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北京化工大学北方学院毕业设计——文献综述1北京化工大学北方学院NORTHCOLLEGEOFBEIJINGUNIVERSITYOFCHEMICALTECHNOLOGY毕业设计开题报告报告题目:年产25万吨甲醇的合成工艺设计学院：化工与材料工程学院专业：化学工程与工艺班级：1203学号：120110093姓名：邵静指导教师：蔡靖北京化工大学北方学院毕业设计——文献综述2文献综述前言本人毕业设计的论题为《年产25万吨甲醇的合成工艺设计》。随着经济全球化进程的发展,甲醇是一种有着广泛用途的重要的有机化工原料,甲醇工业生产对其他相关工业和国民经济的发展都有着重要意义。随着经济全球化进程的发展,21世纪的化学工业,其产业结构正在不断调整,日益突出了精细化工的主体地位。近几十年来,特别是我国甲醇工业的发展,生产规模逐渐扩大,下游产品种类不断增加,社会需求越来越大，能源消费也不断增加，为了解决我国石油供应过分依赖进口的能源安全问题,解决机动车辆排放出的一氧化碳、碳氢、氮氧化物等严重污染，本文综述了国内外甲醇的研究现状，煤制甲醇催化剂的选择，甲醇的意义等。北京化工大学北方学院毕业设计——文献综述3甲醇在生活中越来越受到重视。甲醇是C1化学的基础物质和重要的有机化工原料，也是一种洁净高效的车用料和大功率燃料电池的原料，主要应用于精细化工、塑料等领域，可用来制造甲醛、醋酸、合成橡胶、甲胺、对苯二甲酸二甲酯[1]、甲基苯烯酸甲酯、氯甲烷、醋酸、甲基叔丁基醚、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲酯等多种有机产品，也可用于有机合成、农药、医药、涂料、染料和国防工业等领域。随着社会经济的快速增长，能源、环境问题日益突出，甲醇作为燃料应用的比例越来越大。近20年来，甲醇生产发展很快，技术不断提高，生产规模逐年扩大，生产工艺逐步成熟，各项技术指标不断完善，特别是近年来甲醇汽、柴油的开发和应用，使其作为代用燃料，从技术性、经济性上具有了很强的竞争力。甲醇在国民经济中占有十分重要的地位。近年来，随着甲醇下属产品的开发，特别是甲醇燃料的推广应用，甲醇的需求大幅度上升。一、国内研究综述1、甲醇的生产现状世界各国的甲醇生产主要以天然气为原料。2006年世界甲醇总产能为4695万吨/年。2007～2010年全球甲醇产能年增长率为4.5%～5.0%，到2010年产能将达到5800万～6000万吨/年。进入本世纪以来，新建装置集中在中东、拉美和东亚等地天然气资源丰富的地区，谋求以成本优势占领市场。装置规模也呈现出大型化(5000～12000吨/天)的趋势。世界甲醇生产格局的变化导致消费格局发生重大变化。美国、欧洲、日本等发达国家和地区甲醇消费已由自给逐步转变为依靠进口。中国也成为世界甲醇生产商的目标市场。我国甲醇工业的发展情况我国甲醇工业始于20世纪50年代，主要是由原苏联援建的以煤为原料采用高压法锌铬催化剂合成甲醇技术。1957年第一套锌铬催化剂高压法甲醇合成装置在吉林化学工业公司投产，设计能力为100t／d，然后在兰州、太原、西安等地陆续建厂投产。60年代上海吴泾化工厂先后自建了以焦炭和石脑油为原料的甲醇装置；同时南京化学工业公司研究院研制了联醇用中压铜基催化剂，推动了具有我国特色的合成氨联产甲醇工业的发展。自2002年年初以来，我国甲醇市场受下游需求强力拉动，以及生产成本的提高，甲醇价格一直呈现一种稳步上扬走势。甲醇市场价格最高涨幅超过100％，甲醇生产的利润相当丰厚，效益好的厂家每吨纯利超过了1000元，因而甲醇生产厂家纷纷扩产和新建，使得我国甲醇的产能急剧增加。随着甲醇生产技术的发展，我国甲醇生产技术越北京化工大学北方学院毕业设计——文献综述4来越高，生产工艺逐步成熟，生产规模渐渐扩大，特别是现如今的甲醇柴油、汽油等的出现成为一种经济、技术的代用燃料2.