低压合成甲醇工艺流程方案
鲁奇低压法合成甲醇
课程设计任务书设计（论文）题目：鲁奇低压法合成甲醇1．课程设计的主要内容及基本要求设计说明书根据设计题目，进行生产实际调研或查阅有关技术资料，在此基础上，通过分析研究，选定适宜的流程方案和设备类型，确定原则的工艺流程。
同时，对选定的流程方案和设备类型进行简要论述。
说明书内容：封面、目录、设计题目、概述与设计方案简介、工艺方案的选择与论证、工艺流程说明、专题论述、参考资料等。
字数不小于8000字。
工艺流程图将设计的工艺流程方案用带有控制点的工艺流程图表示出来，给出流程所需全部设备、标出物流方向及主要控制点。
图幅2号。
设备平面或立面布置图根据工艺流程图，选择部分设备（至少一个工段，且设备台数不少于10台），按《过程装备成套技术设计指南》的要求进行设备布置。
图幅3号2．指定查阅的主要参考文献及说明过程装备成套技术设计指南》（兼用本课程设计指导书）、《过程装备成套技术》、《化工单元过程及设备课程设计》3．进度安排中文摘要主要介绍了甲醇生产的基本原理、工艺条件、工艺过程、主要设备和操作注意事项。
内容包括：甲醇及其水溶液的性质；合成甲醇的工业发展概况；以天然气为原料制甲醇原料气；以固体燃料为原料制甲醇原料气；空气的液化分离；甲醇合成反应；粗甲醇的精馏。
关键词：甲醇合成；发展概况；流程目录中文摘要 (2)前言 (4)第一章工艺流程论证 (5)1.1甲醇的相关知识 (5)1.2 原料选择 (5)1.2.1原料为天然气 (5)1.2.2原料为石脑油 (5)1.2.3原料为重渣油 (6)1.3 工艺流程及说明 (7)1.3.1 消耗定额（按生产每吨甲醇计） (7)1.3.2 制法 (8)1.3.3 鲁奇低压法制甲醇的主要优点 (8)第二章典型机器设备选型与论证 (10)2.1 循环压缩机 (10)2.2 水冷凝器 (10)2.3 泵的选型 (11)第三章总结 (15)参考文献 (16)前言在这里采用的是以天然气为原料的鲁奇低压法合成甲醇。
甲醇合成的工艺流程和设备
甲醇合成的工艺流程和设备1. 介绍甲醇是一种重要的化工原料，在化工工业中被广泛应用。
甲醇合成是通过一系列化学反应将一氧化碳与氢气合成甲醇。
本文将介绍甲醇合成的工艺流程和所需的设备。
2. 工艺流程甲醇合成的工艺通常分为以下几个步骤：2.1 气化反应首先，将煤、天然气或重油等碳源与氧气(或空气)在高温高压条件下进行气化反应，生成一氧化碳和氢气的混合气体。
气化反应需要使用气化炉等设备。
2.2 气体净化混合气体中存在着杂质，如硫化物、氯化物等。
这些杂质会对甲醇合成催化剂产生不利影响。
因此，需要将混合气体进行净化处理，通常包括除尘、脱硫、脱氯等步骤。
常用的净化设备包括除尘器、脱硫器和脱氯器。
2.3 合成反应在甲醇合成反应中，一氧化碳和氢气经过一系列化学反应转化为甲醇。
这一反应通常在合成反应器中进行，催化剂是促进反应的重要因素。
常用的催化剂有氧化铜-锌、铜-铝催化剂等。
2.4 分离与精制在合成反应结束后，甲醇和未反应的混合气体需要进行分离。
一种常用的分离方法是通过蒸馏将甲醇和副产物进行分离。
此外，还需要进行甲醇的精制，以提高甲醇的纯度。
常用的精制方法有吸附、结晶等。
3. 设备在甲醇合成的工艺流程中，需要使用到以下一些设备：3.1 气化炉气化炉是将煤、天然气等碳源与氧气(或空气)进行气化反应的设备。
气化炉通常由炉体、燃烧器、气化剂供给系统等组成。
3.2 除尘器除尘器用于去除混合气体中的固体颗粒物，以保证合成反应的正常进行。
除尘器可以采用重力沉淀、过滤等原理进行操作。
3.3 脱硫器脱硫器主要用于去除混合气体中的硫化物。
常用的脱硫方法有化学吸收脱硫、物理吸附脱硫等。
3.4 脱氯器脱氯器用于去除混合气体中的氯化物。
脱氯通常采用物理吸附或化学吸收的方式进行。
3.5 合成反应器合成反应器是进行甲醇合成反应的设备。
合成反应器通常由反应罐体、催化剂床层等组成。
3.6 分离设备分离设备主要用于将合成反应产物中的甲醇和副产物进行分离。
低压法甲醇合成工艺流程
低压法甲醇合成工艺流程低压法甲醇合成工艺流程低压法甲醇合成工艺是一种以天然气或煤为原料，经过一系列化学反应制备甲醇的方法。
该工艺具有能源消耗低、生产成本低、产品质量高等优点，被广泛应用于化工行业。
1. 脱硫和脱水处理首先，原料天然气或煤经过脱硫和脱水处理，以去除其中的硫化物和水分。
这是为了保护催化剂和提高甲醇产品的纯度。
2. 催化转化接下来，经过处理的原料气体进入低压法甲醇合成反应器。
在反应器中，通过添加催化剂，将一氧化碳和氢气转化为甲醇。
其中，一氧化碳来自原料气体中的二氧化碳、一氧化碳和甲烷，而氢气来自原料气体中的氢气和水分。
3. 粘接和分离经过催化转化后，反应器中生成的甲醇与未反应的原料气体和催化剂一起进入粘接器。
在粘接器中，甲醇与未反应的气体分离，催化剂通过重力下沉方式回收。
甲醇产品经过后续处理后，成为高纯度的甲醇产品。
