煤制甲醇-開題報告(共9頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上蘇州科技學(xué)院天平學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告論文題目 院 (系) 化學(xué)生物與材料工程學(xué)院 專 業(yè) 應(yīng)用化學(xué) 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 2014年 3月 5 日開題報告填寫要求1開題報告應(yīng)在畢業(yè)論文工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見后方可進行論文正文寫作；2開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見；3有關(guān)年、月、日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 740894數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2006年9月25日”或“2006

2、-09-25”。1本課題研究的背景、目的及意義甲醇是飽和脂肪醇中最簡單的一元醇，因為它最先是由木材中干餾獲得的，所以俗名又稱為“木醇”或“木精”。在常溫下，純甲醇是易流動、易揮發(fā)、可燃、并具有與酒精相似氣味的有毒的無色透明液體，熔點為175.6K，沸點為337.8K，閃點為285.22K，自燃點為743K，相對密度為0.7915(20度/4度)，甲醇蒸汽與空氣可以形成爆炸性的混合物，爆炸的極限下限為6.0%，上限為36.5%，甲醇能與水、苯、乙醚、丙酮以及大多數(shù)有機溶劑按任意的比例混溶，但與水不可形成共沸物，所以可以用分餾的方法分離甲醇和水；甲醇是一種良好的溶劑，能溶解多種樹脂，但脂肪在甲醇中

3、不能溶解。甲醇的化學(xué)性質(zhì)較活潑，能進行氧化、酯化、羰基化、胺化、脫水、裂解、氯化等一些反應(yīng)。（1） 氧化CH3OH+1/2O2HCHO+H2O（2） 酯化CH3OH+HNO3CH3NO3+H2O（3） 胺化 CH3OH+NH3CH3NH2+H2O（4） 脫水2CH3OHCH3）2O+H2O（5） 裂解CH3OHCO+2H2（6） 氯化CH3OH+HClCH3Cl+H2O有機合成工業(yè)中，甲醇是僅次于乙烯、丙烯和芳烴的第四大基礎(chǔ)原料，被廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)塑料、有機合成、農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料和國防等工業(yè)。目前，甲醇主要被用于生產(chǎn)甲醛，其用量占總量的大約一半以上，用甲醇為原料，經(jīng)羰化反應(yīng)直接合成醋酸已工業(yè)化

4、；甲醇與汽油混合可作為汽車燃料，用于合成的甲基叔丁基醚作為汽油添加劑；甲醇還可以作為較好的人工合成蛋白的原料，其蛋白轉(zhuǎn)化率高，發(fā)酵的速度快，無毒，價格又便宜，所得到的人造蛋白是非常好的畜禽飼料。目前，世界上年產(chǎn)10萬噸的甲醇制造蛋白的工業(yè)裝置已經(jīng)在運轉(zhuǎn)了，年產(chǎn)30萬噸的大型裝置已經(jīng)在設(shè)計中；甲醇化工已經(jīng)成為了化學(xué)工業(yè)中一個十分重要的領(lǐng)域。甲醇的消費已經(jīng)大大超過了它的傳統(tǒng)的用途，甲醇潛在的消耗使用量已經(jīng)大大的超過了其化工的用途，滲透到了國名經(jīng)濟的各個部門，以后甲醇的發(fā)展速度會更加的迅速。英國的化學(xué)家R.波義耳于1661年在蒸餾后的液體產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)了甲醇，所以，甲醇的俗名又稱作“木醇”或“木精”。自

5、然界中，只有在某些樹葉或者果實中含有少量游離態(tài)的甲醇，甲醇絕大多數(shù)都是以酯或醚的形式存在。法國的M貝特洛于1857年在里用一氯甲烷在堿性溶液中水解也得到了甲醇。德國的BASF公司于1923年采用鋅鉻催化劑在高壓條件下用合成氣實現(xiàn)了甲醇工業(yè)化的生產(chǎn)，在1965年之前，都是采用這種高壓法的工藝來合成甲醇的。圖 1 高壓法合成甲醇工藝流程直到1966年，英國的公司開發(fā)了低壓法的工藝合成甲醇，然后又開發(fā)了中壓法的工藝。德國的Lurgi（魯奇）公司在1971年陸續(xù)開發(fā)了以天然氣渣油為原料的低壓法的工藝。由于低壓法在能耗、裝置建設(shè)和單系列反應(yīng)器生產(chǎn)能力等方面比高壓法有明顯的優(yōu)越性，因此，從70年代中期開始

