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摘 要

本设计用中低压法焦炉煤气制甲醇,通过模拟软件对甲醇工艺流程进行模拟,绘制工艺流程图，并对合成甲醇过程中的污染物进行整理分析，找出净化方法,对实际生产过程起到指导作用,同时可以为后续新流程新工艺的设计提供参考。

结果表明，所建立的模拟过程可以很好的反应实际生产过程,在甲醇合成模拟的过程中,设定回流比为0.68，理论塔板数为35，进料塔板第21块，利用灵敏度分析工具,对各主要参数（进料流量、入塔气温度、反应压力、出口温度等）对合成过程的影响进行了分析。

关键词：甲醇,工艺流程,模拟与设计

Abstract：This design with the method of low pressure system of coke oven gas of methanol, through the simulation software for simulating methanol process flow, and draw the process flow diagram, provide a reference for small and medium-sized methanol synthesis unit process design, the operation of the methanol synthesis system was optimized, and the synthetic analysis of the pollutants in the process of methanol to find out the purification method, play a guiding role for the actual production process, at the same time can provide a reference for the design of the subsequent new process and new technology.

The results show that the simulation process can well reflect the actual production process. In the methanol synthesis simulation process, the influence of the main parameters (feed flow rate, inlet temperature, reaction pressure, outlet temperature, etc.) on the synthesis process is analyzed by using the sensitivity analysis tool.

Keywords：methanol, process flow, simulation and design

目 录

1 前言 6

1.1 甲醇的国内外发展简况及甲醇的用途 6

1.1.1 世界甲醇生产消费情况 6

1.1.2 我国甲醇生产的发展 7

1.1.3 甲醇的用途 7

2 文献综述 8

2.1 甲醇合成工艺 8

2.2 甲醇合成的生产原理及影响因素 8

2.2.1 合成系统中的反应 9

2.2. 2 甲醇合成反应的化学平衡 9

2.2.3 甲醇合成生产的制约因素 9

3 设计过程 9

3.1 合成方案的选择 9

3.1.1 甲醇合成原料的选择 9

3.1.2 反应合成方法的选择 10

3.2 甲醇合成模拟工艺流程的建立 10

3.2.1 工艺流程图 10

3.3 基于模拟软件对甲醇合成过程的模拟分析 10

3.3.1 进料组分 11

3.3.2 模拟软件由进料组分得出的数据分析 12

3.3.3 物料衡算与能量衡算 20

4 环境保护 20

4.1 主要污染物、污染源分析以及处理 20

4.1.1 废气处理 21

4.1.2 废水处理 21

4.1.3 废渣处理 21

4.1.4 噪音处理 22

5 结论 23

参考文献 24

致谢 25

附录A 26

1 前言

1.1 甲醇的国内外发展简况及甲醇的用途

甲醇作为极其重要的有机化工原料,在国民经济中占有重要地位。长期以来,甲醇都是被作为农药,医药,染料等行业的工业原料,但随着科技的进步与发展,甲醇将被应用于越来越多的领域。

1.1.1 世界甲醇生产消费情况

表1 近年世界甲醇平均生产消费情况^[1]

1.1.2 我国甲醇生产的发展

2018年,国内甲醇名义产能近7512万吨,产量4313万吨,净进口878万吨。近几年,产能增速放缓至10%以下,行业开工率因种种原因维持低位,而进口量因沿海地区需求旺盛大幅增,需求整体增速维持在10%以上。

表2 制甲醇方法的情况^[2]

1.1.3 甲醇的用途

由甲醇出发合成乙二醇、乙醛、乙醇等工艺正在日益受到重视。甲醇作为重要原料在敌百虫、甲基对硫磷、多菌灵等农药生产中,在医药、染料、塑料、合成纤维等工业中有着重要的地位,甲醇还可经生物发酵生成甲醇蛋白,用作饲料添加剂。

甲醇不仅是重要的化工原料,而且还是性能优良的能源和车用燃料。它可直接用作汽车燃料,也可与汽油渗合使用,它可直接用于发电站或柴油机,或经ZSM—5分于筛催化剂转化为汽油,它可与异丁烯反应生成甲基叔丁基醚,用作汽油添加剂。

2 文献综述

2.1 甲醇合成工艺

现阶段国内外在生产甲醇的时候,在产量较大时所使用的主要方法有以下几种^[3]：

图1 甲醇合成流程的四种方法

2.2 甲醇合成的生产原理及影响因素

根据各项指标综合考虑,选择的甲醇的合成反应是基于多项铜基催化剂上进行的复杂的、可逆的化学反应。

2.2.1 合成系统中的反应

甲醇合成反应的主反应有3个：

(1)

(2)

(3)

其中,(1)(3)为独立反应,在进行化学平衡时,只用思考其中两个反应。

2.2. 2 甲醇合成反应的化学平衡

通常我们认为在恒压环境,理想气体状态方程的平衡常数K_i与温度的关系,可用Van Hoff方程表示^[4-6]：

(4)

2.2.3 甲醇合成生产的制约因素

在甲醇合成塔中大约有1/3的气体起反应,不参加反应的气体使原料气的浓度得到稀释,合成原料气由于有大量未反应的气体而具有更大的热容量,同时,未反应的气体又作为载热体,把反应热不断带走,维持了热平衡。再单醇生产中,由于反应物浓度高,因此单位时间内产热量,要维持着平衡,必须把大量的反应热带走,要维持反应速度,也必须把反应产物带走,这就要求增加循环量,以提高合成塔的空间速度。循环量的增加相应的增加了生产电耗,对其他辅助设备的能力要求也相应提高^[7]。

3 设计过程

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