4. 热能回收在低压法甲醇合成工艺过程中，产生大量的废热。
为了降低能源消耗，常常利用尾气余热进行热能回收。
通过热交换器，将废热用于提供热能需求，减少外部能源的需求。
5. 尾气处理尾气中含有一些未反应的气体和废气。
为了减少对环境的污染，尾气通常经过处理，如脱硝、吸附和脱臭等，减少尾气中有害物质的排放。
6. 甲醇产品处理最后，经过粘接和分离后得到的甲醇产品需要进行进一步的处理。
通常包括脱水处理、脱硫处理和脱碳处理等，以提高产品的纯度和质量。
同时，对于一些特殊用途的甲醇产品，还需要进行进一步的加工，如加氢、加氧等反应。
综上所述，低压法甲醇合成工艺流程是一个复杂的过程，包括原料处理、催化转化、粘接与分离、热能回收、尾气处理和产品处理等环节。
这种工艺具有能源消耗低、生产成本低、产品质量高等优点，在化工行业中有着广泛的应用前景。
中低压甲醇合成工艺论述
中低压甲醇合成工艺论述摘要：甲醇无论是作为产品还是作为原料都有着重要的地位，所以甲醇有着碳一化工界中“基石”的美称。
由于甲醇的化学性质较为活泼，所以甲醇具有丰富的下游产物，导致甲醇的应用也是特别的广泛，尤其是与人们息息相关的交通运输业、农业、军工界、工业等都是存在一定的支柱性的作用。
关键词:甲醇合成；Lurgi技术；铜基催化剂引言随着我国在甲醇方面的研究与发展越来越迅速，加上甲醇能源在国家能源中占据着战略性地位，致使甲醇的生产量需求增加[1]。
甲醇成为越来越多化工产品的基础原料，也被誉为21世纪最重要的清洁能源之一，被广泛应用到各个行业和各个领域，所以有关甲醇的研究与发展，很值得研究[2]。
1.甲醇的物理性质甲醇英文名methanol。
属于饱和醇中最简单的一元醇，分子式CHOH。
在通3常条件下甲醇是一种无色、透明、易燃、有毒、易挥发的液体；熔点：－97.68 ℃，沸点：64.70℃[3]，燃点: 470℃，爆炸极限: 5.5 – 44 vol% ，密度(25℃)：0.78664g/cm3。
1.甲醇工业发展现状2.1 国外大型甲醇气相合成技术德国Lurgi甲醇合成工艺：德国Lurgi公司甲醇合成工艺的主要采用的是一步法与两步法两种甲醇合成工艺[4]。
水冷反应器甲醇合成塔是一步法甲醇合成工艺中所主要采用的，但简单的一个水冷型反应器却无法达到单套日产甲醇100万t的生产规模[5]。
而在两步法甲醇合成工艺中最常采用的反应器有2种类型，一种是气冷反应器，二是水冷反应器[6]。
Lurgi甲醇合成工艺的特点是:反应热可以迅速移出以此维持反应体系的温度的稳定，反应基本为等温反应，可以有效保护催化剂活性，催化剂使用寿命较长[7]；碳转化率高，合成塔出口甲醇含量高，单程转化率高，在驰放气排放方面少，循环气量小，压缩机功率降低，降耗降低[8]。
英国戴维甲醇合成工艺：英国戴维甲醇合成工艺的特点是:列管式轴径向反应器为英国戴维甲醇合成工艺的反应器，甲醇合成催化剂装填在反应器的列管之外，而在反应器的列管内通入的锅炉给水，由反应器中间具有筛孔的管道进入新鲜原料气，反应之后的气体从合成塔两侧出来,由于反应温度高，单程转化率低，循环气体量较大，从而导致循环气压缩机功率高，耗能也高[9]。
低压合成甲醇工艺流程
低压合成甲醇工艺流程低压合成甲醇是一种常见的甲醇生产工艺流程，该工艺流程采用低压条件下进行反应，能够有效降低生产成本和能源消耗。
以下是一种典型的低压合成甲醇工艺流程。
首先，原料准备。
该工艺的主要原料是天然气，该原料含有丰富的甲烷(CH4)。
天然气首先被送入脱气单元，通过去除其中的杂质和水分来提高甲醇的纯度。
其次，脱硫和脱氮。
天然气中的硫和氮含量较高，需要在脱硫和脱氮装置中进行处理。
通过催化剂的作用，硫化氢(H2S)和氨气(NH3)会被转化为硫和氮。
然后，蒸汽重整。
蒸汽重整是将甲烷转化为一氧化碳(CO)和氢气(H2)的反应。
甲烷在高温和催化剂的作用下发生部分氧化反应，产生反应物煤气。
接着，甲醇合成。
反应物煤气经过净化和调节处理后，进入甲醇合成器。
在甲醇合成反应器中，反应物煤气进一步发生催化反应，生成甲醇。
最后，产品分离和精制。
甲醇合成反应产生的混合物中除了甲醇外还含有其他杂质气体和液体。
这些杂质需要通过蒸馏和吸附等方法进行分离和精制。
最终得到高纯度的甲醇产品。
在低压合成甲醇工艺流程中，关键的部分是甲醇合成反应器。
该反应器通常使用催化剂来促进反应。
常见的催化剂有铜和锌等金属催化剂。
催化剂的选择和配置将直接影响甲醇的产率和纯度。
此外，该工艺流程还需要设备如反应器、分离塔、冷凝器等设备来实现反应物的转化和产品的精制。
低压合成甲醇工艺流程具有成本低、能源消耗低的优势，因此在甲醇生产中得到广泛应用。
随着科技的进步，工艺流程的改进和优化也在不断进行，目的是进一步提高产率和纯度，降低能耗和环境影响。
甲醇合成的工艺流程
甲醇合成的工艺流程：水煤浆经新型气化炉加压气化制取的水煤气，经净化处理制得总硫含量小于0.1 ppm，氢碳比(H2-CO2)/(CO+CO2) =2.05~2.15的合格合成气。
