30萬ta煤制甲醇項(xiàng)目co變換工段初步設(shè)計(jì) 開題報(bào)告

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告 題 目：30萬t/a煤制甲醇項(xiàng)目co變換工段初步設(shè)計(jì)院 （系）： 資源與環(huán)境工程學(xué)院 班 級： 化工07-1 姓 名： 張 媛 學(xué) 號： 19 指導(dǎo)教師： 熊楚安 教師職稱： 教 授 黑龍江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題 目30萬t/a煤制甲醇項(xiàng)目co變換工段初步設(shè)計(jì)來源工程實(shí)踐1、研究目的和意義目的:一氧化碳變換生成氫和二氧化碳的反應(yīng)是合成甲醇的重要過程，為滿足合成工序的指標(biāo)要求，需進(jìn)行一氧化碳變換。意義:通過變換工段得到合格的原料氣，為合成符合要求的甲醇產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。變換副產(chǎn)的中壓蒸汽、低壓蒸汽均回收利用。2、國內(nèi)外發(fā)展情況(文獻(xiàn)綜述) 目前國內(nèi)外合成氨廠、單醇和聯(lián)

2、醇生產(chǎn)的變換工藝一般采用中串低、中低低、全低變?nèi)N形式。隨著低溫變換技術(shù)的發(fā)展，特別是全低變工藝的應(yīng)用，變換氣中過量蒸汽已經(jīng)很少，利用飽和熱水塔回收潛熱已經(jīng)沒有現(xiàn)實(shí)意義。飽和熱水塔型全低變工藝流程如圖l所示1。 聯(lián)醇工藝完全可取消飽和熱水塔，目前該流程已在南京化工廠、河北冀州化肥廠、山西原平化肥廠和霍邱奔盛化工有限公司等得到應(yīng)用，效果良好，取得預(yù)期效果。國內(nèi)主要有飽和熱水塔流程和無飽和熱水塔流程。噴水增濕取代填料的飽和熱水塔工藝目前正在河南臨穎60kt合成氨廠和湖北金凱化工股份有限公司(公安化肥廠)已應(yīng)用，效果良好2。無飽和熱水塔型全低變工藝流程如圖2所示1。 “全低變”工藝目前在全國100多

3、家中、小氮肥廠運(yùn)行，最長達(dá)8年之久，被列入“九五”化工國家科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃項(xiàng)目3。全低變工藝如圖3所示2。 國外像丹麥t0pse公司采用經(jīng)典型鐵鉻型變換催化劑。產(chǎn)生費(fèi)-托反應(yīng)副產(chǎn)物產(chǎn)量隨h2o/c和反應(yīng)溫度的變化而變化,h2o越低,反應(yīng)溫度越高，產(chǎn)生烴類副產(chǎn)物的量越大4。 托普索公司1982年在美國田納西流域管理局(tva)建設(shè)了煤基德士古爐合成氨裝置，將耐硫變換催化劑與水解催化劑置于一套系統(tǒng)5。此工藝如圖4所示。 變換兼cos、cs2、噻吩加氫工藝目前已在湖北荊門中天、河南新鄭、山西原平、湖南湘潭的單醇或聯(lián)醇系統(tǒng)2.0 mpa變換系統(tǒng)中得到應(yīng)用5。 全部使用寬溫區(qū)鈷鉬系變換催化劑取代傳統(tǒng)

4、的鐵鉻系中變催化劑工業(yè)應(yīng)用報(bào)道最早的是1979年丹麥dnk公司下屬日產(chǎn)100 t的一個合成氨廠。挪威接著也使用了這種工藝6。為了改善鈷鉬耐硫低變催化劑的某些特性，以滿足特定的使用條件。如為了提高鈷鉬耐硫變換催化劑的耐低硫性能， 為了改善鈷鉬耐硫變換催化劑的hds(加氫脫硫)、hdo(加氫脫氧)及hda(加氫脫芳)性能等，可添加鉻、鎘、鋅、鈦、鎢、鎳、錳、釩等一種或幾種金屬氧化物促進(jìn)劑。 主要型號有：sb一7、qcs-04、b303q等。 鈷鉬耐硫變換催化劑的特點(diǎn)；催化劑耐毒性能較好。耐硫無上限，但對最低硫含量有一定的要求；對少量的氮、氯、氰等不敏感； 催化劑的催化活性較高，使用溫度較寬，即使在

5、比較低的溫度下仍具有較高的反應(yīng)速度(鈷鉬耐硫變換催化劑起活溫度略高)； 催化劑的機(jī)械強(qiáng)度好，使用壽命長； 催化劑對有機(jī)硫的加氫轉(zhuǎn)化率較高；鈷鉬耐硫低變催化劑的載體-al2o3 對高溫、高壓和高水汽比條件的適應(yīng)性尚需提高；鈷鉬耐硫低變催化劑對氧較為敏感，高級潤滑油等有機(jī)大分子物質(zhì)也會引起催化劑的活性下降7。3、 設(shè)計(jì)的目標(biāo)： 本工段將來自氣化工序的合成氣，通過加入蒸汽調(diào)整水氣比后，在觸媒的作用下進(jìn)行變換反應(yīng)，使co與h2比例滿足甲醇合成需要后送入凈化工序，同時利用余熱副產(chǎn)低壓蒸汽。4、 設(shè)計(jì)方案：（1） 工藝的確定 一氧化碳變換反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度愈低愈利于反應(yīng)進(jìn)行，也就愈利于節(jié)汽、節(jié)能、提

