甲醇洗滌塔 論文開(kāi)題報(bào)告

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1、榆林學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 題 目 甲醇洗滌塔設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 楊岳淞 學(xué) 號(hào) 0806250239 院（系） 化學(xué)與化工學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 過(guò)程裝備與控制工程 指導(dǎo)教師 慕苗 報(bào)告日期 2012年3月9日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 甲醇洗滌塔設(shè)計(jì) 題目類(lèi)別（請(qǐng)?jiān)谟嘘P(guān)項(xiàng)目下 作J記號(hào)） 設(shè)計(jì) 論文 其它 V 題目需要在實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、工程實(shí)踐和社會(huì)調(diào)查等社會(huì)實(shí)踐中完成 是V 否口 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）起止時(shí)間 2012年2月27日?2012年5月27日（共13周） 、國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 國(guó)外自1954年德國(guó)魯奇公司在南非Sasol公司的合成燃料廠建成世界第一

2、套工業(yè)化的低溫甲醇洗示范裝置以來(lái)，目前在國(guó)外已有近百套低溫甲醇洗凈化裝 置投入生產(chǎn)運(yùn)行。自二十世紀(jì)七十年代以來(lái)，國(guó)外所建的以煤和重油為原料的大 型合成氨裝置大多采用低溫甲醇洗凈化工藝脫除酸性氣體。魯奇公司的低溫甲醇 洗工藝流程為：氣化-脫硫-變換-脫碳，變換工序設(shè)置在脫硫和脫碳之間。林德 公司的低溫甲醇洗工藝則是在變換后選擇性地進(jìn)行一步法脫硫脫碳。隨著低溫甲 醇洗工藝的在工業(yè)化裝置的廣泛應(yīng)用，針對(duì)不同的原料和氣化方法，魯奇公司和 林德公司又開(kāi)發(fā)出了多種工藝流程，通過(guò)不斷對(duì)原有流程的優(yōu)化和設(shè)備的改進(jìn)， 使整個(gè)低溫甲醇洗流程的效率更高，能量利用更為充分和合理。魯奇低溫甲醇洗 工藝所需冷量沒(méi)有由中間

3、循環(huán)甲醇提供系統(tǒng)，而是全部由外部提供。甲醇溶液由 于吸收溫度低，循環(huán)量相對(duì)較大，與林德工藝相比，能耗稍高，吸收塔的體積也較 大。由于系統(tǒng)冷量由外部供給，也使得操作調(diào)節(jié)相對(duì)靈活，并通過(guò)新型塔板的設(shè) 計(jì)，提高了塔的操作彈性。近期魯奇公司新設(shè)計(jì)的低溫甲醇洗裝置將相關(guān)設(shè)備組 合為一體，依靠液位和重力輸送液體，減少了機(jī)泵和管道的數(shù)量和裝置投資費(fèi)用。 林德低溫甲醇洗采用林德專(zhuān)利設(shè)備---高壓繞管式換熱器,提高了換熱效率,特別 是多股物流的組合換熱，節(jié)省占地，設(shè)備布置更為緊湊，能耗更省。近期林德公司 又對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，分為兩部分組合,分別采用不同的材料制造，使維修和清 洗更加方便。原料氣進(jìn)入低溫甲醇洗裝

4、置后，噴入少量循環(huán)甲醇，以防止氣體在低 溫下結(jié)冰,避免系統(tǒng)發(fā)生堵塞。在甲醇溶液循環(huán)回路中設(shè)置甲醇過(guò)濾器，去除硫化 亞鐵和硫化竦等固體雜質(zhì)，以防止其在系統(tǒng)中積累而堵塞設(shè)備。此外，針對(duì)生產(chǎn)中 出現(xiàn)的問(wèn)題采取了一些相應(yīng)的改進(jìn)措施，主要有:① 設(shè)置系統(tǒng)在預(yù)洗段已去除原 料氣中的NH3和HCN等雜質(zhì);②增大原料氣分離器的容積用以降低其進(jìn)入系統(tǒng) 的溫度;③在甲醇再生塔中增設(shè)水提濃段，以增強(qiáng)系統(tǒng)除水能力；④在半貧液中注 入原料氣，以抑制FeS和NiS的生成，通過(guò)提壓的措施使其在特定部位生成并及時(shí) 去除。 我國(guó)對(duì)低溫甲醇洗工藝的研究始于二十世紀(jì)七十年代，中石化蘭州設(shè)計(jì)院、 南化集團(tuán)研究院、浙江大學(xué)、上?；?/p>

