年产量1000吨高压法甲醇分离工段工艺设计设计说明书_(编辑修改稿)

年产量1000吨高压法甲醇分离工段工艺设计设计说明书_(编辑修改稿)内容摘要：

6 年甲醇总市场能力 294万吨，总生产量为 万吨，总消耗量 182 万吨； 1997 年总生产能力 万吨，总产量为 174 万吨，总消耗量 197 万吨； 1998 年总生产能力 300 万吨，总产量为 万吨，总消耗量 215 万吨。 2020 年，我国消费甲醇 666 万 t，进口甲醇 136 万 t，出口 万 t，净进口 130 万 t，其中我国农药、医药行业共消费甲醇 74 万 t，其他行业如染料、溶剂以及甲胺、氯甲烷等有机原料行业共消费甲醇 万 t。 同年，国内甲醇产能 720 万 t，产量 536 万 t，开工率 %。 2020 年，我国甲醇产能只有 348万 t，表观消费量为 万 t。 从 2020 年至 2020 年的 5 年间，我国甲醇产能年均增长率为 %，表观消费量年均增长率为 %。 目前，我国甲醇消费主要集中在甲醛、醋酸、醇醚等领域。 山东轻工业学院 2020 届本科毕业生毕业设计 14 中国石油和化学工业协会提供的调研报告显示， 2020 年，我国甲醇生产、消费继续同步增长。 国家统计局的数据显示， 2020 年国内共有甲醇生产企业 142家，产能合计为 1036 万 t，产量为 万 t。 其他途径的数据显示，除上述142家甲醇企业外，我国还有 25个已投产的甲醇项目，产能合计 万 t，产量为 万 t。 在这 25 个项目中，有的是 2020 年建成投产或者完成技术改造的，由于投产时间较晚，实际产量不大；有的是因为技术等方面的原因导致开工率不足，产量较低。 综合这两部分数据可知： 2020 年我国共有甲醇生产企业 167家，产能合计 万 t，产量 万 t。 2020 年，我国进口甲醇 万 t，出口 19 万 t，净进口量 94 万 t，表观消费量 万 t，甲醇消费同比增长 45%。 由此可见， 2020 年国内甲醇供应存在着一定的缺口，需要进口来弥补。 我国甲醇生产原料以煤为主，中国甲醇生产主要集中在华南、华东和华北地区，所占比例分别为 %、 %和 %， 2020年全年国内精甲醇产量 万 t，较上年同期增长了 %。 目前，中国甲醇生产企业大约有 200 家，但是整个甲醇生产格局呈现出规模小、分散化的分布特点。 产能在 10万吨左右的只有中石化集团的四川维纶厂、大庆油田甲醇厂、上海焦化公司、榆林天然气化工公司、长庆油田中国天然 气公司青海分公司等几家。 2020 年，中国甲醇生产能力为 1117 万 t，甲醇进口量为 万 t，出口量为 19万吨，成为世界上第二大甲醇消费国。 我国甲醇消费结构与国外类似，最大消费领域是甲醛生产，消费比例约为40%；其次是 MTBE 和醋酸，所占比例分别为 6%和 7%。 近年来甲醇燃料方面的消费量发展较快，尽管国家尚未出台相关政策法规和标准，但甲醇燃料消费已经成为驱动甲醇需求的主要动力之一。 目前我国甲醇消费的主要地区是华东和华南地区，上述地区也是我国甲醛、MTBE、丙烯酸酯和醋酸等下游产品生产的集中地。 对于甲醇燃 料，消费地区主要集中在山西、河南等地。 2020 年，我国甲醇进口总量中，江苏省进口比例占%，广东省所占比例为 %，福建省比例为 %，浙江省比例为 %。 所有进口基本上全部集中在华东和华南地区，进口结构也在一定程度上反映了我国甲醇消费的地区分布。 我国甲醇生产装置中，大型少、中小型多大型装置的场数约占 12%，生产能力约占 60%以上；中小型装置约占 88%以上，生产能力约占40%左右。 从以上我国甲醇生产实际状况出发，为了提高我国甲醇生产水平，特别是提高中小型甲醇生产技术：开工率低、消耗高 、成本高的等，必须提高企业的管理水平，特别是操作工人的技术素质。 山东轻工业学院 2020 届本科毕业生毕业设计 15 世界 甲醇发展及市场需求 世界甲醇发展迅速， 19921996 年总生产能力年均增长率大 %，总产量年均增值率为 %，总消费量年均增值率为 %。 1996 年总生产能力为 万吨，总消费量为 万吨，开工率为 %，甲醇迅速发展的原因在于全球性汽油无铅化的要求，使 MTBE 快速增长。 以及甲醇羟基化的迅速发展。 