经透平压缩机压缩段5级叶轮加压后，在缸内与甲醇分离器来的循环气（40℃，4.6Mpa）按一定比例混合，经过循环段1级叶轮加压至5.20Mpa后，送入缓冲槽中，获得压力为5.15MPa，温度约为60℃的入塔气。
入塔气以每小时528903Nm3的流量进入入塔预热器的壳程，被来自合成塔反应后的出塔热气体加热到225℃后，进入合成塔顶部。
合成塔为立式绝热管壳型反应器。
管内装有NC306型低压合成甲醇催化剂。
当合成气进入催化剂床层后，在5.10MPa，220~260℃下CO、CO2与H2反应生成甲醇和水，同时还有微量的其它有机杂质生成。
合成甲醇的两个反应都是强放热反应，反应释放出的热大部分由合成塔壳侧的沸腾水带走。
通过控制汽包压力来控制催化剂层温度及合成塔出口温度。
从合成塔出来的热反应气体进入入塔预热器的管程与入塔合成气逆流换热，被冷却到90℃左右，此时有一部分甲醇被冷凝成液体。
该气液混合物再经水冷器进一步冷凝，冷却到≤40℃，再进入甲醇分离器分离出粗甲醇。
分离出粗甲醇后的气体，压力约为4.60MPa，温度约为40℃，返回循环段，经加压后循环使用系统。
为了防止合成系统中惰性的积累，要连续从系统中排放少量的循环气体：一部分直接排放至精馏工段，另一部分经水洗塔洗涤甲醇后作为弛放气体送往燃气发电管网，整个合成系统的压力由弛放气排放调节阀来控制。
分离出的粗甲醇和水洗塔塔底排出粗甲醇液体，减压至0.4MPa后，进入甲醇膨胀槽，以除去溶解在粗甲醇中大部分气体，然后直接送往甲醇工段或粗甲醇贮槽。
汽包与甲醇合成塔壳侧由二根下水管和六根汽液上升管连接形成一自然循环锅炉，付产4.0MPa中压蒸汽减压至1.3MPa后送入蒸汽管网。
汽包用的锅炉给水来自锅炉给水总管，温度为104℃，压力为5.0MPa。
甲醇生产
低压法甲醇生产技术报告任务一、生产工艺路线选择可供选择的甲醇生产方法合成气合成法有可分为以下三种1、高压法操作温度（340~420）压力（30~50MPa），以锌镉作催化剂，生产能力大，单程转化率高，但是高压法有许多缺点，如操作压力高，功力消耗大，设备复杂。
产品质量差，生产规模小。
2、中压法即以合成气为原料，操作压力为10～27MPa，温度235～275℃，催化剂为铜基催化剂。
此法的特点是处理量大、设备庞大、占地面积大、是综合了高压、低压法的优缺点而提出来的。
此法目前发展较快，新建厂的规模也趋大型化。
3、低压法即用合成气为原料在低压（5MPa）、温度为275℃左右下进行，采用铜基催化剂合成甲醇，是近几年开发的合成甲醇的新方法。
低压法的特点是选择性高，粗甲醇中的杂质少，精制甲醇质量好。
通过以上分析，得出以下结论选择“以合成气为原料的低压合成法”任务二、生产工艺条件影响因素分析⏹1．主、副反应⏹主反应：副反应：⏹（1）平行副反应⏹当有金属铁、钴、镍等存在时，还可以发生生碳反应。
（2）连串副反应影响因素分析1、温度由合成气合成甲醇的反应为可逆放热反应，其总速度是正、逆反应速度之差。
随着反应温度的增加，正、逆反应的速度都要增加，但是吸热方向（逆反应）反应速度增加的更多。
因此，可逆放热反应的总速度的变化有一个最大值，此最大值对应的温度即为“最适宜温度”，它可以从反应速度方程式计算出来。
实际生产中的操作温度取决于一系列因素，如催化剂、压力、原料气组成、空间速度和设备使用情况等，尤其取决于催化剂。
高压法锌铬催化剂上合成甲醇的操作温度是低于最适宜温度的。
在催化剂使用初期为380～390℃，后期提高到390～420℃。
温度太高，催化剂活性和机械强度很快下降，而且副反应严重。
低、中压合成时，铜催化剂特别不耐热，温度不能超过300℃，而200℃以下反应速度又很低，所以最适宜温度确定为240～270℃。
反应初期，催化剂活性高，控制在240℃，后期逐渐升温到270℃。
甲醇合成原理方法与工艺
甲醇合成原理方法与工艺图1 煤制甲醇流程示意图煤气经过脱硫、变换，酸性气体脱除等工序后，原料气中的硫化物含量小于0.1mg／m3。
进入合成气压缩机，经压缩后的工艺气体进入合成塔，在催化剂作用下合成粗甲醇，并利用其反应热副产3.9MPa 中压蒸汽，降温减压后饱和蒸汽送入低压蒸汽管网，同时将粗甲醇送至精馏系统。
一、甲醇合成反应机理自CO加氢合成甲醇工业化以来，有关合成反应机理一直在不断探索和研究之中。
早期认为合成甲醇是通过CO在催化剂表面吸附生成中间产物而合成的，即CO是合成甲醇的原料。
但20世纪70年代以后，通过同位素示踪研究，证实合成甲醇中的原子来源于CO2，所以认为CO2是合成甲醇的起始原料。
为此，分别提出了CO和CO2合成甲醇的机理反应。
但时至今日，有关合成机理尚无定论，有待进一步研究。
为了阐明甲醇合成反应的模式，1987年朱炳辰等对我国C301型铜基催化剂，分别对仅含有CO或CO2或同时含有CO和CO2三种原料气进行了甲醇合成动力学实验测定，三种情况下均可生成甲醇，试验说明：在一定条件下，CO和CO2均可在铜基催化剂表面加氢生成甲醇。
