed of H2 and CH4, in addition to CO, CO2, N2 and O2 as well as a small part of a small amount of C2 or more unsaturated hydrocarbons. Has been put into industrial use of desulfurization desulfurization technology is mainly divided into dry and wet desulfurization. Methanol synthesis reactor is mainly posed of an outer tube, the inner member and the electric heater consists of three parts. Within a matter of two parts catalyst basket and a heat exchanger ponents. Depending on the form and structure of the catalyst basket within the heat exchanger elements, the inner parts of methanol is divided into several types. For prehensive utilization of resources, coke oven gas can be as synthetic methanol, ammonia and hydrogen production and manufacturing LNG feedstock.窗體頂端In order to meet the economic development needs of methanol, to carry out this 500,000 tons of methanol project / year. The main content of the design process is carried out feasibility studies, material balance and heat balance and so on. This design spirit of national conditions, advanced technology readily available, economical, environmentally friendly principle, the use of coal as raw material, the use of synthetic column tube uniform temperature methanol synthesis at low pressure。 three towers of refined methanol distillation process.Methanol production plant can be divided into the production area, production support areas, storage tank area, administrative and living areas. According toward the building, the dominant wind effects (perennial dominant wind northwest wind), the production of coke oven gas to methanol process, some aspects will have adverse environmental factors. We need to constantly sum up experience, in methanol synthesis process without changing the main premise of the process of some of the equipment, the reform processes, thereby making the process better, but also reduce the pollution, in order to achieve increase production and reduce pollution purpose.窗體頂端Keywords: coke oven gas。 methanol。 material balance。 thermal budget窗體底端目錄摘要 IAbstract II1項目的綜述 1 1 2 甲醇合成工藝技術(shù)方案的選擇 2 4 4 4 需求的增加和成本遞減原則 4 5 5 5 6 6 62 工藝流程設(shè)計 7 7 7 7 10 合成甲醇工藝的選擇 12 12 14 173 物料及熱量平衡計算書 26 264 車間設(shè)備布置設(shè)計 30III5主要污染及治理措施 33參考文獻 3811項目的綜述甲醇是一種應(yīng)用廣泛的基礎(chǔ)化工原料和優(yōu)良的清潔燃料，在世界基礎(chǔ)有機化工原料中。