20萬噸甲醇課程設(shè)計

1、<p><b>　　化工設(shè)計課程設(shè)計</b></p><p>　　題 目： 年產(chǎn)10.3萬噸甲醇工藝設(shè)計 </p><p>　　院 系： 化 學(xué) 工 程 學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 化 學(xué) 工 程 與 工 藝 </p><p>

2、;　　班 級： 化 工 0901 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　論文提交日期： 2012 年 11 月 30 日</p>

3、;<p><b>　　課程設(shè)計論文任務(wù)書</b></p><p>　　院(系)：化學(xué)工程學(xué)院專業(yè)：化學(xué)工程與工藝班級：化工0901班 </p><p>　　課程設(shè)計題目: 年產(chǎn)10.3萬噸甲醇工藝設(shè)計</p><p>　　課程設(shè)計內(nèi)容: ①工藝設(shè)計</p><p><b>　?、谖锬芎馑?/p>

4、</b></p><p><b>　?、墼O(shè)備計算</b></p><p><b>　?、芄に嚄l件</b></p><p><b>　?、菰舷?lt;/b></p><p><b>　?、奕龔U排放</b></p><p>&

5、lt;b>　?、咴O(shè)備一覽</b></p><p><b>　?、嗥搅⒚娌贾?lt;/b></p><p>　　組員名單：換熱器計算：</p><p><b>　　能耗計算：</b></p><p><b>　　平立面布置圖：</b></p><p

6、><b>　　說明書排版：</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、設(shè)計說明書4</b></p><p>　　二、工藝流程設(shè)計9</p><p>　　三.物料能量恒算9</p><p><b&g

7、t;　　四.設(shè)備計算11</b></p><p><b>　　五.工藝條件15</b></p><p><b>　　六.原料消耗15</b></p><p><b>　　七.三廢排放16</b></p><p>　　八.設(shè)備一覽表17</p>

8、<p>　　九.平立面布置18</p><p><b>　　致謝19</b></p><p><b>　　參考文獻20</b></p><p><b>　　一、設(shè)計說明書</b></p><p>　　甲醇系結(jié)構(gòu)最為簡單的飽和一元醇，化學(xué)式CH3OH。又稱“木醇

9、”或“木精”。是無色有酒精氣味易揮發(fā)的液體。有毒，誤飲5～10毫升能雙目失明，大量飲用會導(dǎo)致死亡。用于制造甲醛和農(nóng)藥等，并用作有機物的萃取劑和酒精的變性劑等。通常由一氧化碳與氫氣反應(yīng)制得。</p><p><b>　　甲醇的意義</b></p><p>　　1、甲醇是最基本的有機化工原料，自身產(chǎn)業(yè)鏈長，涉及化工、建材、能源、醫(yī)藥、農(nóng)藥等眾多行業(yè)，在國民經(jīng)濟中具有重要地

10、位。</p><p>　　2、甲醇在傳統(tǒng)化工領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，是甲醛、二甲醚、醋酸、MTBE、DMF、氯甲烷、甲胺等一系列化工產(chǎn)品的上游原料，在化工領(lǐng)域具有重要的基礎(chǔ)性地位。據(jù)統(tǒng)計，以甲醇為原料的一次加工產(chǎn)品已有近30種，以甲醇為原料進行深加工的產(chǎn)品可達上百種。</p><p>　　3、甲醇在新興替代能源領(lǐng)域，大有作為。為保障我國能源安全，國家大力推動可替代能源發(fā)展，作為甲醇深加工產(chǎn)品的二甲醚

11、、甲醇燃料（單獨使用或與汽油柴油摻混）等，均具有良好的傳統(tǒng)能源替代性和可操作性。</p><p>　　當前，《車用燃料甲醇》、《車用甲醇汽油（M85）》、《城鎮(zhèn)燃氣用二甲醚》等一系列國家標準的頒布實施，使得甲醇作為替代能源原料具有政策依據(jù)，發(fā)展前景廣闊。目前全國已有山西、上海、浙江、新疆、陜西、四川、甘肅、內(nèi)蒙古等省區(qū)在進行甲醇燃料試點及推廣工作。</p><p>　　4、以甲醇為原料生產(chǎn)

