摘 要

甲醇作为一种重要的化工原料，在国民经济中占有十分重要的地位。近些年来，随着甲醇相关产品的研究开发，甲醇的需求大幅上升。本文进行了年产五万吨甲醇的相关工艺计算。对现有的各种甲醇合成工艺进行比较，确定选用低压Lurgi工艺生产甲醇。根据所学知识对甲醇的合成进行物料衡算、能量衡算、主体设备及附属设备的设计，并绘制了甲醇合成带控制点的工艺流程图，合成塔设备图以及车间平立面布置图。

关键词：甲醇；低压生产；合成工艺设计

Abstract

As an important chemical raw material, methanol occupies a very important position in the national economy. In recent years, with the research and development of methanol-related products, the demand for methanol has increased significantly. This article has carried out the relevant technical calculation of the annual output of 50,000 tons of methanol. Comparing various existing methanol synthesis processes, it was determined that the low pressure Lurgi process was used to produce methanol. According to the knowledge learned, the synthesis of methanol was carried out with material balance, energy balance calculation, design of main equipment and auxiliary equipment, and a flow chart of methanol synthesis control point, equipment diagram of synthesis tower and plan layout of workshop facade were drawn.

Key Words：methanol；low pressure production；synthetic process design

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1甲醇的性质 1

1.2甲醇的用途 2

1.3甲醇工业的发展现状 3

1.3.1国内工业发展概况 3

1.3.2国外工业发展概况 3

1.4甲醇合成工艺 4

1.4.1甲醇合成工艺概要 4

1.4.2典型甲醇合成工艺流程 5

第二章 甲醇合成工艺条件 8

2.1反应机理 8

2.2催化剂 8

2.3温度 8

2.4压力 9

2.5气体组成 9

2.6空速 9

第三章 物料衡算 10

3.1甲醇合成塔物料衡算 10

3.2各组分气体消耗量和生成量 11

3.3新鲜气与驰放气的确定 12

3.4循环气量 13

3.5入塔气和出塔气组成 13

3.6分离器出口气体组成 14

3.7贮罐气组成 15

第四章 热量衡算 16

4.1合成塔热量衡算计算式 16

4.1.1合成塔入塔热量计算 16

4.1.2合成塔反应热 17

4.1.3合成塔出塔热量计算 17

4.2合成塔热量损失 18

4.3换热器热量计算 19

4.4水冷器的热量计算 19

4.5冷却水用量 20

第五章 合成工段的设备选型 21

5.1催化剂体积 21

5.2合成塔的设计 21

5.2.1换热面积的确定 21

5.2.2合成塔壁厚设计 22

5.2.3壳体液压强度校核 22

5.2.4封头的确定 22

5.2.5管子拉脱力的计算 22

5.2.6折流板的确定 23

5.2.7支座的确定 23

5.2.8接管的确定 23

5.3合成塔进塔换热器选型 24

5.4水冷器的选型 24

5.5甲醇分离器选型 25

5.6压缩机选型 25

5.7风机的选型 25

5.8产品泵选型 26

第6章 车间布置 27

6.1 化工车间设计依据 27

6.2 化工车间布置 27

第7章 结论 28

参考文献 29

附录 30

附录A 带控制点工艺流程图（A1手绘） 30

附录B 甲醇合成塔装配图 30

附录C 车间平面布置图 30

附录D 车间立面布置图 30

附录E 主要符号表 30

致 谢 31

第一章 绪论

1.1甲醇的性质

甲醇也可以称之为木醇或者木精，常温常压下一般为无色透明的液体，易燃、有毒且易挥发，具有与乙醇相似的气味。其主要性质具体参数见下表：

甲醇是最简单的一元醇和饱和脂肪醇，化学性质活泼，因为其属于醇类，有一个羟基，化学反应则主要发生在羟基上，可进行的典型化学反应分别有裂解反应、氧化反应、脱水反应、胺化反应、酯化反应等等，具体反应如下：

1. 裂解反应：

甲醇在一定催化剂的作用条件下可裂解生成一氧化碳和氢气，对应方程式为

若裂解过程中有水蒸气存在，则为甲醇水蒸气反应，对应方程式为

1. 氧化反应：

甲醇在银作为催化剂的条件下可被氧化生成甲醛，对应方程

这个反应为重要的工业制甲醛的方法；然后甲醛还可以进一步氧化反应生成甲酸，对应方程式为

1. 脱水反应

甲醇在高温和酸性催化剂的共同作用条件下分子间脱水生成二甲醚，对应方程式为

1. 胺化反应

在催化剂与一定温度和压力条件下，甲醇与氨反应生成甲胺混合物，三者对应方程式分别为

1. 酯化反应

甲醇可和酸发生酯化反应，例如和甲酸发生反应对应方程式为

1. 氯化反应

甲醇和氯化氢在有催化剂存在的条件下可发生氯化反应生成一氯甲烷，进一步可发生氧氯化反应生成二氯甲烷与三氯甲烷，对应方程式分别为

1. 羰基化反应

在催化剂与一定温度和压力条件下，甲醇和一氧化碳发生羰基化反应生成乙酸或醋酐，对应方程式分别为

1.2甲醇的用途

甲醇的主要用途是经催化氧化合成甲醛，其消耗量约占总量的30%～40%；其次，甲醇可作为原料或甲基化剂得到醋酸乙烯、醋酸纤维、醋酸、醋酐、甲胺和甲烷氯化物等。随着碳一化学工业的发展^[1]，以甲醇为原料制乙烯、乙醇、乙醛和乙二醇等工艺正日益受

到重视和工业化应用。作为重要的生产原料之一，甲醇对甲基对硫磷和敌百虫等农药生产以及合成纤维、染料和医药等工业生产有着至关重要的影响。