甲醇合成工艺PPT课件

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化石资源:原油储量占世界的2.43% 天然气储量占世界的1.20% 煤储量为世界人均的45%
淡水资源:相当世界人均的1/4,居世界第 110位
28
原油
冷凝水
LNG 海水 煤
铁矿石
25万吨
干气
催化裂化
催化裂解
燃料油1000万吨/ 聚年乙烯
乙烯 100万吨/年 其他化工产品
蒸汽
燃气发电
超临界发电
焦炉煤气
山西孝义
10
苏里格天然气公司
17
山东鲁西化工
25
山西原平
20
河北建滔
10
山东鲁南化肥厂
60
贵州贵化
20
旭阳焦化集团甲醇二期
10
河南延化化工有限责任公司 18
唐山中润公司二期
15
宁夏宝丰投资集团
20
山西兰花清洁能源公司
20
中煤能源
25
陕西榆林煤化科技新建
10
33
8.2甲醇的生产工艺原理
碳的氧化物与氢合成甲醇的反应式如下:
9
甲醇的化学性质
E 甲醇的羰基化制醋酸
甲醇与一氧化碳在250℃、50-70MPa下通过碘化钴均相 催化剂,或在180℃、3-4MPa下通过铑的碳基化合物为催 化剂(以碘为助催化剂),能合成醋酸。
CH3OH+ CO
CH3COOH
F 甲醇的脱水制二甲醚
活性氧化铝
2CH3OH
CH3OCH3+H2O
250 ℃
蒸气压 平均热 燃料种类 分子量 /MPa(60 值
℃) /kJ/kg
二甲醚 46.0 1.35 31450
液化气 56.6 1.92 45760
爆炸下 限/%
3.5 1.7
理论空 气量 /m3/kg
6.96
11.32
理论燃 烧温度/

2250
2055
12
二甲醚与F-T合成产物分配
二甲醚: 2CO 4H2 CH3 O CH3 H2O 二甲醚 / 水=46 / 18=2.5 / 1
日本 意大利 法国 德国 英国 美国 加拿大 中国
1.00 1.33 1.50 1.50 2.17 2.67 3.50 11.50
26
水资源消耗水平比较------1万美元GDP所消耗的水 (立方米)
日本
美国 2.47
中国 24.25
208 514
5045
1
27
我国资源与能源状况
矿业资源:总量居世界第五位 人均产量居世界第53位 2/3矿种短缺
劳动力短缺
奴隶制社会,奴隶主
23
矿产名称
保证程度/年
石油
41

