the synthesis process design
of 220kta methanol
摘要 i
abstract ii
引言 1
第1章綜述 2
1.1甲醇的性質 2
1.1.1物理性質 2
1.1.2化學性質 3
1.1.3甲醇的毒性 4
1.2甲醇的用途 4
1.3生產甲醇的原料 5
1.4甲醇產業在中國的前景 6
1.5甲醇生產工藝的發展 6
1.6 甲醇生產相關技術的展望 7
第2章甲醇的合成工藝確定 8
2.1甲醇合成的方法 8
2.2甲醇合成反應的主要原理 8
2.3甲醇的工藝流程 9
2.4甲醇合成塔的選擇 11
第3章工藝計算 14
3.1 甲醇生產的物料平衡計算 14
3.2 熱量衡算 20
3.2.1 合成塔的熱平衡計算 20
3.2.2 甲醇水冷器的熱量計算 23
第4章甲醇合成塔的設計計算 26
4.1已知條件 26
4.2傳熱面積的確定 26
4.3催化劑用量的確定 26
4.4傳熱管數的確定 26
4.5管子排列方式，管間距的確定 27
4.6殼體直徑的確定 27
4.7合成塔殼體厚度的確定 27
4.9封頭與殼體的連線形式 28
4.10反應管與管板的連線結構設計 28
4.11管法蘭的選用 28
4.12管子拉脫力的計算 28
4.13折流板的確定 29
4.14管板的確定 30
4.15容器的開孔補強 30
4.16支座的確定 30
4.17人孔的確定 30
結論 32
致謝 33
參考文獻 34
附錄 36
摘要：甲醇是一種長久使用的傳統化工產品，同時也是一種符合現代「清潔工藝」要求的環保型化工原料，受到了國內外化工界的廣泛重視。設計選用煤為原料生產甲醇，其生產工序主要包括：
燃料的氣化，氣體的脫硫，變換，甲醇合成與精餾制得精甲醇。本設計主要是進行甲醇的合成工藝設計。結合國內外的實際情況，選擇了低壓lurgi合成工藝，所得的甲醇純度為93.
01%。
abstract: as the traditional chemical products , methanol used for a long time, at the same time, it meet the requirements of the modern "clean technology" ,it is a kind of environmental friendly chemical raw materials and . the coal is choosed as raw material to produce methanol, the main production processes include:
fuel gasification, gas desulfurization, conversion, methanol synthesis and methanol distillation system. the methanol synthesis process is mainly for designed. combined with the actual situation at synthesis process is choosed, and the purity of methanol was 93.
01%.
the balance to the whole process and equipment is designed. through the material determine shell diameter 2600 millimetre , thickness is 46 millimetre, synthetic tower =3.144× as=3.
14×d×sn=3.14×2646×46=382188.24 mm2
已知 tt＞ts，pt＞ps
tt、ts分別為管壁溫度和殼壁溫度；pt為管程壓力5.14mpa；ps為殼程壓力 4.1mpa，所以可知qt與qp的作用力同向，則合拉力q=1.
11＜[q]，因此，拉脫力在許用範圍內。其中[q]表示管段不捲邊管板孔開槽脹接，其值為4.0mpa。
折流板的常用型式有弓形、圓盤-圓環形、帶扇形切口形，弓形用的較普遍，這種型式使流體隻經折流板切去的圓缺部分而垂直流過管束，流動中死區較少。
折流板高度
折流板間距取1500mm，由管子的長度可知，折流板個數為6。查表，得折流板最小厚度為22mm，材料為q235-a鋼；
拉桿取標準ф12，共12根，材料鋼；
定距管取ф25×2.5。
管板直徑應與殼體相同，即為2600mm，厚度為50mm，材料為16mnr， 採用不兼作法蘭的管板，管板通常焊接在筒體和封頭之間。
在塔的殼體和封頭上開孔安裝接管後，在孔邊附近的區域性地區，應力會達到很大的數值，因此需要補強，常用的結構是在開孔外邊焊上一塊與殼體材料和厚度都相同的板，及46mm厚的13mnnimonbr鋼板。
立式容器的支座主要有耳式支座，支撐式支座，裙式支座。
結合塔的物料和流向，以及塔的公稱直徑，選用耳式支座，它廣泛應用於反應釜及立式換熱器等直立裝置中。支座採用b型5號耳式支座，高度為320mm，地腳螺栓公稱直徑為m24，支座數量為4個。
為了方便安裝、維修人員進入合成塔內進行催化劑的裝填、檢查裝置和安裝與拆卸裝置的內部構件，需設定人孔。當裝置內徑di≥1000mm時，至少開設乙個人孔，此處取公稱直徑為dn=400mm的圓形人孔。
由以上計算和設計可得下列總表：
表4.2 合成塔設計彙總表 結論
本次設計調研了國內外製取甲醇的生產現狀及發展趨勢，介紹了國內外制甲醇的生產方法，並進行對比、分析。本設計選用煤為原料生產甲醇，其生產工序主要包括：燃料的氣化，氣體的脫硫，變換，甲醇合成與精餾制得精甲醇。
本設計主要做的是低壓法生產22萬噸甲醇，對壓縮六段出來的半水煤氣進入甲醇合成工段的設計計算。工藝流程主要是：管程走反應氣，殼程走4mpa的沸騰水。
經過淨化的原料氣，經預熱加壓，於5 mpa、220 ℃下，從上到下進入lurgi反應器，在銅基催化劑的作用下發生反應，出口溫度為250 ℃左右，甲醇為7%左右。
此工藝的特點：反應能在接近最佳溫度曲線條件下進行，床層阻力小，需要消耗的動力低，合成反應的反應熱利用率高，操作控制方便，技術易得，裝置投資較低等。
其中工藝計算包括：甲醇合成工藝的物料衡算、熱量衡算和甲醇合成塔的工藝計算和選型。主要設計結果有以下幾個方面：
設計中對整個流程進行了物料衡算，生產22萬ta的甲醇，即21378.20nm3,
[14]侯瑞生.甲醇及其生產方式[j].科技情報開發與經濟,2023年21期
[15]陳德祥，陳秀等編.煤化工工藝學[m].北京：煤炭工業出版社，1998.
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