Keywords:  methanol; MTP; coal chemical industry；Aspen plus

目  录

1  绪论 1

1.1  课题的目的意义 1

1.2  选题背景 1

1.3  概述 2

1.3.1  设计项目名称 2

1.3.2  生产规模 2

1.3.3  产品说明 2

1.3.4  重要原料及中间体简述 2

2  工艺设计 5

2.1  工艺选择 5

2.1.1  反应机理 5

2.1.2  工艺方案的选择 5

2.1.3  合成方案的选择 6

2.1.4  压缩方案的选择 7

2.1.5  碱洗方案的选择 8

2.1.6  精馏方案的选择 9

2.1.7  工艺流程简述 9

2.2  物料衡算 9

2.2.1  概述 9

2.2.2  Aspen Plus模拟单元模型 10

2.2.3  流程模拟基本操作步骤 10

2.2.4  物料衡算 10

2.3  能量衡算 15

2.3.1  热量衡算原理 15

2.3.2  热量衡算 16

3  设备设计及选型 21

3.1  精馏塔的设计 21

3.1.1  Aspen Plus模拟气液负荷和物性数据的计算 21

3.1.2  塔板数和操作参数 24

3.1.3  塔径 25

3.1.4  溢流装置 26

3.1.5  塔板布置及浮阀数目与排列 27

3.1.6  塔板流体力学验算 29

3.1.7  塔板负荷性能图 30

3.1.8  塔体结构 33

3.1.9  塔板结构 35

3.1.10 附属设备 35

3.2  反应器的设计 38

3.2.1  催化剂的选择 38

3.2.2  计算床层体积 38

3.2.3  气体分离装置选择 39

3.2.4  封头 39

3.2.5  支座 39

3.3  辅助设备的设计 40

3.3.1  泵和储罐的选型 40

4  安全生产与绿色化工 42

4.1  安全生产 42

4.1.1  安全防范措施 42

4.1.2  甲醇防范措施 42

4.1.3  丙烯防范措施 43

4.2  绿色化工 44

4.2.1  废气 44

4.2.2  废水 44

4.3  经济估算 45

致谢 46

参考文献 47

符号说明.47

附录..50

1 绪论

现代化学工业基础原料中最重要的原料中就有丙烯，同时它也是衡量一个国家国力的指标。生产烯烃的传统工艺有很多，石油裂化是其中之一。但是通过石油裂解生产低碳烯烃的经济可行性已经受到质疑，其过程愈来愈受石油资源稀缺的限制。因此，世界各国已开始开发用于开发乙烯和丙烯轻质烯烃的非石油路线。其中，以甲醇为原料制备低碳烯烃（MTP）的煤制低碳烯烃工艺由于其污染小，产品收率高而备受世人瞩目。

1.1 课题的目的意义

可持续发展化工中，不得不用煤炭去替代一些是有资源。中国的能源结构特点是缺乏油气和相对丰富的煤炭资源。据估计，到2010年，新的探明储量将产生每年0.18-2.5亿吨的新产能。到2010年，如果中国的石油产量保持在168~1820000t之间，它只能满足51-55％的需求量。 石油短缺高达15～1620000t。中国天然气剩余可采储量约为183m³。据估计，到2010年，中国天然气年需求量约为780-120m³，而天然气供应量将达到1300m³，超过供应。然而，由于中国天然气价格高昂，天然气离开原产国，大部分用作民用燃料。

从大量工业生产丙烯角度而言，3.5t石脑油才仅仅能产出大约1t丙烯。但是对于甲醇为原料而言，3.1t甲醇就能产出约1t丙烯。 无论从能源质量还是能源缺乏的角度来看，建议用煤代替石油馏分来生产烯烃。

被世界认可的甲醇汽油混合方式，是目前而言经济环保的方法。积极制定汽油中甲醇5％，10％和15％的各项标准和实施细则。由于石油资源短缺，发达国家对如何更有效和经济地使用天然气或煤炭给予了高度重视。

1.2 选题背景

经济、社会发展的基础之一是能源。所有能源国家关注的焦点是室友，有关于石油的资源战争近年来频频发生。近年来，油价继续攀升，各个国家已经开始研发其他路线制造烯烃，摒弃了传统的使用石油的方式。