国内甲醇的生产状况[2]2002年,我国甲醇生产能力达到4.5Mt,产量为2.31Mt,进口1.8Mt,出口量为10kt,表观消费量为4.1Mt,占市场需求的56％；2003年生产能力5Mt，产量为3Mt，进口量为1.4Mt,出口量为50kt,表观消费量为4.35Mt,占市场需求的69％；2004年生产能力达到7Mt，产量4．4Mt，进口量为1．36Mt，出口量约30kt，表观消费量为5.73Mt，占市场需求的77％；2005年生产能力为10Mt，产量达到5Mt，进口量为1.15Mt，表观消费量为6.15Mt，占市场需求的80％。2006年上半年我国共生产甲醇3.4Mt比2005年同期增长29.7％,下半年又有2Mt的新建甲醇装置陆续竣工投产，使得2006年我国甲醇产量突破7Mt大关，比2005年增加2Mt。同时，2006年我国的甲醇需求量仍将保持较高速度的增长，消费量将超过7Mt，再创历史新高。2006年我国甲醇出口(主要出口到韩国)量已超过100kt。我国现在已成为世界第二大甲醇消费国，同时也是甲醇生产增长最快的国家，并将继续高速发展。2008年产能达到2338万吨。2009年产能增加379万吨万吨，总产能达到2717万吨。2010年我国甲醇产能又有大幅增长，增长比例38.26%，总产能达到3756.5万吨。据国家统计局网站数据，2010年产量为1575.26万吨，是1990年产量63.97万吨的24.62倍。2010年，国内共有甲醇生产企业近200家，产能3756.5万吨/年，产量1575.26万吨。表12002~20014国内甲醇生产和消费情况[3]年份产能/万t/a产量/万吨进口量/万吨出口量/万吨表观消费量/万吨200238231.1879.96.088411.72003500298.17840.1516.08433.92004600440.14645.8335.29573.22005955.9651.15936.053.45782.5北京化工大学北方学院毕业设计——文献综述520061365886112.1973.00979.720071697121884.556.271246.2200823381285143.3040.781391.6200926281130528.1080.381657.4201038401752518.195.242269.7201146542627573.420.393195.820125149.13129500.611.733622.420135696.23584.48475.7785.213993.320146860.45358.7433.7324.934717.03.就到目前为止，国内学者的研究主要集中在以下几个方面：（1）煤制甲醇项目的煤气化技术选择冯亮杰，郑明峰，尹晓晖，张骏驰（2014）在《煤制甲醇项目的煤气化技术选择》[4]中阐述了中国发展煤制甲醇的重要性，以煤制二甲醚为例分析了不同煤气化技术对装置规模、技术路线及技术经济的影响。结果表明，在原料煤具有良好成浆性的情况下，综合技术经济指标以水煤浆气化技术最好。姜波（2014）在《关于如何进行煤制甲醇项目的煤气化技术选择工作的探究》[5]阐述了煤制甲醇项目的工艺技术，通过BGL气化技术、多喷嘴对置气化技术和Shell干粉煤气化技术进行了对比、分析，从而找到最合适的煤制甲醇技术。（2）甲醇制汽油穆建军（2011）在《甲醇制汽油项目的发展前景研究》[6]中采用理论结合实践的方式，将项目评价方法和工程建设项目管理的相关知识理论应用于对晋煤集团MTG项目建设的评价，详细分析了影响MTG项目建设的各类主要因素，将对项目的基础数据分析和工程建设的经验相结合，进行详细的分析，综合评价了甲醇合成油项目(MTG项目)的发展前景，找出了主要影响项目建设的几类问题，提出了规避项目建设和经营风险的措施和合理化建议。刘于英，原丰贞，赵霄鹏(2011)在《甲醇制汽油工艺概述》[7]中介绍了固定床工艺、流化床工艺、多管式反应器以及一步法甲醇制汽油（MTG）的工艺特点及其流程，并对几种工艺进行了比较。