学士学位论文--年产6万吨甲醇工艺设计合成工段.doc

引言本文的设计的课题是年产量为五万吨甲醇工艺的合成工段，针对课题进行设计，计算，设备选型，CAD出图等过程的研究。甲醇是极为重要的有机化工原料，在化工、医药、轻工、纺织及运输等行业都有广泛的应用，其衍生物产品发展前景广阔。总体上说，世界甲醇工业从90年代开始经历了1991-1998的供需平衡，1998-1999的供大于求，从2000年初至今的供求基本平衡三个基本阶段。我国的甲醇工业经过十几年的发展，生产能力也得到了很大提高。本文是采用AspenPlus软件对甲醇工艺进行模拟和探究，首先从甲醇的用途和甲醇的市场入手阐明甲醇的重要性。本文介绍了甲醇工业的发展历程。针对目前甲醇的生产已经非常成熟的情况和国内外甲醇生产工艺的分析，本设计采用低压鲁奇法进行甲醇合成，采用国内广泛使用的C301型铜基催化剂，精馏部分采用三塔流程，一个预精馏塔和两个主精馏塔。根据现实情况和地理环境对厂址进行选择，最终定为大连石油化工厂附近。文中介绍了甲醇工艺模拟参数的选取方法，及其如何运用灵敏度分析主要设备，确定最佳的操作条件。运用AspenPlus对整个工艺进行了完整的模拟并针对每个设备进行了分别的设备计算。根据国标150，国标151和AspenPlus的设备计算结果对压力容器，换热器等设备进行了选型。在计算换热器的过程中，分别根据管壳式换热器标准JB/4714，JB/4715，JB/4716对每个换热器进行了确定。根据国家安全标准，对非工艺条件中的环境，安全，贮存，运输方面进行了确定。本文还运用CAD软件，绘制带控制点的甲醇工艺流程图，根据设备计算和设备的选型结果，根据厂址的选择环境，对工厂主要设备进行了平立面布置图的绘制。换热器针对的是换热器E301，它采用的是管壳式换热器,严格意义上讲是一个浮头式换热器,原因是物料前后温差较大,所以选取浮头式换热器。它的主要作用就是运用物料与产品间的换热来达到冷却和加热的作用。模拟时应先用简捷法模型设定一个传热系数，确定热物流的出口温度，模拟得到换热面积。然后查阅国标，对换热器进行选型，应用严格法进行模拟，得到总传热系数和实际的换热面积，再加以校核，确定最后的换热器的型号。塔设备针对加压精馏塔，它采用F1型重阀型浮阀塔，起初先通过简捷法进行Aspen模拟，进而确定分离要求，通过分离要求来确定大致的塔板数，进行严格法的Aspen模拟，通过灵敏度分析选取合适的摩尔回流比、塔板数以及进料位置，最后进行塔设备的计算。全文最后根据对整个设计过程的制作，最终得出了设计结果，制作了设备一览表，设计结论等一系列总结性的结论。文献综述甲醇性质简介物理性质甲醇是最简单的饱和一元醇，俗称“木精”、“木醇”，其分子式为CH3OH，分子量为32.04。常温常压下，纯甲醇是无色透明、易燃、极易挥发且略带醇香味、刺激性气味的有毒液体。甲醇能和水以任意比互溶，但不形成共沸物，能和多数常用的有机溶剂(乙醇、乙醚、丙酮、苯等)混溶，并形成恒沸点混合物。甲醇能和一些盐如CaCl2、MgCl2等形成结晶化合物，称为结晶醇，如CaCl2?CH3OH、MgCl2?6CH3OH，和盐的结晶水合物类似。甲醇能溶解多种树脂，但不能与脂肪烃类化合物互溶。甲醇水溶液的密度随甲醇浓度和温度的增加而减小；甲醇水溶液的沸点随液相中甲醇浓度的增加而降低。甲醇蒸汽和空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起爆炸。甲醇燃烧时无烟，其燃烧时显蓝色火焰。与氧化剂接触发生化学反应或引起燃烧。在火场中，受热的容器有爆炸危险，其蒸汽比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引起回燃，属危险性类别；试剂甲醇常密封保存在棕色瓶中置于较冷处。甲醇有很强的毒性，口服5～10ml可以引起严重中毒，10ml以上造成失明，30ml以上可致人死亡。甲醇属神经和血液毒物，它可以通过消化道、呼吸道和皮肤等途径进入人体，对中枢神经系统有麻醉作用；对视神经和视网膜有特殊选择作用，引起病变；可导致代谢性酸中毒，故空气中甲醇蒸汽的最高允许浓度为操作区5mg/m3，居民区0.5mg/m3。甲醇在常温下无腐蚀性，但对于铅、铝例外。表1甲醇物性参数表项目单位数值项目单位数值沸点（1.013×105Pa）℃64.5～64.7凝固点℃-97～-97.8临界压力MPa7.95临界温度℃240爆炸上限%36.5爆炸下限%6最小点火能量MJ0.216相对分子量132.04表2甲醇饱和蒸汽温度与压力平衡表(1mmHg=133.322Pa)温度℃蒸汽压mmHg温度℃蒸汽压mmHg温度℃蒸汽压mmHg-67.40.10220961306242-60.40.212301601408071-54.50.37840260.515010336-48.10.7025040616013027-44.40.9826062517016292-44