12、低碳烯烴，對于我國乙烯工業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展具有重要意義。甲醇制烯烴的MTO工藝和甲醇制丙烯的MTP工藝，是重要的C1化工技術(shù)，也是以煤替代石油生產(chǎn)乙烯、丙烯等產(chǎn)品的核心技術(shù)。隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展及對低碳烯烴需求的日益增長，作為乙烯生產(chǎn)原料的石腦油、輕柴油等原料資源，面臨著越來越嚴重的短缺局面，已成為制約我國乙烯工業(yè)發(fā)展的主要瓶頸之一，同時國際油價的節(jié)節(jié)攀升也使得MTO/MTP項目的經(jīng)濟性更具競爭力。因此，甲醇制低碳烯烴（MTO/MTP）

13、項目已經(jīng)成為眾多煤化工項目產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán)。</p><p><b>　　甲醇的性質(zhì)</b></p><p>　　表1-1 甲醇的性質(zhì)</p><p>　　1.3 甲醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.世界生產(chǎn)集中在天然氣產(chǎn)地</p><p>　　2005年，世界甲醇產(chǎn)能為4860萬

14、t/a，產(chǎn)量為3600萬t。世界甲醇生產(chǎn)主要集中在天然氣資源比較豐富的地區(qū)，如特立尼達、美國、加拿大、智利、新西蘭、沙特和俄羅斯。世界最大的甲醇生產(chǎn)企業(yè)是加拿大的Methanex和日本的三菱瓦斯，2005年這兩家公司的甲醇產(chǎn)能分別為785萬t/a（在全球擁有11套生產(chǎn)裝置）和373萬t/a（在全球擁有5套生產(chǎn)裝置），分別占世界總產(chǎn)能的16.15%和7.67%。世界主要甲醇生產(chǎn)企業(yè)都是將甲醇作為商品銷售，自用量很少。同時大型甲醇生產(chǎn)企業(yè)都

15、擁有自己的遠洋運輸船隊和儲運設(shè)施，以便將生產(chǎn)的甲醇運往世界各地銷售。</p><p>　　2000～2005年，世界甲醇產(chǎn)量年均增長3.5%左右，增長速度較快的地區(qū)是中東和南美地區(qū)，上述地區(qū)將成為世界甲醇的重要生產(chǎn)基地。由于美國國內(nèi)天然氣價格較高，加之對MTBE產(chǎn)品使用的限制，美國甲醇生產(chǎn)大幅下降，產(chǎn)量從2002年的360萬t下降到2005年的120萬t。</p><p>　　表1-2

16、 2005年世界甲醇生產(chǎn)分布統(tǒng)計 萬t/a</p><p>　　2.生產(chǎn)基地產(chǎn)品以出口為主</p><p>　　2005年，世界甲醇消費量約為3560萬t，其中甲醛是最大的消費領(lǐng)域，約占總消費量的36%，其次是MTBE和醋酸，分別占24%和12%。世界甲醇消費的主要地區(qū)是亞太、北美和西歐地區(qū)，消費比例分別為34.81%、27.41和19.96%。</p><p>

17、　　由于中東和南美地區(qū)本地甲醇市場容量有限，大部分產(chǎn)品出口到世界其他市場，該地區(qū)是世界甲醇主要出口地區(qū)。而美國、西歐和東南亞是主要甲醇進口國和地區(qū)。2005年世界甲醇消費分布和消費構(gòu)成分別見表1-3和表1-4。</p><p>　　表 1-3 2005年世界甲醇消費分布統(tǒng)計 萬t</p><p>　　表 1-4 2005年世界甲醇消費構(gòu)成 萬t</p><p

18、>　　3.全球市場供大于求</p><p>　　預(yù)計2005～2010年世界甲醇需求量的年均增長速度為2.46%，到2010年，世界甲醇需求量將達到4020萬t；2010～2015年的年均增長速度為4.63%，2015年將達到5040萬t。甲醇制烯烴（MTO/MTP）和二甲醚（DME）將是未來驅(qū)動甲醇市場需求增長的主要動力，而我國將是甲醇需求的重點地區(qū)。</p><p>　　預(yù)計到2

19、010年，世界甲醇生產(chǎn)能力將達到6400萬t/a，2015年達到7200萬t/a，供應(yīng)能力大于市場需求，競爭將會加劇，一些不具競爭力的小裝置怖原料價格較高地區(qū)的甲醇裝置將關(guān)閉。根據(jù)未來甲醇裝置建設(shè)趨勢，世界甲醇的生產(chǎn)中心正在向南美、沙特、伊朗和我國轉(zhuǎn)移；同時這些國家和地區(qū)甲醇產(chǎn)品的目標市場主要是針對亞太地區(qū)和我國。2005～2010年世界甲醇供求分析見表1-5。</p><p>　　表 1-5 世界甲醇供需