6、，國外的新建的裝置大多都是采用低壓法的工藝。世界上典型的合成甲醇的工藝主要有Lurgi（魯奇）工藝、ICI工藝和MCC(三菱瓦斯化學(xué)公司)工藝。圖 2 低壓法合成甲醇工藝流程1954年，我們國家開始建立甲醇生產(chǎn)工業(yè)，50年代，我國在吉林、太原和蘭州等地建立了以焦炭或煤為原料生產(chǎn)甲醇的裝置；60年代，我國建立了一批中小型的裝置，并且在合成氨的工業(yè)基礎(chǔ)上開發(fā)出了聯(lián)醇的生產(chǎn)方法生產(chǎn)甲醇；，四川維尼綸廠在70年代引進了一套用乙炔尾氣作為原料的低壓法裝置（95 kt/a）的，采用了英國的ICI技術(shù)；1995年12月，在上海太平洋化工公司，由上?；ぴO(shè)計院和化工部第八設(shè)計院聯(lián)合設(shè)計的200 kt/a甲醇生

7、產(chǎn)裝置順利投產(chǎn)，這標(biāo)志著我國的甲醇的生產(chǎn)技術(shù)向大型化和國產(chǎn)化又邁出了新的一步；杭州林達公司在2000年開發(fā)了JW低壓均溫的甲醇合成塔技術(shù)，這一技術(shù)擁有完全的自主，打破了長期以來被Lurgi（魯奇）、ICI等少數(shù)的國外公司所的局面，并且獲得了2004年的國家技術(shù)發(fā)明二等獎。2005年，首家國內(nèi)焦?fàn)t氣制甲醇的裝置成功地應(yīng)用了該技術(shù)。近幾年來，在我國，甲醇非常有市場前景，甲醇的價格不斷的上升，因此，各地陸續(xù)開始了生產(chǎn)甲醇的項目。通過設(shè)計可以鞏固、深化和擴大所學(xué)基本知識，培養(yǎng)分析解決問題的能力；還可以培養(yǎng)創(chuàng)新精神，樹立良好的學(xué)術(shù)思想和工作作風(fēng)。通過完成設(shè)計，可以知道甲醇的性質(zhì)和用途；基本掌握煤制甲醇的

8、生產(chǎn)工藝；了解國內(nèi)外甲醇工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀；以及甲醇工業(yè)的發(fā)展趨勢，學(xué)會繪制甲醇合成工藝流程圖、主體設(shè)備圖、設(shè)備平面布置圖和立面布置圖。2本課題主要研究內(nèi)容和預(yù)期目標(biāo)主要研究內(nèi)容：首先,查閱文獻，介紹甲醇的性質(zhì)、用途及發(fā)展現(xiàn)狀，因甲醇和其下游產(chǎn)品用途廣泛，故甲醇的需求量大，產(chǎn)量大。甲醇的大型化生產(chǎn)導(dǎo)致甲醇合成的能耗越來越大，因此研究先進的甲醇合成工藝成為必要。其次，介紹了現(xiàn)有的甲醇生產(chǎn)方法，有高壓法、低壓法、中壓法，通過比較各種合成工藝，從投資成本，生產(chǎn)成本，產(chǎn)品收率等幾方面考慮，選擇低壓法工藝進行本次甲醇合成工段的畢業(yè)設(shè)計，用CO和H2在加熱壓力和催化劑作用下合成甲醇。甲醇合成系統(tǒng)選定之后，對其

9、進行工藝計算，主要包括物料衡算、熱量衡量。然后，對合成工段中涉及的主要設(shè)備進行設(shè)計與選型，包括所需的反應(yīng)器及附屬設(shè)備進行設(shè)計，確定設(shè)備類型、結(jié)構(gòu)及尺寸，編制設(shè)計說明書。最后，繪制工藝流程圖(物料流程圖和帶控制點的工藝流程圖)、主體設(shè)備圖、設(shè)備平面布置圖、設(shè)備立面布置圖。其中包括CAD四張，手繪一張。預(yù)期目標(biāo)：本設(shè)計是年產(chǎn)25萬噸煤制甲醇合成工段工藝設(shè)計，其預(yù)期目標(biāo)如下：首先，查閱文獻，熟悉相關(guān)的專業(yè)知識及技能，完成文獻翻譯工作。然后，完成工藝流程的設(shè)計，進行系統(tǒng)的物料衡算及熱量衡算，對主體及附屬設(shè)備進行設(shè)計，確定設(shè)備類型及尺寸等，完成工藝流程圖、主體設(shè)備圖的繪制、設(shè)備平面布置圖。設(shè)備立面布置圖

