Аннотация 4
ВВЕДЕНИЕ 8
1. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ПРАКТИЧЕСКИХ ОСНОВ ПРОЦЕССА СИНТЕЗА МЕТАНОЛА 9
1.1 Метанол, свойства и применение 9
1.2 Мировое производство метанола. Рынок метанола 11
1.3 Химизм реакции синтеза метанола 16
1.3.1 Условия реакции синтеза метанола 22
1.3.1.1 Влияние температуры на скорость синтеза метанола 23
1.3.1.2 Влияние давления на скорость синтеза метанола 24
1.3.1.3 Влияние объемной скорости на скорость синтеза метанола 25
1.3.1.4 Влияние свойств катализатора на скорость синтеза метанола 26
1.4 Описание технологической схемы синтеза метанола 27
1.4.1 Гидросероочистка природного газа 27
1.4.2 Получение синтез - газа 29
1.4.3 Синтез метанола 31
1.5 Аппаратурное оформление производства синтеза метанола 35
1.5.1 Виды реакторов синтеза метанола 37
1.5.1.1 Колонна синтеза метанола насадочного типа 37
1.5.1.2 Колонна синтеза метанола типа «МАТРЕШКА» 38
1.5.1.3 Реактор синтеза метанола с движущимся слоем катализатора 40
1.5.1.4 Реактор синтеза метанола с псевдоожиженном слоем катализатора .. 41
2. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССА СИНТЕЗА МЕТАНОЛА 43
2.1 Описание способа модернизации технологической схемы синтеза метанола 43
2.2 Расчет материального баланса изотермического реактора синтеза метанола 44
2.3 Расчет материального баланса циркуляционного реактора синтеза метанола 45
2.4 Выбор типа реактора и его основных размеров 46
2.5 Выбор катализатора и кинетическая модель процесса синтеза метанола 47
2.6 Выбор условий проведения процесса синтеза метанола 50
2.7 Физико-химические характеристики газовой смеси и ее компонентов. ... 50
2.8 Определение границ устойчивого кинетического режима для принятых условий процесса в отдельном зерне и слое катализатора 50
2.9 Расчет температур и концентраций по длине слоя катализатора 56
2.10 Определение гидравлического сопротивления слоя катализатора 59
2.11 Тепловой баланс реактора. Определение расхода теплоносителя 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 63
Метанол, обнаруженный в продуктах сухой перегонки дерева, известен уже с XVII века. Продолжительное время основным способом его производства являлся этот процесс. Первый промышленный метанол в 1923 году был получен с использованием синтез - газа, а сам процесс получения синтез - газа был разработан в начале 1920-х годов. Полученный впервые промышленный метанол на протяжении долгого времени служил топливом для нужд в хозяйстве и был одним из первых видов горючего для ДВС. С каждым годом расход метанола возрастает, и если в середине 1920-х годов он составлял более 100тыс. т/год, то на данный момент его расход составляет более 16млн. т/год. Метиловый спирт занимает одно из первых мест среди основных продуктов многотоннажной химии.
На сегодняшний день метанол имеет большой потенциал во многих областях, например, в качестве моторного топлива, источника энергии, сырья для синтеза и др. Поэтому он имеет, и будет иметь долгое время ключевую позицию в химической промышленности. Так как спрос на это вещество растет во всем мире, то необходимо повышать его производительность. Однако при повышении производительности повышаются и энергозатраты. Исходя из этого, была поставлена цель и задачи бакалаврской работы.
Цель: повышение энергоэффективности крупнотоннажных агрегатов синтеза метанола.
Задачи:
1. Рассмотреть основную технологию процесса синтеза метанола.
2. Подобрать аппаратуру и модернизировать технологическую схему производства метанола для повышения энергоэффективности.
3. Рассчитать конструктивные параметры кожухотрубчатого реактора.
В результате проведенных исследований была выявлена наиболее оптимальная технологическая схема крупнотоннажного агрегата синтеза метанола. Суть модернизации заключается в объединении проточного изотермического и рециркуляционного адиабатического реакторов. Данное решение сочетает в себе достоинства этих способов процесса синтеза и минимизирует их недостатки.
Внедрение разрабатываемой в работе технологии позволит получить экономический эффект за счет повышения производительности установки и снижения удельных энергозатрат на выпуск тонны продукции. Также за счет снижения температуры реакции в циркуляционном контуре увеличивается время пробега катализатора.