5、研究院、大連理工大學(xué)等單位在該工藝的 基礎(chǔ)理論研究方面均取得了一定的成果。上?；ぱ芯吭汉驼憬髮W(xué)在工藝計(jì)算 方面,南化研究院在熱力學(xué)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)測(cè)定方面，蘭州設(shè)計(jì)院在氣液平衡計(jì)算數(shù) 學(xué)模型，北京化工大學(xué)在氣液相平衡方面均做了大量的工作。大連理工大學(xué)在化 工工藝模擬計(jì)算方面取得了較大的進(jìn)展。國(guó)內(nèi)目前已有多套大型酸性氣體凈化裝 置采用了低溫甲醇洗工藝，有的裝置已運(yùn)行近二十年,在設(shè)計(jì)、施工、安裝、操作 等方面都積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。大連理工大學(xué)從一九八三年開(kāi)始進(jìn)行低溫甲醇洗工 藝過(guò)程研究，在中石化公司和浙江大學(xué)的協(xié)助下，該項(xiàng)研究于一九九九年通過(guò)了 中石化的鑒定，并且獲得了國(guó)內(nèi)兩項(xiàng)專(zhuān)利申請(qǐng)。經(jīng)改進(jìn)后的該工

6、藝采用六塔流程， 與林德工藝相似。據(jù)介紹，該工藝的冷負(fù)荷和設(shè)備投資比林德工藝低百分之十左 右。蘭州設(shè)計(jì)院在參與魯奇和林德兩個(gè)不同的低溫甲醇洗工藝流程的設(shè)計(jì)中積累 了一定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在中石化湖北化肥分公司的低溫甲醇洗設(shè)計(jì)中，魯奇公司僅 提供了工藝軟件包，由蘭州設(shè)計(jì)院自行完成了基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。該工藝的熱 交換器均采用標(biāo)準(zhǔn)的TEMA型換熱器,所有塔盤(pán)采用普通標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，提高了低溫甲 醇洗裝置的國(guó)產(chǎn)化率，降低了投資費(fèi)用。近年來(lái)，在低溫甲醇洗設(shè)備制造方面，國(guó) 內(nèi)也取得了可喜的進(jìn)展。大連冰山集團(tuán)金州重型機(jī)器有限公司為上海焦化有限公 司引進(jìn)的林德公司低溫甲醇洗裝置制造了特大型成套設(shè)備，包括塔器換熱器罐類(lèi)

7、等共二十三個(gè)種類(lèi)二十三臺(tái)設(shè)備，其中有硫化氫濃縮塔、變換氣吸收塔、煤氣甲 醇吸收塔等關(guān)鍵設(shè)備。這些設(shè)備不僅使用了國(guó)內(nèi)目前難以掌握的3.5Ni低溫鋼材 料的加工工藝技術(shù)，而且體積龐大，單臺(tái)設(shè)備最大直徑為23 m,長(zhǎng)55 m,質(zhì)量近 百?lài)崱４送?，河南開(kāi)封空分集團(tuán)有限公司制造的低溫甲醇洗關(guān)鍵設(shè)備高壓繞管式 換熱器，工作壓力為16.5 MPa ,可成功地替代林德公司的進(jìn)口設(shè)備。山東德州華 魯恒升化工股份有限公司近期投產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)化大型化肥裝置中采用了具有自主知 識(shí)產(chǎn)權(quán)的低溫甲醇洗工藝技術(shù)。該工藝軟件包由中國(guó)寰球工程公司提供，在完成 了 5.5MPa工作壓力下低溫甲醇洗工藝的計(jì)算機(jī)計(jì)算程序的開(kāi)發(fā)后，為工藝包設(shè)