6、高設(shè)備能力，因此采用全低變工藝6、8。全低變工藝的應(yīng)用，變換氣中過量蒸汽已經(jīng)很少利用飽和塔熱水塔回收潛熱的意義也就不大了，取消飽和塔用噴水增濕來代替水加熱器回收變換氣的顯熱5。工藝流程圖如圖5所示。（2）催化劑的選擇 鈷鉬系變換催化劑是當(dāng)今耐硫變換催化劑的主體，其組分為15coo，815moo3a12o3。鈷鉬系變換催化劑具有以下特點(diǎn)：具有較寬的活性溫區(qū)、有良好的耐硫性能 、強(qiáng)度高 、壽命長 910。 （3）耐硫變換工藝流程的確定 采用耐硫變換工藝，使用寬溫（耐硫）鈷鉬系催化劑，則流程組合的順序?yàn)樽儞Q+脫硫+脫碳，脫硫、脫碳可以安排在一個工序內(nèi)進(jìn)行10 。 （4）一氧化碳變換反應(yīng)段數(shù)的確定 合

7、成氣中co含量高，在一段變換反應(yīng)中將co含量降至8%以下時，溫升將達(dá)到200左右。近年來開發(fā)的新型鈷鉬寬溫耐硫催化劑，具有起活溫度低（245）、活性溫度范圍寬（ 200500)、耐高水氣比（0.31.8）、耐硫含量高（10010-6 ）、高空速（4000h-1）等特點(diǎn)，因此將變換反應(yīng)分為三段1112。（5）一氧化碳變換進(jìn)口水氣比的選擇 co變換進(jìn)口水氣比的選擇問題實(shí)際上就是改變工藝氣中的水蒸氣比例對變換率影響程度的問題，它是工業(yè)變換反應(yīng)中調(diào)節(jié)co變換率的主要手段之一,選擇合適的水蒸氣比例是非常重要的。根據(jù)催化劑的特性和各段反應(yīng)出口co濃度安排及最終co濃度的要求，co變換進(jìn)口水/干氣初步選定為

8、1.41112。（6）一氧化碳變換反應(yīng)工藝余熱回收方案確定 根據(jù)變換工序中不同位置的高位能和低位能余熱，設(shè)置廢鍋和預(yù)熱器回收工藝余熱11。（7）防毒劑 由于氣化工藝以粉煤為原料，其粉塵、雜質(zhì)和毒物是無法避免的，所以在一段變換爐上端裝填1層防毒劑，以防止催化劑中毒。5、方案的可行性分析： 該設(shè)計(jì)采用全低變工藝是因?yàn)橐谎趸甲儞Q反應(yīng)是放熱反應(yīng)，低溫有利于一氧化碳的變換。低溫變換工藝簡單、實(shí)用。como系催化劑在變換過程中使用溫度低，其熱點(diǎn)溫度與中變工藝比較下降了100以上，幾乎無副反應(yīng)，能耗大幅度下降。取消飽和熱水塔用增濕器噴水來代替水加熱器回收變換氣的顯熱。省去飽和熱水塔、補(bǔ)水泵、循環(huán)水泵等設(shè)備

9、，使整個流程縮短工藝投資少，容易操作，而且也經(jīng)濟(jì)。6、該設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處 取消飽和塔后，半水煤氣的氧與硫化物處于無水情況，而熱水塔的循環(huán)水不與煤氣接觸，不含有氧，杜絕了由于飽和塔引起的各種問題。整個變換溫度控制都用噴水增濕量來調(diào)節(jié)，徹底解決了用水加熱器換熱工藝中的設(shè)備腐蝕快、材質(zhì)要求高、進(jìn)出口管線、閥門多的問題。同時由于噴水增濕的熱損小于水加熱器，加上沒有了飽和熱水塔的熱水排放，其熱量(蒸汽)回收率高13。7、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的主要用途和應(yīng)用領(lǐng)域： 甲醇是基本的化工原料，是精細(xì)化工與高分子化工的主要原料；甲醇是碳一化學(xué)的母體，是煤化工發(fā)展的龍頭產(chǎn)品和重要基礎(chǔ)；近年來又作為新一代的燃料，而且市場空間很廣闊

10、。同時在農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)以及醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)中也有廣泛的應(yīng)用。8、時間進(jìn)程1 3 周 開題報(bào)告第 4 周 工藝論證5 8 周 工藝計(jì)算9 12 周 畫圖1314 周 非工藝部分論證1516 周 編寫設(shè)計(jì)說明書第 17 周 畢業(yè)答辯9、參考文獻(xiàn)：1亢田禮.兩種全低變工藝的比較j.科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2002(1):1411422陳勁松，曾建橋，李小定，吳大天.三種低溫變換新工藝c.全國氣體凈化技術(shù)協(xié)作網(wǎng)2002年技術(shù)交流會論文集,2002(9):83903陳勁松,曾建橋.co低溫變換工藝j.全國化工合成氨設(shè)計(jì)技術(shù)中心站2000年技術(shù)交流會，2000:931024陳勁松，李小定.論甲醇生產(chǎn)變換工藝的配置j

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