10、。最后，撰寫設(shè)計說明書，完成論文。進行答辯。3本課題擬采用的研究方法、步驟研究方法由于甲醇的合成反應(yīng)是一個可逆的放熱反應(yīng)，在較低的壓力下能獲得較高的甲醇收率，而且選擇性好，減少了副反應(yīng)，改善了甲醇的質(zhì)量，降低了原料的消耗，另外，由于壓力低，動力消耗降低很多，工藝設(shè)備制造容易，所以本設(shè)計最終選用低壓法合成工藝。步驟查閱一篇與甲醇合成相關(guān)的英文文獻，并進行翻譯。. 查閱與甲醇相關(guān)的中文文獻資料，閱讀后歸納理解得出結(jié)論，并完成文獻綜述部分；其中文獻綜述，包括甲醇的性質(zhì)、用途和生產(chǎn)概況。.確定合成方法：甲醇合成方法主要介紹了高壓法、低壓法、和中壓法，從投資成本，生產(chǎn)成本，產(chǎn)品收率等幾方面考慮，選擇低壓

11、法作為生產(chǎn)甲醇的工藝，用CO和H2在加熱壓力和催化劑作用下合成甲醇。主要反應(yīng)式為：CO+ H2CH3OH催化劑的選擇：目前，由于國外催化劑價格太貴，國內(nèi)企業(yè)無法接受，所以選擇國內(nèi)生產(chǎn)的催化劑，國內(nèi)主要有西南化工研究設(shè)計院（四川天一科技）生產(chǎn)的XNC-98型甲醇催化劑和南化集團研究院生產(chǎn)的C306、C307新型低壓甲醇催化劑，通過比較設(shè)計最終選用XCN-98型催化劑。甲醇反應(yīng)器的選擇：整個系統(tǒng)中，最重要的設(shè)備就是甲醇反應(yīng)器，又稱甲醇轉(zhuǎn)化器或者甲醇合成塔，作用是使CO和H2在塔內(nèi)的催化劑層中合成甲醇。列管式等溫反應(yīng)器與列管式換熱器很相似，催化劑裝填在列管內(nèi)，殼程走的是沸騰鍋爐水，帶走反應(yīng)熱，可以使

12、其沿管長溫度幾乎不變，避免了催化劑的過熱，延長了催化劑的使用壽命。所以設(shè)計選用列管式等溫反應(yīng)器對全流程進行物料衡算和熱量衡算。確定工藝流程。對反應(yīng)器進行工藝計算。對附屬設(shè)備進行計算和選型繪制工藝流程圖、反應(yīng)器結(jié)構(gòu)圖、平面布置圖和立面布置4本課題主要參考文獻1 梁鳳凱，舒均杰，有機化工生產(chǎn)技術(shù)M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002,12：51-632 竇錦民，有機化工工藝M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.12: 106-1073 田春云主編.有機化工工藝學(xué)M. 北京：中國石化出版社，1998，9：244-2504 馮元琪.甲醇生產(chǎn)操作問答M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2000:2-1875 薛

13、榮書，譚世語主編.化學(xué)工藝學(xué)第二版M. 重慶：重慶大學(xué)出版社，2004.8:278-2806 柴誠敬,張國亮.化工流體流動與傳熱M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社. 20037 王立業(yè)編. 化工設(shè)備機械基礎(chǔ)M. 大連理工大學(xué)出版, 20048 吳雨龍主編. 化工生產(chǎn)技術(shù)M. 北京:科學(xué)出版社, 2012:1099 潘鴻章主編. 化學(xué)工藝學(xué)M. 北京：高等教育出版社, 2010.7：330-334.10 宋維端, 房鼎業(yè).甲醇工學(xué). 第1版. 化學(xué)工業(yè)出版社, 1991.11 婁愛娟，化工設(shè)計M. 上海：華東理工大學(xué)出版社，2002，08：9712 匡國柱，史啟才主編.化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.10:66-8313 刁玉瑋, 王立業(yè)編著. 化工設(shè)備機械基礎(chǔ). 第5版. 大連理工大學(xué)出版社, 2003.14 董振珂，路大勇主編.化工制圖M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.515 陳聲宗主編.化工設(shè)計M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.116 周大軍，化工工藝制圖M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20055本課題的具體進度安排（包括序號、起迄日期、工作內(nèi)容）2014-2-172014-3-10 查閱文獻，熟悉相