1977年到 2020 年 5 年中，世界甲醇生产能力年均增值率为 %，总产量年均增值率为 %，总消费 量年均增值率为 %，均比前 5 年有所下降。 受石油和天然气价格波动影响， 2020 年甲醇的价格和供求也浮动较大。 2020 年世界甲醇生产能力 3620 万 t/a（上年为 3450 万 t/a），生产能力利用率为 79%，其中北美为 91%，中东 83%，欧洲和亚洲为 65%。 2020 年全球甲醇需求为 2850 万 t，比 1999 年增长 140 万 t，推动消费增长的主要原因是美国 MTBE 生产开工率充足；中国大幅增加甲醇消费，新加坡和 BP公司分别有 50 万 t 和 40 万 t 规模的醋酸装置投产。 2020 年甲醇原料天然气的价格由年初的 美元 /1012Btu（ 1Btu=,下同）涨至年末 5美元 /1012Btu，受此影响美国的甲醇价格由 113美元 /t 升至230美元 /t. 2020 年现有生产能力的开工率将保持稳定，天然气价格仍趋下降，几处新的生产装置将投产。 大幅度的缩减须等到 2020 年，美国实施清洁空气计划，届时将大量限制由甲醇制造的甲基叔丁基醚（ MTBE）。 2020 年至 2020 年间美国的甲醇消费将由 1053 万 t 降至 760万 t，主要因为耗用甲醇最多的 MTBE 将由 2020年的 430 万 t下降至 2020 年的 59 万 t。 2020～ 2020 年世界甲 醇消费量及所占比例见表 1。 表 １ 2020～2020年世界甲醇消费量及所占比例 万ｔ 2020年 比例／％ 2020年 比例／％ 消费量 消费量 甲醛 ９６３ ３４．１ １１３５ ３５．１ ＭＴＢＥ ７７７ ２７．６ ８２０ ２５．２ 醋酸 ２７３ ９．７ ３４８ １０．７ 溶剂 １１６ ４．１ １３５ ４．１ 其他 ６９０ ２４．５ ８１９ ２４．９ 世界总计 ２８１９ １００ ３２５７ １００ 据美国《化学周刊》最新报道，截至 2020 年底世界甲醇的总生产能力接近4800 万 t， 06 年总需求达 3680 万 t。 世界甲醇生产主要集中在天然气资源比较丰富的地区，如特立尼达、智利、新西兰、沙特和俄罗斯，中国已成为世界甲醇山东轻工业学院 2020 届本科毕业生毕业设计 16 主要生产地区，中国甲醇主要以煤炭为原料。 其中亚太地区的生产能力为 1410万 t/年，约占世界总生产能力 的 30%，中东及非洲地区的生产能力为 1217 万 t/年，约占总生产能力的 25%，北美地区的生产能力仅为 60 万 t/年，约占总生产能力的 %，南美地区的生产能力为 1256 万 t/年，约占总生产能力的 26%，世界其他地区的生产能力为 854 万吨 /年，约占世界总生产能力的 %。 世界主要甲醇生产企业都是将甲醇作为商品销售，自用量很少。 同时大型甲醇生产企业都拥有自己的远洋运输船队和储运设施，以便将生产的甲醇运往世界各地销售。 甲醇的未来需求及展望 由于美国国内天然气价格较高，加之对 MTBE 产品使用的限制， 美国甲醇生产大幅下降，目前仅剩 60 万 t/年。 未来几年还将有大量产能陆续投产，预计到2020 年中东地区甲醇产能将翻一番，中国产能到 2020 年也将翻番至 2120 万 t/年。 甲醇制烯烃 (MTO/MTP)和二甲醚 (DME)将是未来驱动甲醇市场需求增长的主要动力，而我国将是甲醇需求的重点地区。 预计到 2020 年，世界甲醇生产能力将达到约 6400 万 t， 2020 年达到约 7200万 t，供应能力大于市场需求，竞争将会加剧，一些不具竞争力的小装置或原料价格较高地区的甲醇装置将关闭。 根据未来甲醇装置建设趋势，世界甲醇的生产中心正在 向南美、沙特、伊朗和我国转移；同时这些国家和地区甲醇产品的目标市场主要是针对亚太地区和我国。 虽然北美地区大量产能关闭，全球范围来看， 2020 至 2020 年世界甲醇产能增速还将达到 %/年，会高过需求增速。 今年初，由于世界范围一系列甲醇装置非计划停工造成市场供应紧张，导致现货价格大幅攀升， 2月初曾高达 美元 /加仑 fob。 最近几周甲醇价格已回复到 70美分 /加仑 fob。 由于现货价格走低， Methanex 公司也调低了美国 4 月份合同价格 54美分 /加仑。 