219
天然气
80

222

33

18
水银
43

51

45

20
铁矿石
161
24
我国GDP与物耗占世界的份额
2003年 GDP 物耗:
钢铁 原煤 氧化铝 水泥 石油
我国占世界份额 4%
27% 31% 25% 40% 7.4%
25
能源消耗水平比较------1美元GDP所消耗的能源(相对值)
5
甲醇的物理性质
分子量为32.04,纯甲醇是无色的、易流动的、易挥发 的可燃液体并带有与乙醇相似的气味。
密度,g/cm3 ………………………0.8100 粘度,cp(厘泊)…………………….0.817 沸点, ℃……………………………64.7 ±0.5 熔点,℃…………………………….-97.68 蒸气在空气中的 爆炸范围 ,体积%
甲醇工艺学
矿业与环境工程学院:罗 乐
1
焦炉煤气制甲醇
甲醇性质、用途和市场 甲醇生产工艺原理 焦炉煤气的精制 甲醇合成工艺原理 甲醇合成工艺流程 甲醇合成工艺条件 关于补碳 安全相关知识
2
8.1 甲醇性质、用途及市场
1661英
甲醇的发现
1857法 一氯甲烷
1923德 CO和H2
38
中压甲醇法:
是在低压法研究基础上进一步发展起来的,由于低 压法操作压力低,导致设备体积相当庞大,不利于 甲醇生产的大型化。
发展了压力为10MPa左右的甲醇合成中压法。它 能更有效地降低建厂费用和甲醇生产成本。这种流 程目前主要用于联醇工艺
压力大小取决于催化剂的活性、设备投资、 操作费用和工艺流程设置
上限……..........................................6 下限………………………. ...........34.8 闪点,℃……………………… ...........8 自燃点,℃…………………… ...........464
6
甲醇的化学性质
A 甲醇的氧化制甲醛和甲酸
35
每个催化剂都有一个活性温度,在这个温度范 围内,催化剂才能与反应物结合,发挥作用。
锌-铬系Zn-Cr: 385420℃ Cu-Zn-Al : 240400℃
需要对反应物加热, 到催化剂的活性温度
36
在常压下,即使有催化剂反应 速度仍然很慢,由于反应器过 大,而难以在工业上实现。
加压下操作!
加压下操作,实质上是增加反应物的浓度
1966英
CO和H2
水解
锌铬催化剂 高压 铜催化剂 低压
甲醇 木醇或木精 甲醇
甲醇(300吨/年) 甲醇
3
我国甲醇工业
50年代
兰州、吉林、太原
(渣油)
60至70年代 上海吴泾化工厂
(焦炭和石脑油)
高压法锌铬 中压法铜
山东齐鲁石化公司(渣油) 70至80年 四川维尼纶厂(乙炔尾气) 代
低压法铜
90年代
• 催化剂种类:
1) 锌-铬系Zn-Cr
分子式:xZnO·yZnCrO4·zH2O 典型组成:ZnO,55.0±1.5%、CrO3,34.0±1.0%
2) 铜基催化剂 Cu-Zn-Al, Cu-Zn-Cr
活性组分:Cu
载体:Al2O3 特点:活性温度低,对生成甲醇的平衡有利,
选择性好,可在较低压力下使用
二甲醚
10
二甲醚——甲醇的大宗用户
燃料二甲醚用途广 — 代替液化气作民用燃料 — 代替柴油为车用燃料 — 作为生产乙烯、丙稀原料 — 作为联合循环发电的调峰燃料
• 使用性能好 — 16烷值50-55,高于柴油,噪音低10分贝 — 直排可达欧洲3号标准 — 单位里程耗用量与柴油相当
11
二甲醚与石油液化气性质比较
希望集团
20
河南峰峰集团
10
安阳化学
20
内蒙古乌拉山化肥厂
15
山西焦化
20
大连大化
30
兰花晋城
20
唐山中润
10
山东滕州凤凰化肥公司
36
上海焦化公司
45
河南永煤集团 中原大化
50
河南开祥一期
25
陕西神木
40
福建富宝
11
四川达州钢铁集团有限公司 30
凯跃集团
20
山西大川中天
70
32
2008年中国新建甲醇装置统计
乙烯+丙烯 80.29 80.84 78.15 89.5
83.5
21
甲醇:
用作碳一化学的基础原料 直接添加到汽油中 制取二甲醚的原料 化学溶剂
甲醇价格持续走高
石油价 格的飙 升为推 动
22
以物质短缺为特征的社会发展史
资源环境能源短缺
国家安全 高新技术短缺
资金短缺
资本主义社会,资本家
土地短缺
封建社会,地主
(screening catalyst)
反应温度 Reaction
Temperature:300~
600℃
再生温度 Regeneration
Temperature:600~
750℃
进料预热温度 Feed
Preheating Temperature:
150~420℃
剂油比 Cat./Oil Ratio:
上海焦化厂、 中小氮肥厂联醇
低压法铜
甲醇
4
甲醇用途
甲醇作为有机化工原料,是一种大宗有机化学品, 仅次于乙烯、丙烯和苯,主要用来生产甲醛、甲 基叔丁基醚 (MTBE)、醋酸、甲酸甲酯、氯甲烷、 甲胺、硫酸二甲酯、丙烯酸甲酯和二甲醚等有机 化工产品。
甲醇还是一种重要的有机溶剂,可以掺入汽油或 者直接作为燃料,近年来随着甲醇汽车、二甲醚 汽车的推广,甲醇已从单一的化工原料拓展为液 体燃料,需求量成倍增长。
焦化炉 焦炭 高炉煤气
海水淡化
电能2*30万千 瓦淡水 卤水 氯碱工业
粗苯
电能4*100万千