因此基于化学吸附的CO连续加氢而生成甲醇的反应机理被人们普遍接受。
对甲醇合成而言，无论是锌铬催化剂还是铜基催化剂，其多相(非匀相)催化过程均按下列过程进行：①扩散——气体自气相扩散到气体一催化剂界面；②吸附——各种气体组分在催化剂活性表面上进行化学吸附；③表面吸附——化学吸附的气体，按照不同的动力学假说进行反应形成产物；④解析——反应产物的脱附；⑤扩散——反应产物自气体一催化剂界面扩散到气相中去。
甲醇合成反应的速率，是上述五个过程中的每一个过程进行速率的总和，但全过程的速率取决于最慢步骤的完成速率。
研究证实，过程①与⑤进行得非常迅速，过程②与④的进行速率较快，而过程③分子在催化剂活性界面的反应速率最慢，因此，整个反应过程的速率取决于表面反应的进行速率。
提高压力、升高温度均可使甲醇合成反应速率加快，但从热力学角度分析，由于CO、C02和H2合成甲醇的反应是强放热的体积缩小反应，提高压力、降低温度有利于化学平衡向生成甲醇的方向移动，同时也有利于抑制副反应的进行。
甲醇工艺流程简述
气化由原料储运系统来的粒度＜10mm的原料煤从煤仓（351V101~301）送出,经煤称重进料机(351M101～301）计量进入磨煤机(351H101~301),来自石灰石粉仓（351V107~307)的石灰石粉也经石灰石粉进料机（351M102～302)计量进入磨煤机.与一定量的工艺水混合磨成一定粒度分布的约58~65%浓度的煤浆.加入石灰石是为了降低灰熔点。
煤浆经磨煤机出料槽（351V102~302）由磨机出料槽泵( 351P103~303A/B）输送至煤浆槽（352V001A/B ), 再分别经煤浆给料泵（352P101~301A/B）升压至9。
6MPa进入两对对置工艺烧嘴（353Z101~301A~D）.从外管引来的高压氧气，分两股经安全连锁阀后，分四股等量进入两对对置工艺烧嘴。
煤浆和氧气在气化炉(353F101~301）内在6.5MPa，~1400℃条件下发生部分氧化反应生成煤气，反应后的粗煤气和溶渣一起流经气化炉底部的激冷室激冷后,使气体和固渣分开,激冷后的粗煤气再经文丘里洗涤器(354A101～301），旋风分离器（354S101~301)和洗涤塔（354T101～301）三级洗涤除尘后,温度约243℃，压力6.36MPa（G)、水蒸汽/干气约1。
49送后续工序.熔渣被激冷固化后由激冷室底部破渣机( 353H101～301）破碎后进入锁斗( 353V105~305 ), 定期排放渣池（353V106～306），再由渣池中的捞渣机（353L101~301）将粒化渣从渣池中捞出装车外运 . 含细渣的水由渣池泵(353P102～302A/B/C）送至真空闪蒸罐(354V105~305)。
由洗涤塔（354T101~301）排出的洗涤水经黑水循环泵(354P104~304A/B)分成两路，一路去文丘里洗涤器做为洗涤用水；另一路去气化炉的激冷室做为激冷水.黑水从气化炉，旋风分离器（354S101～301)，洗涤塔（354T101~301）底部分别经减压阀进入蒸发热水塔（354T102～302）减压至0.8MPa(G）闪蒸出水中溶解的气体，闪蒸后的黑水进入低压闪蒸罐（354V103～303）经过一次闪蒸后，再进入真空闪蒸罐（354V105～305）进一步闪蒸, 经三级闪蒸后的～79℃黑水自流进入澄清槽（354V008A/B）,经澄清槽沉降分离细渣,沉降后的沉降物含固量约8～10%,由澄清槽底部排出，经澄清槽底流泵送至真空过滤机（354S002A/B)过滤,滤液进入磨煤水槽（354V015)，经磨煤水泵（354P010A/B）送至磨煤机（351H101～301）做补水；滤饼装车外运.澄清槽上部溢流清液自流至灰水槽（354V009），灰水槽中的灰水经锁斗冲洗水/废水泵（354P008A/B/C）一部分去锁斗冲洗水冷却器(353E102~302)冷却后,送至锁斗冲洗水罐(353V107～307）作为锁斗的冲洗水,另一部分作为污水,连续排放至污水处理;再有一部分低压灰水泵（354P005A/B/C）灰水去蒸发热水塔与中压闪蒸气逆流接触，传质传热，送至洗涤塔（354T101～301）做为系统补充水循环使用。
甲醇生产工艺流程
甲醇生产工艺流程？？本工程以焦炉煤气为原料，选用湿法加干法脱硫，纯氧催化部分氧化转化，低压合成，三塔精馏工艺。
？工艺流程简述？湿法脱硫:？首先将来自焦化厂气柜加压站的粗脱硫煤气(H2S:200mg/Nm3)进入本工程脱硫塔，与塔顶喷淋下来的烤胶脱硫液逆流接触洗涤、补雾段除去雾滴后送至焦炉气压缩气柜。