总的来说，随着各国对无铅汽油的环保需要，甲醇的生产发展 还是极为迅速的。 同时甲醇作为 C1化学的支柱产品，甲醇化工已成为化学工业的一个重要领域。 甲醇的消费已渗透到国民经济的各个部门。 今后甲醇的发展更为迅速。 设计任务的项目来源 由指导老师指定的课题。 原料规格及来源 设计产品精甲醇所需的主要原料粗甲醇由本厂自己生产，其生产粗甲醇的山东轻工业学院 2020 届本科毕业生毕业设计 17 原料合成气可以购买也可自己生产。 水、电、汽供应情况 给水、排水系统 生产用水主要为工序的冷却用水。 本生产线用水有自来水厂供应，水的用量不大，满足该项目的要求。 给水系统包括新鲜水输水管，管网输水管 道等分支，一分支专门为循环水池和生产清洗供水，另一分支为纯水装置供水。 消防用水管网另设。 室内给水系统由入户管，主管，支管，配水头等组成。 给水的水平主管铺设在建筑物的下部，由下至上供水。 生产用水中的冷却水经贮水池自然冷却或用冷却塔冷却后循环使用，少量的生产冲洗用水属基本无污染水，可澄清后排放。 生产线的排水系统由排水管网组成，排水管道把废水从产生地点收集和输送到总排水管，最后由总排水管输送至污水澄清池。 电力供应 本项目耗电不大，电力由本厂的小型热电厂供应。 蒸汽供应 本项目的蒸汽均由该 厂的小型热电厂供给。 贮存和运输 根据本项目原料，产品特点，按不同要求进行贮运以满足要求。 贮存甲醇通常采用立式不锈钢制贮槽。 贮槽设置在室内或车间要防止日光曝晒，以免引起甲醇挥发，影响成品产量。 甲醇通常利用公路、铁路运输。 节能 在工艺设计中一般采取三废治理加节能降耗措施，主要有以下几点： 粗甲醇精馏过程中回收甲醇残渣中的甲醇粗甲醇精馏过程中，残液内甲醇含量达山东轻工业学院 2020 届本科毕业生毕业设计 18 5%，按甲醇生产规模，精馏过程约有 3500吨 残液被排放，则每年约有 170吨甲醇随同残液一起排放，这样既减少了产品甲醇量，又污染了环在精馏过 程中，加入的粗甲醇在各层塔板中，反覆地进行热质传递，易挥发组分甲醇从塔底向塔顶，不断地从液相转入气相，通过塔顶冷凝获得精甲醇，部分回流。 不易挥发组分主要是水，不断地从气相转入液相。 在塔底的残液中，除了水分和少量其他组分外，还残留了 3..57%，的甲醇。 国内某厂通过图 14回收 . 图 14甲醇回收工艺流程图 1循环泵； 2蒸发器； 3分离器； 4喷嘴； 5冷凝器； 6溢流管； 7液位计 残液经 1循环泵加压后，进入列管式蒸发器 2，加热到 80176。 C，然后进入气液分离器 3，液体从喷嘴 4出，使甲醇从 残液中 释放。 甲醇蒸汽与水蒸汽同时在冷凝器 5中冷却，得到冷凝液中含甲醇 2540%，送入回流罐再去精馏，为蒸发的残渣返回循环泵 1循环蒸发，另一部分经管道 6去生物氧化池进行氧化。 经回收甲醇后的残渣含甲醇量从 5%可减少到 %。 厂里除扣除回收成本，这部分利润还是相当可观的。 通过残渣甲醇回收，不仅增加了甲醇产量，而且减轻了残渣液后继生物氧化法处理负担。 山东轻工业学院 2020 届本科毕业生毕业设计 19 第二章 生产流程方案的确定 生产方案的确定 本设计是高压法甲醇分离工艺工段设计，主要用精馏法对粗甲醇进行分离。 生产的粗甲醇经过预热交换器 后进入预精馏塔并在塔底通入蒸汽，经预精馏后的粗甲醇进入主塔精馏并在塔底通入蒸汽进行精馏。 生产流程简述 生产工艺流程简图 [5] 甲醇精馏工艺流程简图如图 21 图 21甲醇精馏工艺流程简图 1粗甲醇贮槽； 2预热交换器； 3预精馏塔； 4主精馏塔； 5精甲醇贮槽 流程简述 精馏时采用的是双精馏塔，分为预精馏塔和主精馏塔。 生产冷凝的粗甲醇进入精馏装置。 精馏时粗甲醇先经过预热器加热，并通入冷凝水和氢氧化钠溶液，进预精馏塔并在塔底通入蒸汽。 塔顶出来的蒸汽含有甲醇、水及多种以轻主分为主的少量有机杂质，经过冷凝器被冷却水冷却，绝大部分冷凝下来，送至塔内回流，以轻组分为主的大部分有机杂质经塔顶液封槽后放空或回收作为燃料。 从预精馏塔出来的釜液进入主精馏塔经过塔底通入蒸汽，最后分离从塔上部得到精甲醇，塔下部得到侧馏分，从塔顶得到的轻组分和极少量的甲醇经液封溢流槽后，不凝性气体排空另一部分经回流罐再次进入预精馏塔进行回流。 第三章 工艺计算 小时生产能力。