年产10万吨甲醇转化工段中换热器的设计毕业设计论文(编辑修改稿)

年产10万吨甲醇转化工段中换热器的设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

......................................................... 15 壳程表面给热系数 ........................................................................................ 15 管内表面给热系数 ......................................................................................... 16 传热面积裕度 ............................................................................................... 17 换热器内流体的流动阻力 .............................................................................. 18 管子拉脱力计算 ............................................................................................ 18 第 4 章 换热器主要结构尺寸和计算结果列表 .........................................................20 第 5 章 结 论 ...............................................................................................................20 参考文献 .......................................................................................................................21 致谢 ...............................................................................................................................22 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文 ） 1 前言 我国是一个少油多煤的国家，煤炭贮量非常丰富，煤种齐全。 但到目前为止，我国煤炭资源的综合利用水平还很低，基本上处于小型化、分散化、产品单一化、浪费大、污染严重和低效益的状态。 因此建设大型煤炭综合利用的焦化基地，实现煤炭资源的综合利用，生产高附加值的深加工产品，调整产业结构，保护环境，带动区域经济乃至行业经济的发展已成为必然趋势。 合成甲醇技术是煤化工技术在能源转换的背景下研究开发的，其宗旨是以水煤气为原料，扩大炭资源的使用范围，缓和石油危机。 因此，充分利用丰富的煤炭资源，大力发展洁净煤技术和新一代煤化工技术是非常必要的，既对我国合理利用资源、有效利用能源和促进经济可持续发展具有重要的现实，又对保护国家能源安全具有深远的战略意义。 众所周知，甲醇是重要的化工产品，也是重要的化工原料，又是很有发展前途的重要燃料。 由甲醇合成的后加工产品名目繁多，效益显著，市场非常活跃，发展前景十分广阔。 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文 ） 2 第 1 章 概述 产品的性质 甲醇物性 甲醇（ Methanol Methyl alcohol） 又名木醇，木酒精， 甲基氢氧化物，是一 种最简单的饱和一元醇，化学分子式为 OHCH3 ，相对分子质量 度 0． 792（ 20/4℃ ），熔点 97． 8℃ ，沸点 64． 5℃ ，闪点 12． 22℃ ，自然点 463． 89℃ ，蒸汽密度 1． 11kg/m3，蒸汽压 13． 33kPa（ 100mmHg， 21． 2℃ ），蒸汽与空气混合物爆炸范围 6%~36． 5%。 在通常情况下，甲醇是一种有毒，无色易挥发和易燃的无色液体，具有类似于酒精的味道。 甲醇能与水，乙醇，乙醚，酮，卤代烃和许多其他有机溶剂相混溶 ，并与它们形成共沸混合物。 产品的用途 甲醇是重要的化工原料，应用广泛，主要用于生产甲醛，其消耗量约占甲醇总量的 30%~40%；其次作为甲基化剂，生产甲胺、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基叔丁基醚、对苯二甲酸二甲酯；甲醇羰基化可生产醋酸、酸酐、甲酸甲酯、碳酸二甲酯等。 