？焦炉气压缩：？将来自气柜H2S含量小于20mg/Nm3 、200mmH2O、温度40℃的焦炉气，到一入总油水分离器分离油水，到一段入口缓冲器减压缓冲，进入一段气缸加压至（绝），温度130℃，经一段出口缓冲器减压缓冲，进入一段水冷却器冷却至40℃，一段油水分离器分离油水后，进入二段入口缓冲器减压缓冲，经二段气缸加压至 MPa （绝）温度130℃经二段出口缓冲器减压缓冲，二段水冷却器冷却至40℃，二段油水分离器分离油水后，进入三段入口缓冲器减压缓冲，经三段气缸加压至 MPa （绝），温度130℃经三段出口缓冲器减压缓冲，三段水冷却器冷却至40℃，三段油水分离器分离油水后，进入四段入口缓冲器减压缓冲，经四段气缸加压至 MPa，温度130℃，经四段出口缓冲器减压缓冲，四段水冷却器冷却至40℃，四段油水分离器分离油水后，送精脱硫转化工段。
？转化：？焦炉气来自压缩机的压力,温度40℃的焦炉气经过过滤器（F61201A/B）.过滤器分离掉油水与杂质。
再经预脱硫槽脱除大部分无机硫后去转化工段焦炉气初预热器预热300℃、压力。
回精脱硫的一级加氢转化器，气体中的有机硫在此进行加氢转化生成无机硫；不饱和烃生成饱和烃。
加氢后的气体进入中温脱硫槽（D61203ABC）脱除绝大部分的无机硫；之后再经过二级加氢转化器（D61205）将残余的有机硫进行转化；最后经过中温氧化锌（D61204AB）把关。
使出口焦炉气中总硫<后送至转化工序。
？？精脱硫来的29196Nm3/h焦炉气总硫和转化废热锅炉自产蒸气h混合进入C60602焦炉气预热器〈壳程〉预热330℃，进入B60601预热炉预热至660℃，进入D606 01转化炉混合室，与来自空分氧气5864m3/h，纯氧和经过B60601上段预热至300℃h自产蒸汽的进入转化炉上段，进行纯氧蒸汽部分氧化燃烧、，温度达950-1250℃≤%。
甲醇合成工艺介绍
2024/7/18
第二章 液体燃料及其添加剂
11
➢中压法：
中压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。因此发展了压力为 10MPa左右的甲醇中压合成法。它能更有效的降低 建厂费用和甲醇生产成本。中压法的操作压力范围 为一般为10~27MPa，温度为235~315℃。该法的关 键在于使用了一种新型铜基催化剂（Cu-Zn-Al）， 综合利用指标要比低压法更好。
（2）气相合成甲醇法
气相合成甲醇的主要反应式为：
✓ CO+2H2＝CH3OH(g)
△H= -90.8kJ/mol ①
✓ 当有CO2存在时，CO2按下列反应生成甲醇：
✓ CO2+H2＝CO+H2O(g) △H= +41.3kJ/mol ②
✓ CO+2H2＝CH3OH(g) △H= -90.8kJ/mol ③
➢ Lurgi管壳型甲醇合成反应器
– 结构特点：
• 形似列管式换热器，在塔内，列管中装填催 化剂，管间为沸腾水 ；
• 原料气与出塔气换热至230℃左右进入合成塔， 反应放出的热经管壁传给管间的沸腾水，产 生4MPa左右的饱和蒸汽，用来驱动透平压缩 机。合成塔全系统的温度条件用蒸汽压来控 制，从而保证催化剂床层大致为等温。
➢中压法合成甲醇工艺流程ห้องสมุดไป่ตู้
以上三种方法的流程基本相同。但 所使用的催化剂不同，因而操作压力和 操作温度等级不同，反应器的结构也就 有所不同。从合成反应理论上讲，提高 压力对合成反应有利，但在高活性铜基 催化剂研制成功后，降低合成压力就有 了可能。在较低压力和较低温度下合成 甲醇，可以降低对设备的要求，简化压 缩系统，节省动力消耗，可以节省投资 和降低生产成本。
低压法甲醇合成的工艺流程
低压法甲醇合成的工艺流程
低压法甲醇合成是一种常用的甲醇生产方法，其工艺流程主要包括气化、制气、甲醇合成、分离和净化等环节。
首先，原料气化。
在高温条件下，将煤、天然气或原油等碳氢化合物与空气或氧气进行反应，生成合成气（主要成分为氢气和一氧化碳）。
其次，制气环节。
将合成气经过一系列的净化处理，如除尘、脱硫、除氯等，以确保气体的纯净度。
然后通过合成气的分离装置，将氢气和一氧化碳分别分离出来，获得纯净的氢气和一氧化碳。
接下来，甲醇合成。
将分离得到的氢气和一氧化碳以适宜的比例混合，并通过催化剂的作用，在合成器中进行加热反应。
这一反应过程主要是通过催化剂将氢气和一氧化碳转化为甲醇。
同时，为了提高反应效率和产量，可以通过加压和控制适宜的反应温度来优化甲醇的合成。
然后，分离环节。
合成反应结束后，将反应产生的气体进行冷却，使其中的甲醇部分液化。
然后通过分离装置，将液态甲醇与剩余的气体（主要为非反应性物质）进行分离。
分离过程主要采用一系列的蒸馏和吸附分离技术，以提高甲醇的纯度和分离效率。
最后，净化环节。
将分离得到的甲醇进行进一步的净化处理，以去除其中残留的杂质。
常用的净化方法包括吸附剂的选择性
吸附和加热再沸腾等。
这些净化工艺可以将甲醇纯度提高到合格的工业标准。
综上所述，低压法甲醇合成的工艺流程主要包括气化、制气、甲醇合成、分离和净化等环节。
通过优化这些环节的操作条件和工艺参数，可以提高甲醇的产量和纯度，满足不同领域的需求。