20、情況統(tǒng)計及預(yù)測 萬t</p><p>　　4.國內(nèi)生產(chǎn)快速發(fā)展</p><p>　　2005年我國甲醇總產(chǎn)能約為650萬t/a，產(chǎn)量為535.64萬t，裝置開工率為82.41%。目前，國內(nèi)最大的甲醇單套裝置規(guī)模為40萬t/a，主要的生產(chǎn)企業(yè)有榆林天然氣化工公司、四川維尼綸廠、上海焦化有限公司、藍天集團光山化工公司、大慶油田化工公司和內(nèi)蒙古蘇里格化工公司等，生產(chǎn)規(guī)模一般在18萬～40萬t/a

21、。中海油海南60萬t/a裝置和日本三菱瓦斯在重慶建設(shè)的85萬t/a裝置是我國目前在建的最大甲醇裝置。</p><p>　　我國甲醇生產(chǎn)主要集中在華南、華東和華北地區(qū)，所占比例分別為27.11%、23.79%和16.63%，其中主要生產(chǎn)省份有河南、陜西、山東、上海、河北、重慶和安徽。隨著新建甲醇項目投產(chǎn)，西部地區(qū)甲醇生產(chǎn)比重將大幅度提高，而華東和華南地區(qū)甲醇生產(chǎn)比重將會大幅度下降。</p><p

22、>　　2000～2005年，隨著我國甲醇市場需求增長速度加快，甲醇生產(chǎn)也進入快速發(fā)展期，產(chǎn)能和產(chǎn)量的年均增長速度分別達到13.29%和21.94%。</p><p>　　5.市場處于快速增長期</p><p>　　2005年，我國甲醇表觀消費量為666.22萬t，同比增長16.23%，其中進口136.03萬t，占20.42%。由于近幾年國內(nèi)甲醇生產(chǎn)增速較快，市場滿足率提高。1995～

23、2005年期間，甲醇消費量的年均增長速度為15.11%，我國甲醇市場尚處于快速成長過程。</p><p>　　我國甲醇消費結(jié)構(gòu)與國外類似，最大消費領(lǐng)域是甲醛生產(chǎn)，消費比例約為40%；其次是MTBE和醋酸，所占比例分別為6%和7%。近年來甲醇燃料方面的消費量發(fā)展較快，盡管國家尚未出臺相關(guān)政策法規(guī)和標準，但甲醇燃料消費已經(jīng)成為驅(qū)動甲醇需求的主要動力之一。</p><p><b>　　

24、6.消費區(qū)域集中</b></p><p>　　目前我國甲醇消費的主要地區(qū)是華東和華南地區(qū)，上述地區(qū)也是我國甲醛、MTBE、丙烯酸酯和醋酸等下游產(chǎn)品生產(chǎn)的集中地。對于甲醇燃料，消費地區(qū)主要集中在山西、河南等地。2005年，我國甲醇進口總量中，江蘇省進口比例占62.28%，廣東省所占比例為28.28%，福建省比例為4.11%，浙江省比例為3.34%。所有進口基本上全部集中在華東和華南地區(qū)，進口結(jié)構(gòu)也在一.

25、定程度上反映了我國甲醇消費的地區(qū)分布。</p><p><b>　　二、工藝流程設(shè)計</b></p><p><b>　　三.物料能量恒算</b></p><p>　　主要物流物能衡算結(jié)果表A</p><p>　　主要物流物能衡算結(jié)果表B</p><p>　　主要物流物能衡算

26、結(jié)果表C</p><p><b>　　四.設(shè)備計算</b></p><p>　　圖4-1 原料與產(chǎn)品換熱器熱力學(xué)結(jié)果一</p><p>　　圖4-2 原料與產(chǎn)品換熱器熱力學(xué)結(jié)果二</p><p>　　幾何尺寸結(jié)果見圖4－3、4－4、4－5、4－6。</p><p>　　圖4-3

27、幾何尺寸計算結(jié)果一</p><p>　　圖4-4 幾何尺寸計算結(jié)果二</p><p>　　圖4-5 幾何尺寸計算結(jié)果表三</p><p>　　圖4-6 幾何尺寸計算結(jié)果四</p><p>　　根據(jù)以上計算結(jié)果可以選擇換熱器如下表。</p><p><b>　　換熱器設(shè)計一覽表1</b&