8、 計(jì)、初步設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)提供了物料和熱量衡算的數(shù)據(jù)，利用該軟件包建成的大 型化肥低溫甲醇洗裝置已成功投運(yùn)。該裝置采用三臺(tái)并聯(lián)操作的吸收塔，共用一 套再生系統(tǒng),可同時(shí)生產(chǎn)氨合成氣、甲醇合成氣和羥基合成氣，屬?lài)?guó)內(nèi)外首創(chuàng)，達(dá) 到國(guó)際先進(jìn)水平。 二、本課題的意義 富煤、貧油、少氣，是我國(guó)的基本能源國(guó)情。近年來(lái)，隨著國(guó)際石油和天然 氣資源的日趨緊張，我國(guó)出于對(duì)能源戰(zhàn)略的調(diào)整以及充分發(fā)揮煤炭大國(guó)的優(yōu)勢(shì)， 大力發(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)，其中煤制甲醇項(xiàng)目作為煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的源頭項(xiàng)目備受重視 煤制甲醇工藝中，煤氣的凈化是十分重要的環(huán)節(jié)。目前，國(guó)際上普遍采用的是低 溫甲醇洗工藝，該工藝廣泛應(yīng)用于大型合成甲醇、合成氨、城市

9、煤氣和天然氣脫 硫等生產(chǎn)裝置的凈化工藝中。我國(guó)也在多套大型酸性氣體凈化裝置上采用低溫甲 醇洗工藝，并在設(shè)計(jì)、施工、安裝操作等方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。低溫甲醇洗工 藝中甲醇洗滌塔是最重要的一環(huán)，它對(duì)整個(gè)裝置的安全運(yùn)行和后續(xù)產(chǎn)品的質(zhì)量起 著決定性的作用。近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)很多學(xué)者對(duì)甲醇洗滌塔的使用及在實(shí)際生產(chǎn)中 存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，使低溫甲醇洗工藝在實(shí)際生產(chǎn)中得以改進(jìn)并慢慢成為成 熟可靠的節(jié)能型酸性氣體凈化工藝。這套工藝與其他酸性氣體凈化工藝相比，具 有選擇性好、凈化度高、吸收力強(qiáng)、能耗和操作費(fèi)用低等特點(diǎn)，因此，國(guó)內(nèi)亟待 加強(qiáng)對(duì)甲醇洗滌工藝的研究開(kāi)發(fā)，尤其對(duì)其甲醇洗滌塔這一關(guān)鍵技術(shù)裝備的改 進(jìn)。 三

10、、 研究?jī)?nèi)容、研究方案以及步￡ 1. 甲醇洗滌塔是合成氨裝置中酸性氣體脫除工序中的關(guān)鍵設(shè)備之一。本設(shè) 計(jì)主要對(duì)甲醇洗滌塔的工藝、材料、結(jié)構(gòu)經(jīng)行設(shè)計(jì)。 2. 甲醇洗滌塔工藝設(shè)計(jì)： 甲醇洗滌塔的主要流程是多段吸收，高壓低溫是其基本特點(diǎn)。用冷甲醇作為 吸收溶劑，利用低溫下酸性氣體在甲醇中溶解度比較大的特性脫除原料氣中的 酸性氣體（主要是CO2和H2S）。工藝的設(shè)計(jì)操作溫度為-60°C，設(shè)計(jì)壓力為4.08 MPa。 3. 甲醇洗滌塔的材料設(shè)計(jì)： 在已經(jīng)成熟應(yīng)用的甲醇洗滌塔材料中只有SA537CL1和SA203GrD最有實(shí)際選 用價(jià)值，但各自又存在不利因素。SA537CL1在一60C的設(shè)計(jì)溫度