同时，减少排放和提高能源利用效率也是低压法甲醇合成工艺流程的重要目标。
甲醇合成的工艺方法介绍
液相法工艺有两种。一种是浆态床工艺，所用的催化剂为CuCrO2/KOCH3或CuO-ZnO/Al2O3，是以惰性液体有机物为反应介质，催化剂呈极细的粉末分布在有机溶剂中，反应器可用间歇式或连续式，也可将单个反应器或多个反应器串联使用。另一种是液相络合催化法工艺技术，所用催化剂为金属有机物或羰基化合物，催化剂与溶剂及产物甲醇呈单一的均相存在，目前该技术仍处于实验室研究阶段。
一、合成气（CO+H2）生产甲醇的方法
以一氧化碳和氢气为原料合成甲醇工艺过程有多种。其发展的历程与新催化剂的应用，以及净化技术的进展是分不开的。甲醇合成是可逆的强放热反应,受热力学和动力学控制，通常在单程反应器中，CO和CO2的单程转化率达不到100％，反应器出口气体中，甲醇含量仅为6~12％，未反应的CO、CO2和H2需与甲醇分离，然后被压缩到反应器中进入一步合成。为了保证反应器出口气体中有较高的甲醇含量，一般采用较高的反应压力。根据采用的压力不同可分为高压法、中压法和低压法三种方法。
还有一种类型是联邦德国鲁奇公司(Lurgi)开发的低压甲醇合成工艺，工艺流程如下图所示。
合成气用透平压缩机1压缩至4.053~5.066MPa后，送入合成塔2中，合成气在铜基催化剂存在下，反应生成甲醇。合成甲醇的反应热用以产生高压蒸汽，并作为透平压缩机的动力。合成塔出口含甲醇的气体与混合气换热冷却，再经空气或水冷却，使粗甲醇冷凝，在分离器7中分离。冷凝后的粗甲醇至闪蒸罐3闪蒸后，送至精馏装置精制。粗甲醇首先在粗馏塔4中脱除二甲醚、甲酸甲酯及其他低沸点杂质。塔釜液即进入第一精馏塔5，经蒸馏后，有50％的甲醇由塔顶出来，气体状态的精甲醇用来作为第二精馏塔再沸器加热的热源；由第一精馏塔底部出来的含重组分的甲醇在第二精馏塔6内精馏，塔顶部采出精甲醇，底部为残液；第二精馏塔来的精甲醇经冷却至常温后，得到纯甲醇成品并送入储槽。
生产甲醇的几种流程图
生产甲醇的几种流程图（一）甲醇的生产流程图（二）高压法合成甲醇工艺流程1－合成塔；2－水冷凝器；3－甲醇分离器；4－循环压缩机；5－铁油分离器；6－粗甲醇中间槽（三）低压法生产甲醇的原理流程图1加热炉2转化炉 3废热锅炉 4加热器 5脱硫器 6 、24、21、17、12为水冷器7气液分离器 8合成气三段离心式压缩机 9循环气压缩机10甲醇合成塔 11、15 热交换器 13甲醇分离器 14 粗甲醇中间槽16脱轻组分塔 18分离塔 19、22 再沸器20甲醇精馏塔 23 CO2吸收塔（四）甲醇生产高压法、中压法、低压法三种方法及区别高压工艺流程一般指的是使用锌铬催化剂，在300—400℃，30MPa高温高压下合成甲醇的过程。
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，仅在设计上有某些细节不同，例如甲醇合成塔内移热的方法有冷管型连续换热式和冷激型多段换热式两大类；反应气体流动的方式有轴向和径向或者二者兼有的混合型式；有副产蒸汽和不副产蒸汽的流程等。
近几年来，我国开发了25-27MPa压力下在铜基催化剂上合成甲醇的技术，出口气体中甲醇含量4％左右，反应温度230-290℃。
ICl低压甲醇法为英国ICl公司在1966年研究成功的甲醇生产方法。
从而打破了甲醇合成的高压法的垄断，这是甲醇生产工艺上的一次重大变革，它采用51-1型铜基催化剂，合成压力5MPa。
ICl法所用的合成塔为热壁多段冷激式，结构简单，每段催化剂层上部装有菱形冷激气分配器，使冷激气均匀地进入催化剂层，用以调节塔内温度。
低压法合成塔的型式还有联邦德国Lurgi公司的管束型副产蒸汽合成塔及美国电动研究所的三相甲醇合成系统。
70年代，我国轻工部四川维尼纶厂从法国Speichim公司引进了一套以乙炔尾气为原料日产300吨低压甲醇装置(英国ICI专利技术)。
80年代，齐鲁石化公司第二化肥厂引进了联邦德国Lurge公司的低压甲醇合成装置。
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目录摘要1关键词1前言11.制备原料气11.1连续制气的二段转化法21.2 部分氧化法32.净化工序32.1静电除尘42.2干法脱硫42.3湿法脱硫63 ICI低压法工艺流程74.粗甲醇精馏的工艺流程8小结10参考文献12致谢13低压合成甲醇的工艺流程设计摘要：目前，虽然低压合成甲醇的工艺流程有所不同，但基本都是采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇，都是在铜系催化剂和锌铬催化剂存在下，在4~5MPa左右，温度360~400摄氏度下进行的。
大致可以分为以下几个工序：制备原料气、净化原料气、压缩、合成甲醇、粗甲醇精馏。
关键词：低压原料气净化合成甲醇精馏脱硫前言甲醇，分子式CH3OH，是饱和醇中最简单的一元醇，它是多种有机产品的基本原料和重要的溶剂，广泛用于有机合成、染料、医药、涂料和国防等工业。
