在很长段时间内煤是我国甲醇生产最重要的原料。设计的目的和意义由于我国石油资源短缺，能源安全已经成为不可回避的现实问题，寻求替代能源已成为我国经济发展的关键。甲醇作为石油的补充已成为现实，发展甲醇工业对我国经济发展具有重要的战略意义。煤在世界化石能源储量中占有很大比重我国情况更是如此，而且煤制甲醇的合成技术很成熟。随着石油和天然气价格的迅速上涨，煤制甲醇更加具有优势。本设计遵循工艺先进技术可靠配置科学安全环保的原则结合甲醇的性质特征设计座年产万吨煤制甲醇的生产车间。通过设计可以巩固深化和扩大所学基本知识，培养分析解决问题的能力还可以培养创新精神，树立良好的学术思想和工作作风。通过完成设计，可以知道甲醇的用途基本掌握煤制甲醇的生产工艺了解国内外甲醇工业的发展现状以及甲醇工业的发展趋势。设计的依据海南大学材料与化工学院届毕业设计选题年产万吨煤制甲醇生产工艺初步设计任务书，见附件。设计的基础资料工艺流程资料参阅化学工程公司的甲醇合成厂的工艺流程资料和参考由房鼎业主编的甲醇工学。合成工段的工艺参数参阅化学工程公司的甲醇合成厂的工艺参数资料。具体数据为入塔压力，出塔压力，副产蒸汽压力，入塔温度，出塔温度。设计的指导思想以设计任务书为基础，适应我国甲醇工业发展的需要。加强理论联系实际，扩大知识面培养思考工作的能力。整个设计应贯彻节省基建投资，充分重视技术进步，降低工程造价，节能环保等思想，设计生产高质量甲醇产品。设计的范围﹑装置组成及建设规模设计的范围年产万吨甲醇生产工艺流程的设计物料衡算热量衡算主要生产设备设计计算与选型绘制设计图纸设计重点工艺流程的设计，工艺计算，合成塔设计计算与选型生产和辅助车间设置设生产车间个煤气化车间包括原料煤的贮存备煤加工处理粉煤气化和空分。净化车间包括脱硫常压粗煤气脱硫变换气脱硫氧化碳变换脱二氧化碳及精脱硫。合成车间包括压缩甲醇合成。精馏车间甲醇精馏和甲醇贮罐区。动力车间包括全厂供排水锅炉供热软水脱盐水供电。设辅助车间个机修车间包括机修电仪修理。综合楼包括中心化验室质量检验安全环保。综合仓库建设规模生产能力年产万吨甲醇，年开工日为天，日产为吨，建设期年。工作制度合成车间日工作小时为小时，每日班轮流替换，每班小时连续生产，共个班。厂址选择该厂建设在煤矿附近，计划占地约亩厂房基建部分由工程设计院设计。原料煤规格原料煤的元素分析为可燃不可燃。产品质量标准本产品精甲醇执行国家标准，具体指标见下表表甲醇项目指标优等品等品合格品色度铂钴，号密度，温度范围沸程包括，高锰酸钾试验，水溶性试验澄清水分含量，酸度以计，或碱度以计，羰基化合物含量以计，蒸发残渣含量，工艺流程设计图煤制甲醇的简单工艺流程首先是采用气化工艺将原料煤气化为合成气然后通过变换和脱硫脱碳工艺将合成气转化为满足甲醇合成条件的原料气第三步就是甲醇的合成，将原料气加压到，加温到后输入列管式等温反应器，在型催化剂的作甲醇合成合成气净化煤制合成气甲醇精馏用下合成甲醇，生成的粗甲醇送入精馏塔精馏，得到精甲醇。然后利用三塔精馏工艺将粗甲醇精制得到精甲醇。煤气化技术路线的选择煤气化技术按气化反应器的形式，气化工艺可分为移动床固定床流化床气流床三种。移动床气化采用定粒度范围的碎煤为原料，与气化剂逆流接触，炉内温度分布曲线出现最高点，反应残渣从炉底排出，生成气中含有可观量的挥发气。典型的气化炉为鲁奇炉。移动床气化，是目前世界上用于生产合成气的主要方法之。在大型煤制甲醇的装置中，固定床的优点是投资低，可是它有很多不足对原料煤的黏结性有定有定要求气化强度低环境污染负荷大，治理较麻烦。流化床气化采用定粒度分布的细粒煤为原料，吹入炉内的气化剂使煤粒呈连续随机运动的流化状态，床层中的混合和传热都很快。所以气体组成和温度均匀，解决了固定床气化需用煤的限制。生成的煤气基本不含焦油，但飞灰量很大。发展较早且比较成熟的是常压温克炉。它的缺点是在常压或接近于常压下生产，生产强度低能耗高碳转化率只有。对煤的气化活性要求高，仅适合于气化褐煤和高活性的烟煤。缺少大型使用经验要在大型甲醇装置中推广，受定限制。气流床气化气流床采用粉煤为原料，反应温度高，灰分是熔融状态。典型代表为,解脱硫变换预变换水煤气预变换气变换气调节浓度后的变换气水解气发电水解气调节变换气浓度的水解气新鲜气燃气发电气图变换净化物料流程调节浓度后的变换气的确定调节浓度后的变换气在脱硫脱碳过程中，量基本保持不变，变换气中的百分比为，已知新鲜气中的气量为，则可以算得调节浓度后的变换气为调节浓度后的变换气的百分比为。通过计算可得调节浓度后的变换气组成表调节浓度后的变换气组成气体组成气量气体组成气量变换气和调节浓度的水解气的确定水解气体积百分含量为。变换气体积百分含量为。假设变换气气量为，调节浓度的水解气气量为，调节浓度后的变换气气量，即再由的守衡可得式联合可算的所以变换气气量为，调节浓度的水解气气量为。表变换气组成气体组成气量气体组成气量水解气和预变换气组成的确定在变换炉中的转化率为，已知预变换气中的百分率和变换气中的含量，设预变换气为，则可得式解得，即预变换气气量为。脱硫过程中也不变，预变换气中，水解气中的百分率为，所以，水解气气量。用来发电的水解气气量水解气用来调节浓度的水解气气量，即发电水解气气量，已知了水解气和预变换气的气量和两者的个组分含量，通过计算可得水解气和预变换气组成如下两个表表水解气的组成气体组成气量气体组成气量表预变换气组成气体组成气量气体组成气量水煤气的确定由气化工艺原料煤为铜川煤的气化指标可以知道水煤气组成为。