11、下安全裕量不 足，而SA203GrD在高于一30C時(shí)會(huì)發(fā)生HISSC。最終確定了采用兩種母材制造 的方案，即上半部（設(shè)計(jì)溫度一60C ）采用SA203GrD，下半部（設(shè)計(jì)溫度一45C） 采用SA537CL1。其中SA537CL1在采購(gòu)時(shí)要求沖擊試驗(yàn)溫度為-60C。 4. 甲醇洗滌塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 甲醇洗滌塔的結(jié)構(gòu)從下到上依次分為閃蒸罐段、脫硫塔段、粗吸塔段、主 吸塔段、和精吸塔段。 四、 論文提綱 1. 摘要； 2. 目錄； 3. 前言； 4. 工藝方案、材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 5. 參考文獻(xiàn)； 6. 致謝。 五、擬定的工作計(jì)劃、存在的問(wèn)題及擬采取的解決措施。 1. 擬定的工

12、作計(jì)劃 1周（第2周） 1周（第3周） 4周（第4-7周） 3周（第8-10周） 1周（第11周） 1周（第12周） 1周（第13周） 1周（第14周） 1. 下達(dá)畢業(yè)論文任務(wù)，做好開(kāi)題準(zhǔn)備； 2. 查閱資料，完成開(kāi)題報(bào)告； 3. 完成列管式冷凝器的設(shè)計(jì)； 4. 完成初稿及圖紙繪制； 5. 與指導(dǎo)教師進(jìn)行深入交流，對(duì)初稿進(jìn)行修改; 6. 撰寫(xiě)畢業(yè)論文，定稿； 7. 搜集整理材料，做答辯準(zhǔn)備； 8. 進(jìn)行答辯。 2. 設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題及解決措施 存在問(wèn)題：目前甲醇洗滌工藝存在主流的兩種工藝——林德工藝和魯奇工 藝，他們各有優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)設(shè)計(jì)時(shí)具體選擇哪種工藝還存在許

13、多疑問(wèn)。 解決措施：繼續(xù)查閱資料結(jié)合自己的設(shè)計(jì)要求合力選擇。 存在問(wèn)題：由于甲醇洗滌技術(shù)屬于國(guó)外壟斷技術(shù)，我國(guó)對(duì)于此項(xiàng)技術(shù)主要依 賴(lài)進(jìn)口。因此具體設(shè)計(jì)資料略顯貧乏。 解決措施：在查閱大量資料的基礎(chǔ)上多與指導(dǎo)老師溝通。 六、主要參考文獻(xiàn) ［1］ 秦曉鐘，賈志忠.低溫壓力容器用鋼板標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介［M］中國(guó)鍋爐壓力容器安 全 2002， 18 （4）： 16-17 ［2］ 孫津生，李燕.低溫甲醇洗工藝流程模擬一一甲醇洗滌塔的模擬［J］甘肅 科學(xué)學(xué)報(bào) 2007，19 （02）： 51-53 ［3］ 高靜，楊學(xué)元，安豐華，韓濤甲醇洗滌塔的制造與檢驗(yàn)［M］中國(guó)化工裝 備 2007， 02： 41-48 ［4］ 李濤，林麗華，于輝SA203Gr.D（3.5Ni）甲醇洗滌塔的制造［J］化工設(shè)備與 管道 2005，42 （02）： 51-52 ［5］ 尹八一.C401甲醇洗滌塔吊裝工藝與計(jì)算［J］石油化工建設(shè)2005，27 （03）： 69-72 ［6］ 解小鑾.管殼式換熱器設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題［J］石油和化工設(shè)備2011，14 （6）： 22-24 指導(dǎo)教 師意見(jiàn) 指導(dǎo)教師（簽名）： 20 年 月 日 院系 意見(jiàn) 院系負(fù)責(zé)人（簽名）： 20 年 月 日 備注