甲醇在有机合成工业中，是仅次于烯烃和芳烃的重要基础有机原料。
甲醇是较好的人工合成蛋白的原料，是容易运输的清洁燃料，可直接用于还原铁矿得到高质量的海绵铁。
随着近些年来碳一化学的工业的发展，甲醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、二甲苯、乙酸乙烯、甲酸甲酯和氧分解性好的甲醇树脂等产品，正在研究开发和工业化中。
目前，甲醇的消费已超过其传统用途，潜在的耗用量远远超过其化工用途，渗透到国民经济的各个部门。
1966年英国帝国化学工业公司研制成功铜基催化剂，并开发了低压合成甲醇工艺，即ICI工艺。
1971年，德国鲁奇公司开发了另一种低压合成甲醇的工艺，简称Lurgi工艺。
此外美国i电动研究所还研制了三相甲醇合成技术，三相甲醇合成技术虽已研制成功但未建立大规模的生产厂。
20世纪70年代中期以后，世界上新建和扩建的甲醇装置几乎都采用低压法。
目前,虽然低压合成甲醇的工艺流程有所不同，但基本都是采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇,即:CO+2H2=CH3OHCO2+3H2=CH3OH+H2O以上反应都是在铜系催化剂和锌铬催化剂存在下，在4~5MPa左右，温度360~400摄氏度下进行的。
大致可以分为以下几个工序：制备原料气→净化原料气→压缩→合成甲醇→粗甲醇精馏。
本文主要阐述以天然气为原料采用ICI法制取甲醇的工艺流程。
1.制备原料气目前世界上采用ICI法制取甲醇的大规模化工厂大多都是以天然为原料来制取甲醇。
天然气的主要组分是甲烷和其他碳氢化合物。
用天然气制造合成气，主要是将气体中包括甲烷在内的烃类化合物转化成氢气和一氧化碳。
1.1连续制气的二段转化法在现代大型化工企业里，常采用连续生产的管式炉二段转化工艺，使气体原料转化成甲醇生产所需的合成气。
从化学平衡分析，转化反应是摩尔增加的反应，应维持在低压或常压下进行，但为了节省动力，管式炉厂在加压下进行。
且为了降低转化气中甲烷的含量，转化分两段进行，以下为二段转化工艺流程图：1引风机 2蒸汽过滤器 3锅炉给水预热器 4燃料气预热器 5工艺空气预热器 6原料气月热器 7转化炉反应管 8转化炉烧嘴 9二段转化炉 10气泡 11锅炉水循环泵 12废热锅炉在一段转化炉里，天然气和蒸汽以一定的比例进入转化炉反应7，在管内的催化剂作用下，于1073~1123K 的高温下进行转化反应。
反应管外用燃料气燃料加热，提供管内反应所需的热量。
因为受催化剂耐热程度和炉管材料条件的限制，在一段转化炉内甲烷的转化率只能达到百分之九十到百分之九十五。
为了提高甲烷转化率，一段转化炉出口气体经集气管进入二段转化炉9二段转化炉利用自热式，即加入一部分经预热的工艺空气进行部分氧化，所产生的热量供给甲烷继续转化。
因为二段转化生产不需要耐热合金钢材，反应温度不受材质限制，可以高达1273K 以上，在此温度下，如果催化剂活性好，出口气体组成可以接近该温度下的平衡组成，甲烷含量可以降低到百分之零点三到百分之零点五。
在高温下进行天然气转化，气体中的硫、磷、砷、氯等杂质对催化剂的活性和使用寿命影响很大，所以转化前的气体原料必须进行净化处理，严格控制杂质含。
30.5mg/m ，含硫量必须小于量在加压下进行天然气的蒸汽转化，有利于反应气体的热量回收利用。
在以管式炉加压转化的生产工艺中，可供回收的热量有两大部分：一部分是转化炉燃烧气体，温度高达1373K 的高温烟气，通过转化炉对流段，作为加热混合原料气、预热空气、过热蒸汽及预热锅炉积水的热源，最后温度降低到423~573K ，由烟道排入大气；另一部分是二段转化炉出口工艺气，温度约在1273K 左右，主要用于废热锅炉12产生高压蒸汽，作为压缩机的动力和工艺蒸汽的来源。
1.2 部分氧化法烃类碳氢化合物在高温和有氧气存在的情况下，发生如下反应：CH4+1/2O2→CO+2H2+35.60KJCH4+O2→CO2+2H2+109.45KJCH4+2O2→CO2+2H2O2+802.30KJCH4+CO2→2CO+2H2-247.27KJ当氧气供给不足时，还有如下反应CH4→C+2H2-74.85KJ1饱和塔 2热交换器 3混合器 4转换器 5润湿塔天然气在0.16~0.17MPa压力下进入饱和塔1，用热水预热天然气并使天然气饱和水蒸气。
饱和后的天然气再加入转化所需要的足够蒸汽，经热交换器2与转化气换热后，入混合气3中。
在混合器中，加入氧气或富氧空气使充分混合，随即进入转化器4进行部分氧化转化反应，转化温度1173~1273K。
出转化器的气体，通过润湿塔5加水润湿。
润湿塔出口转化气通过热交换器冷却到673~693K，进入下一工段处理。
2.净化工序净化工序专指静电除尘<焦）和多次脱硫。