在预变换炉中的转化率为，设水煤气气量为，由水煤气和预变换气的组成，可得式解得，即水煤气气量为算的水煤气组成如下表表水煤气组成气体组成气量气体组成气量气化工段原料煤用量的确定水煤气中元素的量。原料煤选用的是铜川煤，煤的元素分析为可燃不燃。原料煤中。原料煤用量每吨精甲醇用煤量原煤精甲醇其中煤用于合成甲醇煤用于发电。氧气用量的确定气化工艺碳转化率为原料原煤热值用量能量衡算煤发电量每吨煤发电合成工段合成塔的热平衡计算计算公式全塔热平衡方程式为式中入塔气各气体组分焓合成反应和副反应的反应热出塔气各气体组分焓合成塔热损失沸腾水吸收热量，。式中入塔气各组分流量入塔各组分的比热容入塔气体温度式中出塔气各组分流量出塔各组分的热容出塔气体温度式中分别为甲醇二甲醚异丁醇甲烷辛烷的生成热二氧化碳逆变反应的反应热式中各组分生成量生成反应的热量变化，入塔热量计算通过计算可以得到，时各入塔气气体的热容，根据入塔气各气体组分量，算的甲醇合成塔入塔热量如下表表甲醇合成塔入塔热量气体热容气量入塔热量入塔热量合计为所以塔内反应热的计算忽略甲醇合成塔中的反应生成的热量，按反应生成的热量如下表表甲醇合成塔内反应热气体生成热生成量反应热反应热合计塔出口气体总热量计算表甲醇合成塔出塔气体组分热容和热量气体热容气量出塔热量气体合计热容气量出塔热量出塔气体温度即全塔热量损失的确定全塔热损失为,即沸腾水吸收热量的确定由公式可得表全塔热平衡表气体气体显热反应热损失热蒸汽吸收热合计入塔气体出塔气体入塔气换热器的热量计算入换热器的被加热气体热量的确定表入换热器被加热气体各组分热容和显热气体热容气量热量合计入换热器的被加热气体热量为，入口温度为出换热器的被加热气体热量的确定出换热器的被加热气体显热入合成塔气体的显热，即入换热器的热气体热量的确定入换热器的加热气体显热出合成塔气体的显热，即出换热器的热气体热量的确定被加热气体吸收的热量出换热器的被加热气体显热入换热器的被加热气体显热，所以出换热器的加热气体显热量入换热器的加热气体显热被加热气体吸收的热量出换热器的加热气体的温度的确定假设出换热器的加热气体各组分热容与出塔时相同，则出口温度为即水冷器热量的计算水冷器热平衡方程式中入换热器气体显热气体冷凝放热出水冷器气体显热粗甲醇液体显热冷却水吸热，。水冷器入口气体显热的确定水冷器入口气体的显热入塔气换热器出口加热气体的显热，即水冷器出口气体显热的确定表水冷器出口气体各组分热容和热量气体热容气量热量合计水冷器出口气体显热出口温度，出口气体显热出水冷器的粗甲醇液体热量的确定表粗甲醇中液体组分气化热和液体热容组分气化热液体比热容表出塔气在水冷器中冷凝放热量组分冷凝量放热量合计水冷器中冷凝放热量为表粗甲醇中各组分液体显热组分液体比热容热量合计粗甲醇中各组分液体显热，粗甲醇温度，即水冷器冷却水吸热的确定由水冷器热平衡方程可得即冷却水用量的确定入口冷却水温度，出口冷却水温度，平均比热容即流程中并用了两个相同的水冷器，所以每个水冷器用水量为，吸收热量为，既。主要设备的计算和选型甲醇合成塔的设计传热面积的确定传热温差为，传热量为，合成塔内的总传热系数取为。由公式得催化剂用量的确定入塔气空速，入塔气量，所以，催化剂体积为。传热管数的确定传热管选用，长度的钢管，材质为钢。由公式得其中因要安排拉杆需要减少根，实际管数为根。合成塔壳体直径的确定合成塔内管子分布采用正三角形排列，管间距，壳体直径式中所以圆整后取为合成塔壳体厚度的确定壳体材料选用钢，计算壁后的公式为式中目录总论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„设计的目的和意义„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„设计依据„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„设计的指导思想„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„设计的范围，装置组成及建设规模„„„„„„„„„„„„„„原料煤的规格„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„产品质量标准„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„工艺论证„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„煤气化路线的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„净化工艺方案的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„合成甲醇工艺选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„甲醇精馏„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„工艺流程„„„„„„„