甲醇消費僅次于乙烯、丙烯和苯，是一種大眾有機化學品，由它可以加工成的有機化學品有100余種。甲醇作為有機化工原料主要用來生產(chǎn)甲醛、甲基叔丁基醚(MTBE)、醋酸、甲酸甲酯、氯甲烷、甲胺、硫酸二甲酯、丙烯酸甲酯和二甲醚等有機化工產(chǎn)品。目前，我國很多甲醇下游產(chǎn)品的需求已經(jīng)超過產(chǎn)品甲醇的生產(chǎn)增長速度。甲醇還是一種重要的有機溶劑，可以摻入汽油或者直接作為燃料，近年來隨著甲醇汽車、二甲醚汽車的推廣，甲醇已從單一的化工原料拓展為液體燃料，需求量成倍增長。從20世紀50年代起，天然氣逐步成為世界合成甲醇的主要原料，我國有較豐富的天然氣資源，但由于在天然氣的開采、運輸、輸配管網(wǎng)設(shè)施建設(shè)上成本較高，售價比國外天然氣價格高出好幾倍。特別是近幾年，國外天然氣價格不斷上調(diào)，給天然氣為原料的化工企業(yè)帶來了巨大壓力，在天然氣制甲醇工藝中，天然氣價格在甲醇成本中很大比重，可以說天然氣價格決定甲醇產(chǎn)品生產(chǎn)成本的高低。我國煤炭資源豐富，隨著國內(nèi)搗固煉焦工藝的不斷完善，推動了焦化工業(yè)的發(fā)展，由于搗固煉焦工藝使用的原料中氣、瘦、無煙煤比例增加，產(chǎn)生的焦爐煤氣比傳統(tǒng)的煉焦工藝產(chǎn)生的多，除鋼廠焦化廠生產(chǎn)的焦爐煤氣供鋼廠燒結(jié)、烤包等外，其它以生產(chǎn)商品焦炭為主的焦化廠副產(chǎn)的焦爐煤氣出路就為發(fā)展以焦爐煤氣為原料的甲醇裝置提供了絕好的機會。甲醇工業(yè)是基礎(chǔ)工業(yè)，同時也是能源密集型行業(yè)和耗水大戶，尤其是以煤為原料的企業(yè)，節(jié)能減排和環(huán)保治理壓力大，這是我國甲醇行業(yè)目前存在的主要問題。隨著優(yōu)質(zhì)化石資源儲量的減少和價格的上升，低品位資源的利用和替代資源的開發(fā)提上日程。烯烴，包括乙烯和丙烯，主要的原料是石油，但是隨著甲醇制烯烴技術(shù)的發(fā)展，甲醇應(yīng)用慢慢擴展到石油補充領(lǐng)域。甲醇燃料、甲縮醛和二甲醚等是新型的清潔能源，它們的快速發(fā)展帶動著甲醇工業(yè)的發(fā)展，隨著我國工業(yè)化進程和城鎮(zhèn)化進程的推進，清潔能源受到國家扶持，對甲醇的需求將逐步增加，這對甲醇工業(yè)來說無疑是利好的。焦爐氣制取甲醇生產(chǎn)方式，其產(chǎn)量主要受焦爐氣供應(yīng)量限制，分析本項目的焦爐氣供應(yīng)，甲醇最大年產(chǎn)可達到60萬噸左右，但最大產(chǎn)量的焦爐氣供應(yīng)不穩(wěn)定，不能保證按計劃生產(chǎn)。當前雖然能源供應(yīng)較緊張，但能源市場的競爭更激烈，如不能保證甲醇生產(chǎn)按計劃進行，則有可能導(dǎo)致違約等現(xiàn)象發(fā)生。考慮焦爐氣供應(yīng)情況應(yīng)設(shè)計年產(chǎn)50萬噸，保證能按計劃順利生產(chǎn)。同時年產(chǎn)50萬噸對資金要求較為寬松，企業(yè)可以將更多的精力投入到生產(chǎn)管理和銷售渠道建設(shè)等當中，更容易增加產(chǎn)品競爭力。根據(jù)當前宏觀環(huán)境、能源情況,以及甲醇市場發(fā)展情況及市場結(jié)構(gòu)。綜合考慮企業(yè)資金，公司發(fā)展戰(zhàn)略，以及國家及行業(yè)政策等，本項目設(shè)計規(guī)模為年產(chǎn)50萬噸。 甲醇合成工藝技術(shù)方案的選擇 甲醇生產(chǎn)合成氣的制備可以用天然氣、煤、石腦油或重油等含碳物質(zhì)為原料。在甲醇合成中以天然氣為原料氣制備合成氣合成甲醇的產(chǎn)量己占世界甲醇生產(chǎn)總能力的80%以上。所以天然氣成為國際上制取甲醇合成氣的主要原料。通過對甲烷采取蒸汽轉(zhuǎn)化等方法制取甲醇合成氣，并且設(shè)備都趨于大型化。我國甲醇生產(chǎn)的主要原料則以煤或焦碳為主，用蒸汽與氧氣(或空氣、富氧空氣)對煤、焦炭進行熱加工稱為固體燃料氣化，所得原料氣為水煤氣，主要成分氫與一氧化碳的含量達85%以上，以此生產(chǎn)合成氣合成甲醇。 表11焦爐氣的組成此外還含有苯、萘、焦油等雜質(zhì)，其總量0. 10 % 表12轉(zhuǎn)爐氣成分 表13高爐氣組成根據(jù)焦爐氣中的主要成分:H2含量為58. 5%, CO含量6. 8%；%，CO2含量19. 8%的組成特點，CO2含量2. 7%。綜合利用焦爐氣中的H2和轉(zhuǎn)爐氣中的CO、CO2，配比生成H/C比滿足甲醇合成要求的原料氣后可以合成高附加值的化工產(chǎn)品——甲醇。利用焦爐氣作為生產(chǎn)碳一合成氣的原料，技術(shù)是成熟的，特別是用于合成氨原料氣的制造上。綜合國內(nèi)外以焦爐氣為原料制取合成氣的方法，基本上可分為轉(zhuǎn)化法和分離法。(1)