Выбор и обоснование способа производства

Введение

 

Метанол (метиловый спирт) - одно из первых продукций произведенных на губахинском химическом заводе. Его производительность - 750 тыс. тонн метанола в год. Технологический процесс производства метанола разработан английской фирмой ICI. Проект во всех частях выполнен английской фирмой "DavyMcKee".

Качество метанола-ректификата должно соответствовать требованиям ГОСТа 2222-95.

Управление основными стадиями процесса централизовано и осуществляется из центрального пункта управления (ЦПУ).

Метанол, один из основных продуктов многотоннажной химии, широко используется для получения множества ценных химических веществ: формальдегида, сложных эфиров, аминов, растворителей, уксусной кислоты. Мировое производство метанола превышает 20 млн т в год, и спрос на него постоянно растет, что связано с наметившейся тенденцией использовать метанол в новых областях, например для получения высокооктановых бензинов, топлива для электростанций, как сырья для синтеза белка и т.д.

Метанол по объему производства и многообразию областей применения относится к основным продуктам органического синтеза.

Областями потребления, определяющими спрос на метанол в России, являются производства формальдегида, идущего на производство синтетических смол и пластмасс; диметилтетрафталата, применяемого в производстве полиэфирных волокон; синтетического каучука; растворителей; уксусной кислоты и др.

В данной курсовой работе был проведен выбор и обоснование энергоресурсов, географической точки строительства и мощности производства.

Проведен термодинамический и кинетический анализ и обоснован оптимальный технический режим.

Представлен расчет материального, теплового баланса, расчет основного аппарата.

Также приведены технологическая схема и чертеж основного аппарата.

 

Выбор и обоснование источников сырья, энергоресурсов, географической точки строительства

Обоснование сырья

энергоресурс использование синтез метанол

Сырьём для производства метанола является синтез - газ, получаемый конверсией природного газа. Снабжение предприятия природным газом осуществляется от магистрального газопровода Чусовой - Березники - Соликамск, который проходит рядом с предприятием.

 

Обоснование наличия энергоресурсов

К энергоресурсам относятся электрическая, тепловая энергии и вода.

Силовая энергия (380В) расходуется на работу компрессорных машин и насосов. Световая энергия (320В) идет на бытовые нужды завода. Источником этих видов энергии является ГРЭС им. Кирова в г. Губаха.

Энергия проходит заводскую подстанцию и направляется в цеха.

Источником водных ресурсов служит река Косьва и Широковское водохранилище, из которого ведется водозабор.

Вода в производстве метанола используется как хладоагент в теплообменной аппаратуре, поэтому к ее качеству предъявляются определенные требования по содержанию солей Ca и Mg. Поэтому на производство вода поступает только из цеха химической водоподготовки.

Согласно калькуляции себестоимости 1т метанола-ректификата для агрегата М-750 расход электроэнергии составляет 45кВт*ч, воды оборотной 3,5м3.

 

Обоснование географической точки строительства

 

Для обоснования географической точки строительства необходимо наличие следующих факторов:

близость источников сырья;

наличие потребителей;

наличие квалифицированных кадров;

благоприятные климатические условия;

наличие водных ресурсов;

наличие энергетических ресурсов;

наличие транспортных путей.

 

Выбор и обоснование способа производства

 

Метанол (метиловый спирт) СН3ОН - прозрачная жидкость со слабым специфическим запахом, напоминающим запах этилового спирта. Температура кипения метанола 64,7°С; температура плавления - 97,8°С; критическая температура 240°С; плотность 0,796г/см3; теплота испарения 263 ккал/кг.

Впервые обнаруженный Боулем в 1661 г. в продуктах сухой перегонки древесины, метанол в чистом виде был выделен лишь два столетия спустя в 1834 г., Дугласом и Пелиготом. В тоже время была установлена и его химическая формула.

Известно несколько способов получения метанола: сухая перегонка древесины; термическое разложение муравьиной кислоты; синтез из метана через метил хлорид с последующим омылением, и, наконец, неполное окисление метана на катализаторах под давлением.

Из перечисленных методов промышленностью было освоено получение метанола сухой перегонкой древесины. Но этот способ имеет свои недостатки:

малая мощность;

использование дорогостоящего и дефицитного сырья (из 1м3 березовых дров можно получить лишь 5-6 кг метанола);

большое количество примесей;

повышенный расход энергии;

высокая себестоимость конечного продукта;

В настоящее время, этот метод, бывший единственным освоенным промышленностью процессом потерял своё значение и вытеснен синтезом метанола из оксида углерода и водорода на катализаторах.

Последние агрегаты метанола достигают большой единичной мощности - 750000 т/год.

Ректификация метанола - сырца происходит в ректификационной колонне с клапанными тарелками. Питание подается в виде жидкости нагретой до температуры кипения.

Приведем краткую характеристику метода производства на губахинском М-750, разработанного фирмой ICI (Англия)/8/.

Исходным сырьем для производства метанола является природный газ.

Процесс получения синтез газа, необходимого для синтеза метанола, основан на каталитической конверсии углеводородов природного газа с водяным паром в трубчатой печи в присутствии никелевого катализатора при давлении Р=18 кг/см2 и t=8600С (на выходе из реакционных труб).

Синтез метанола предусматривается под давлением 80 атмосфер и температуре 210-2700С в присутствии медьсодержащего катализатора.

Отгонка примесей, содержащихся в метаноле-сырце, предусмотрена в последовательных колоннах предварительной и основной ректификации без давления.

Описанный метод получения метанола помимо указанных основных стадий включает в себя ряд вспомогательных и в целом состоит из следующих стадий:

компримирование природного газа центробежным компрессором с Р=30 кг/см2;

двухступенчатая очистка природного газа от сернистых соединений (гидрирование и поглощение);

каталитическая конверсия углеводородов с водяным паром в трубчатой печи при Р= 18 кг/см2 и T= 8600С;

компримирование полученного синтез газа с Р=14,6 кг/см2 до Р=81 кг/см2 центробежным компрессором с подачей его на всас циркуляционного компрессора цикла синтеза метанола;

синтез метанола при давлении примерно Р=80 кг/см2.

двух стадийная ректификация метанола-сырца.

Производство метанола состоит из следующих блоков:

блока сероочистки и конверсии в составе одного агрегата сероочистки и двух агрегатов конверсии природного газа;

блока компрессии в составе одного компрессора природного газа, одного компрессора синтез газа и одного циркуляционного компрессора;

блока синтеза метанола в составе двух агрегатов синтеза;

блока ректификации метанола-сырца в составе одного агрегата предварительной ректификации и 2-х агрегатов основной ректификации.

В состав производства метанола также входят:

вспомогательный котел;

установка деминерализации речной воды;

оборотный цикл;

факельная установка;

склад метанола с насосной и наливной эстакадой.

Основное оборудование (реакторы, колонны, компрессоры) установлено без резерва и рассчитано на годовой цикл работы с остановкой для проведения ремонтов.