北京化工大学北方学院毕业设计——文献综述6二、国外研究综述1.国外甲醇的生产状况甲醇是全球流通的大宗产品，中国、欧洲、北美作为甲醇的最主要需求地区，其贸易量约占全球甲醇贸易的3/4.目前甲醇行业的全球主要贸易流向是南美产品流向北美市场，对其他区域的影响力相对较弱；中东产品流向欧洲和东北亚，兼顾东西市场，是全球甲醇市场的主要供应商；另外还有部分东北亚的甲醇来自东南亚市场，但数量不大。中东、南美为主要出口地区，东亚、西欧、北美为主要进口地区。据统计，2013年全球甲醇有效产能1207万吨/a，生产能力主要集中在中国、中东、南美和东欧部分地区，其中中国约4900万吨/a、中东1610万吨/a、美洲1360万吨/a，这3个地区产能粘全球甲醇产能的2/3以上。除中国是集生产和需求于一体，两个地区均以出口为主，本地消化甲醇极少。表22013年国际甲醇供需情况[3]有效产能/万t/a产量/万t需求量/万t进口量/万t出口量/万t净进口量/万t全球1207076757676270327030非洲330235205220-215欧洲8006401010560190370美洲13601080870590800-210中东16101330298681100-1032亚洲7970439032814803921088印度603014013020110东北亚地区733038905078119021188东南亚地区5804700260160370-2103.就到目前为止，国外学者的研究主要集中在以下几个方面：（1）任光（2010）在《煤制甲醇过程中煤气化技术的选取》[8]概述了国外合成甲醇工艺中5中煤气化技术：HTW流化床气化工艺、Texaco水煤浆气化工艺、SCGP气化工艺、GSP干煤粉气化工艺、Lurgi块煤加压气化工艺并对它们做了比较。北京化工大学北方学院毕业设计——文献综述7(2)KungHH(1980)《Catal[M].Rev》[9]中阐述了甲醇的低温高转化率的合成工艺。(3)CybulskiA,EdvinssonR,IrandoustS,etal,（1993）在《Liquid-phasemethanolsynthesis:modelingofamonolithicreactor[J].Chem.Eng.Sci,》[10]中阐述了液相低温法合成甲醇工艺。(4)Chem.Eng[M].(NewYork)(1981)[11]中简述了低温液相浆态床合成甲醇技术，其优点在于单程转化率高，甲醇含水量低，能耗低。(5)LiuY,HayakawaT,TsunodaT,etal（2003）.《SteamreformingamethanoloverCu/CeO2catalystsstudiedincomparisorwithCu/ZnOandCu/Zn(Al)Ocatalysts[J].TopCatal》[12]中LiuY研究小组发现CuO/CeO2是一种非常有效的甲醇蒸汽重整反应催化剂。(6)EswaramoorthiI,DalaiAK.(2009)《AcomparativestudyontheperformanceofmesoporousSBA-15supportedPd-Zrcatalystsinpartialoxidationandsteamreformingamethanolforhydrogenproduction[J]IntJHydrogenEnergy》[13]讲述了水热法合成大面积SBA-15载体，其甲醇转化率和H2选择性随着Pd负载量增加以及反应温度的提高而增大。（7）YasukiKansha,MasanoriIshizuka,ChunfengSong,AtsushiTsutsumi(2014)在《Aninnovativemethanolsynthesisprocessbasedonself-heatrecuperation》[14]中开发了一种创新的工艺设计技术，称为自热回收技术，节能。应用该技术，整个过程的热循环过程中无热量增加导致节省大量能源。从节能角度出发