2.1静电除尘静电除尘的主要任务是清除由造气送来的原料气中的灰尘和等杂质，然后有罗茨风机加压、冷却后送至工段。
如上图所示湿式电除尘器<QS-SGD104-1），内有104根直径325mm*8mm的钢管<俗称阳极管），每根管中心悬挂着一根直径3mm的金属导线，组成气体净化场。
所有阴极线与高压直流电的负极相连接组成的电晕电极，阳极管接正极称为沉淀电极。
将高压直流电加入到除尘内两个电极上后，在电晕极和沉淀电极之间形成一个强大的电场，当含有尘粒的煤气通过这个电极时，煤气中的尘粒便带上电荷。
因为不均匀电场面的缘故，大部分尘粒都移向沉淀电极管壁，与电极上的异性电荷中和，水沿沉淀电极管壁将粉尘冲去使煤气得以净化。
2.2脱硫脱硫是甲醇生产中的必经步骤，当以天然气为原料时，在采用蒸汽转换制气前就需将硫化物除净，以满足烃类蒸汽转化催化剂的要求。
如天然气含硫量高时，先经湿法脱硫，再进行干法脱硫。
2.2.1干法脱硫基本原理用氢氧化铁法脱除硫化氢，反应式如下2Fe(OH>3+3H2S=Fe2S3+6H2O这不是可逆反应，反应原理不受平衡压力影响，但水蒸气的含量对脱硫效率影响很大。
副产硫黄，用过的氢氧化铁还可以再生，再生反应为2FeS3+6H2O+3O2=4Fe(OH>3+6S再生有间歇与连续两种。
间歇再生用含氧气体进行循环再生，连续再生在脱硫槽进口处向原料气不断加入空气与水蒸气，后者简便、省时、能提高脱硫剂利用率。
使用条件氢氧化铁脱硫剂组成为aFe2O3.Xh2o，脱硫剂需要是以的含水量，最好为30%~50%，否则会降低脱硫率。
请氧化铁法使用时无特殊要求，在常温、常压与加压下都能使用，但脱硫效果与接触时间关系很大，在脱硫过程中，原料气含硫量与所需接触时间几乎成直线关系。
2.2.2氧化锌脱硫法氧化锌是内表面积较大，硫含量较高的一种固体脱硫剂，在脱出气体中的硫化氢及部分有机硫的过程中，速度极快，净化后的气体总含量一般在3*10<6-质量分数）以下，最低可达10质量分数）以下，广泛用于精细脱硫。
<7-基本原理氧化锌脱硫可直接吸收硫化氢生成硫化锌，反应式为H2S+ZnO=ZnS+H2O对有机硫，如硫氧化碳，二硫化碳等则先转化成硫化氢，然后再被氢化锌吸收，反应式如下COS+H2=H2S+COCS2+4H2=2H2S+CH4氧化锌脱硫剂对噻吩的转化能力很小，又不能直接吸收，因此单独用氧化锌是不能把有机硫完全脱出的。
氧化锌脱硫的化学反应速率很快，硫化物从脱硫剂的表面通过毛细孔到达脱硫剂的内表面，内扩散速度较慢，它是脱硫反应过程的控制步骤。
因此，脱硫剂粒度小，空隙率大，有利于反应的进行。
同样，压力臯也能提高反应速率和脱硫剂的利用率。
上述即为氧化锌脱硫反应机理。
氧化锌脱硫剂氧化锌脱硫剂是以氧化锌为主体<约占95%左右），并添加少量的氧化锰、氧化铜或氧化镁为助剂，脱硫剂装入设备后用氮气置换至O2含量＜0.5%以下，再用氮气或者原料气进行升温，升温速度：常温到120℃，为30~50℃/h，120℃恒温过程2h，120~220℃为50℃/h，220℃恒温1h。
恒温过程中即可逐步升压每10分钟升0.5MPa直到操作压力。
在温度、压力达到要求后先维持4小时的轻负荷生产，然后再逐步随系统一起加大负荷，转入正常生产。
工艺流程：工业上为了能提高和充分利用硫容，采用了双床串联倒换法，如下图所示，一般单床操作质量硫容仅为13%~18%。
而采用双床操作第一床质量硫容可达25%或更高。
当第一床更换ZnO脱硫剂后，则应将原第二床改为第一床操作。
1加氢反应器 2氧化锌脱硫槽2.3湿法脱硫干法脱硫净化度高，并能脱除各种有机硫。
但是干法脱硫剂不能再生，或者再生非常困难并且只能周期性操作，设备庞大，劳动强度大，而湿法脱硫有着便于输送，脱硫剂较易再生并能回收富有价值的化工原料硫磺，有利用产生更大经济价值的优点。
目前，合成甲醇的工业上经常将湿法脱硫之后串联干法脱硫，通过多次脱硫，多次转化，使脱硫在工艺上和经济上都更合理。
湿法脱硫的基本原理湿法脱硫包含三个过程。
一是脱硫剂的吸收剂将原料气中的硫化氢吸收，二是将吸收到溶液中的硫化氢的氧化以及吸收剂的再生；三是单质硫的浮选和净化凝固。
吸收的基本原理及吸收剂的选择硫化氢是酸性气体，其水溶液呈酸性，吸收的过程可表示为HS(g>→H++HS-2OH++OH-(碱性吸收剂>→H2再生的基本原理与催化剂的选择碱性吸收剂只能将原料气中的硫化氢吸收到溶液中，不能使硫化氢氧化为单质硫，因此，需要借助其他物质来实现。
通常使在溶液中添加催化剂作为载氧体，氧化态的催化剂将硫化氢氧化为单质硫，其自生呈还原态。
还原态催化剂在再生时被空气中的氢氧化后恢复能力，如此循环使用。
S→S+载氧体载氧体+H2载氧体+1/2O2→H2O+载氧体总反应式：HS+1/2O2→S+H2O22.3.1烤胶法工艺流程S后，进入汽水分离器由静电除尘岗位来的原料气进入脱硫塔，在脱硫塔除去H2除去夹带的液体后去压缩机。
脱硫液经再生泵送入再生槽，在再生槽内，完成溶液的再生和单质的浮选。