28、gt;</p><p><b>　　換熱器設(shè)計一覽表2</b></p><p><b>　　換熱器設(shè)計一覽表3</b></p><p><b>　　五.工藝條件</b></p><p>　　原料氣組成(mol%)</p><p><b>　　反

29、應(yīng)轉(zhuǎn)化率</b></p><p><b>　　反應(yīng)條件</b></p><p><b>　　六.原料消耗</b></p><p><b>　　原料消耗表</b></p><p><b>　　七.三廢排放</b></p><p

30、><b>　　廢氣含量表</b></p><p><b>　　廢液含量表</b></p><p><b>　　八.設(shè)備一覽表</b></p><p>　　表 8-1 ASPEN PLUS 模擬主要設(shè)備設(shè)計參數(shù)一覽表</p><p><b>　　九.平立面布

31、置</b></p><p><b>　　見附圖</b></p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　通過畢業(yè)設(shè)計，不僅使我把大學(xué)期間所學(xué)得知識融會貫通在一起，而且把以前看似不相關(guān)的課程緊密的聯(lián)系起來，我真正體會到了學(xué)以致用、理論與實踐相結(jié)合的意義。</p><p>　　

32、本次設(shè)計的順利完成離不開xx老師的悉心指導(dǎo)，他學(xué)識淵博、態(tài)度平易近人，精辟的學(xué)術(shù)觀點和寬廣的學(xué)術(shù)視野使我受益匪淺，認真仔細的幫助我解決設(shè)計過程中遇到的各種問題的同時還用精益求精，一絲不茍地治學(xué)態(tài)度影響著我，使我的專業(yè)知識得到了進一步的提高，在此，向xx老師表示誠摯的感謝和崇高的敬意。除此之外，我還要感謝同組同學(xué)的關(guān)心與幫助，是大家的同心協(xié)力和對待設(shè)計一絲不茍的精神使我能夠順利的完成本次設(shè)計。</p><p>　　

33、由于本人知識量有限，設(shè)計難免有不足之處，望各位老師給予批評指正。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 天然氣化工工藝學(xué)/魏順安主編.—北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.1</p><p>　　[2] 化工過程設(shè)計數(shù)值模擬及軟件/屈一新主編.—北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.5</p><p

34、>　　[3] 化工設(shè)備設(shè)計/潘國昌，郭慶豐編著.—北京：清華大學(xué)出版社，1996 化工原理課程</p><p><b>　　設(shè)計教材</b></p><p>　　[4] 化工原理.上下冊/夏清，陳常貴主編.—天津：天津大學(xué)出版社，2005.1（2009.1 重</p><p><b>　　印）</b></p&g

35、t;<p>　　[5] 換熱器設(shè)計手冊/錢頌文主編.—北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.8</p><p>　　[6] 化工設(shè)備與管道/甲醇合成塔的設(shè)計/韓濤，聶杰，安豐華，于艷芬.—遼寧，第46</p><p>　　卷第1 期，2009.2</p><p>　　[7] 化工設(shè)備機械基礎(chǔ)/趙軍，張有忱，段成紅編.—2 版，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

36、7</p><p>　　[8] 分離過程/劉家祺主編，—1 版，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.4</p><p>　　[9] 化學(xué)工藝學(xué)/米鎮(zhèn)濤主編，—2 版，—北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.3</p><p>　　[10] 化工設(shè)備設(shè)計全書/編輯委員會，路秀林，王者相等編著，塔設(shè)備[M]，—北京：化</p><p>　　學(xué)工業(yè)出版社，2

37、004</p><p>　　[11] 匡國柱，史啟才主編，化工單元過程及設(shè)計手冊[M]，—北京：化學(xué)工業(yè)出版社，</p><p><b>　　2002</b></p><p>　　[12] 甲醇?氨和新能源經(jīng)濟/馮向法編著，—北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.4</p><p>　　[13] 甲醇工藝學(xué)/謝克星，房鼎業(yè)主編

38、，—北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.6</p><p>　　[14] 化學(xué)反應(yīng)工程/郭鍇，唐小恒，周緒美編，—2 版，—北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.12</p><p>　　[15] 化工工藝設(shè)計手冊.下冊/中國石化集團上海工程有限公司編.—3 版，—北京：化學(xué)</p><p>　　工業(yè)出版社，2003.7</p><p>　　[16 ]