其次，甲醇低压羰基化生产醋酸，近年来发展很快。 随着碳化工的发展，由甲醇出发合成乙二醇、乙醛、乙醇等工艺正在日益受到重视。 甲醇作为重要原料在敌百虫、甲基对硫磷、多菌灵等农药生产中，在医药、染料、塑料、合成橡胶，合成纤维等工业中有着重 要的地位。 甲醇还可经生物发酵生成甲醇蛋白，用作饲料添加剂。 （ 1）甲醇氧化制甲醛 甲醇在高温、浮石银、催化剂或其它固体催化剂存在下直接氧化制甲醛。 目前，国内外以上的甲醇用于制甲醛，进而合成树脂、塑料及其他化工原料。 聚甲醛是性能优良的工程塑料，其用途十分广泛。 甲醛还用来制取丁二醇、乌洛托品等近一百种下游产品。 （ 2）甲醇氨化制甲胺 将甲醇与氨气按照一定比例混合，在 370~420℃ 、 ~ 压力下，以活性氧化铝为催化剂进行合成，制得甲胺、二甲胺、三甲胺的混合物，再经精馏可得一、二或 三甲胺产品。 一、二、三甲胺用于农药、医药、染料方面或用作有机原料中间体。 （ 3）甲醇羰基化反应制醋酸。 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文 ） 3 由甲醇和一氧化碳在低压下羰基合成制醋酸，其总量占世界醋酸生产能力的50%以上。 （ 4）甲醇酯化可生产各种酯类化合物。 （ 5）甲醇在金属硅铝催化剂或 ZSM5 型分子筛存在下，脱水可制得二甲醚。 （ 6）甲醇用作燃料。 甲醇的发展前景 甲醇作为最有希望代替汽油的并且将成为二十一世纪有竞争力的可选清洁燃料，具有非常好的发展前景。 所以专家认为，必须开拓甲醇作为车用燃料的用途，即发展甲醇汽 车才能使甲醇取得较好的经济效益。 甲醇汽油是符合我国国情的替代能源之一，不仅符合国家 节能减排 政策的要求，而且因甲醇汽油可部分替代石油，在一定程度上相当于扩大了我国石油战略储备。 与此同时，推广甲醇汽油，一方面可以释放我国每年 20xx 多万吨的甲醇产能，改变我国甲醇产能严重过剩的局面，提高甲醇生产企业的开工率。 另一方面，甲醇汽油的生产成本低，甲醇汽油价格更为优惠，更适用于老百姓的需求，更 经济实惠。 我国现在提出了四个石油替代路径：天然气替代、电动力替代、生物燃料替代和煤基燃料替代，煤基燃料替代包括煤制天然气、甲醇、二甲醚、合成油等。 煤基醇醚燃料更具有大规模、基地化推广的现实性，是最实用、经济的选择。 由于甲醇在我国已经有一定规模的生产，另外甲醇的投资成本低，无论甲醇汽油生产技术还是甲醇车辆生产技术都已经非常成熟了。 如果甲醇汽油作为车用燃料相比于其他能源具有一定的优势，甲醇汽油也是一种液体燃料，好多特性和汽油雷同，但比汽油更安全、更节能、更环保。 此外，甲醇汽油可直接利用现在所有中石油和中石化的 输配系统进行快速推广，推广渠道会相对便捷一些，推广成本也非常小。 甲醇生产的基本原理 甲醇合成 目前甲醇生产技术主要采用 高压法 、 中压法和低压法 三 种工艺，并且以低压法为主，这 三 种方法生产的甲醇约占世界甲醇产量的 80%以上。 高压法： ()是最初生产甲醇的方法，采用锌铬催化剂，反应温度 360400℃ ，压力。 高压法由于原料和动力消耗大，反应温度高，生成粗甲醇中有机杂质含量高，而且投资大，其发展长期以来处于停顿状态。 低压法： ( Mpa)是 20 世纪 60 年代后期发展起来的甲醇合成技术，低压法基于高活性的铜基催化剂，其活性明显高于锌铬催化剂，反应温度低平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文 ） 4 (240270℃ )。 在较低压力下可获得较高的甲醇收率，且选择性好，减少了副反应，改善了甲醇质量，降低了原料消耗。 此外，由于压力低，动力消耗降低很多，工艺设备制造容易。 中压法： ( Mpa)随着甲醇工业的大型化，如采用低压法势必导致工艺管道和设备较大，因此在低压法的基础上适当提高合成压力，即发展成为中压法。 中压法仍采用高活性的铜基催化剂，反应温度与低压法相同，但由于提高了压力，相应 的动力消耗略有增加。 甲醇的生产方法 其他还 有：甲烷直接氧化法、由一氧化碳和氢气合成甲醇、液化石油气氧化法。 比较 甲醇生产 的优缺点，以投资成本，生产成本，产品收率为依据，选择低压法为生产甲醇的工艺，用 和 在加热压力下，在催化剂作用下合成甲醇，其主要反应式为： 甲醇生产工艺流程 本设计采用焦炉煤气合成的甲醇。 工艺流程如下： 图 11 焦炉煤气制甲醇工艺流程图 焦炉煤气经过气柜，在气柜中缓冲稳压， 选择低温低压的方式，压力为； 然后焦炉煤气中 S 含量较高，必须用加 H2 转化有机硫工艺，将焦炉气脱硫处理；然后将焦炉煤气纯氧部分氧化催化转化甲烷，氧气与焦炉煤气不完全燃烧，放出大量热，甲烷与氢气吸收热量反应，最终产物为 CO、 H ；将合成的净化原料气压缩，送去合成塔合成甲醇。 反应原理 用氢与一氧化碳在催化剂的作用下合成甲醇，是工业化生产甲醇的主要方法。 很多研究证明，氢与一氧化碳在合成反应中发生的变化很复杂，可以用以下焦炉煤气 气柜 脱硫处理 甲烷转化 合成气压缩。