精制 瓦
精苯
煤焦油30万吨/
炭黑、石墨
年 合成
甲醇、二甲醚
炼钢炉 炉渣
精品钢1000万吨/ 超细粉 240万年吨/年
29
水泥
2007年中国新建甲醇装置统计
公司 中海油-建滔 山东聊城鲁西化工 华鲁恒升 河南峰峰集团 内蒙古庆华集团 内蒙古博源联合化工 黑龙江宝泰隆煤化工 神华集团 重庆建滔 湖北三宁 湖北宜化 南京惠生
甲醇在空气中可被氧化为甲醛,进而氧化为甲酸,
CH3OH+1/2O2A g
HCHO+H2O
HCHO+ 1/2OAg2
B 甲醇的氨化制甲胺
HCOOH
CH3OH+NH3活性氧化铝
2CH3OH+NH3370-420 ℃ (CH3)2NH+2H2O5.0-
20.0MPa
3CH3OH+NH3
CH3NH2+H2O
7
甲醇的化学性质
C 甲醇的酯化制甲酯类
(1) 甲醇与甲酸反应生成甲酸甲酯
CH3OH+HCOOH
HCOOCH3+H2O
(2) 甲醇与硫酸反应生成硫酸二甲酯
2CH3OH+ H2SO4 (CH3)2SO4+2H2O (3) 甲醇与硝酸反应生成硝酸二甲酯
CH3OH+ HNO3
CH3NO3+H2O
8
D 甲醇的氯化制氯甲烷
•F-T合成: 20CO 41H2 C20 H 42 20H 2O 粗柴油 / 水=282 / 360=0.78 /1
二甲醚作为煤基液体燃料可显著节约资源、能源。
13
二甲醚在柴油机的消耗情况
14
甲醇直接作燃料 • 2003年全国有150万吨甲醇
不知去向,实际上直接加到 了汽油中。
15
下行DTO裂解制烯烃反应器
提升管 Riser:
Φ20×3mm ,高2.9m
下行床 Downer:
Φ20×3mm 高0.8m
原料油进料速率 Feed
Rate of Oil:200~
1800g/h,The highest
carbon residue: 5%
催化剂总藏量 Catalyst
Reserve:4000~10000g
CO+ 2H2 CO2+3H2
CH3OH CH3OH+H2O
在常温常压下不会发生 在高温高压下也不会反应。
使用催化剂 触媒
CO+催化剂
催化剂CO
催化剂CO +H2 剂
CH3OH+催化
媒婆!
34
甲醇催化剂
催化剂的两大特点: (1)而反应前后其 物理、化学性质不变 (2) 改变了反应历程,加快反应速度
20
2.5~12wt%
Sr-SAPO-34催化剂活性测定
样品
活性评价
转化率 甲烷 乙烯
Sr-sapo34 97.86 4.38 48.72 Sr-sapo34 99.75 3.77 49.20 SAPO-34 99.60 5.26 45.86
Mobil
-
Sr-sapo34
-
67.1
Mobil
-
-
49.2
乙醇 --- 甲醇的竞争者 我国在一些省份开始使用乙醇汽油
吉林省建设一座60万 吨/年的乙醇工厂
180万吨玉米/年
每生产1吨无水乙醇需要3.5吨玉米。
每生产1吨国家补贴500元,乙醇生产成本高于甲 醇。
巴西的乙醇汽油之所以广泛推广是因为那里一年四季都盛产甘蔗。美国 的使用是因为有转基因玉米且粮食过剩
甲醇与氯气、氢气混合,在130-150℃通过金属氯化
物作催化剂的水溶液,或在300-350℃通过沉积在硅 胶单体上的氯化锌(铜、铝)催化剂,可生成一、二、三 氯甲烷和四氯化碳
CH3OH+ Cl2+H2 CH3Cl + Cl2 CH3Cl + Cl2 CH3Cl + Cl2
CH3Cl+HCl+H2O CH2Cl2+HCl CH2Cl2+HCl CH2Cl2+HCl
常压
40atm
37
高压工艺流程: 在300-400℃,30MPa高温高压下合成甲醇。 一般指的是使用锌铬催化剂,自从1923年第一次用 这种方法合成甲醇成功后,差不多有50年的时间, 世界上合成甲醇生产都沿用这种方法。目前使用已 不多。
ICl低压甲醇法: 英国ICl公司在1966年研究成功,是甲醇生产工艺上 的一次重大变革。 在5MPa低压下,220-260℃,一般使用Cu基催化剂, 能耗低,是目前普遍采用的工艺。
产能(万吨/年) 60 20 20 10 20
100 10
25 45 8.5 20 20
30
2007年中国新建甲醇装置统计
公司
产能(万吨/年)
唐山中润
10
河北旭阳焦化
14山东Βιβλιοθήκη 水大化10安徽临泉
15
陕西榆林煤化科技
10
山东兖矿国宏
50
云南云维
20
山西孝义
10
山西丰喜
20
31
2008年中国新建甲醇装置统计
单醇大都采用低压甲醇法,而联醇采用中压甲醇法
39
由此可见,甲醇合成反应
CO 2H 2 CH3OH CO2 3H2 CH3OH H2O 须在催化剂存在下,在高温( 240-400℃ ) 和高压(5MPa)下进行。
16
吉林燃料乙醇有限责任公司
年产60万吨乙醇
日消耗玉米5000 吨
17
乙烯代表了一个国家石油化工的水平和能力
石油 催化裂解 (50年)
乙烯、丙烯
煤?
(200年)
18
新型
铜基
分子
气化 合



催化
剂甲

筛催 化剂
乙 烯 丙 稀
成熟
MTO: Methanol to Olefin
MTO
关键在于催化剂---SAPO-34分子筛催化19
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