大型甲醇合成塔结构形式选择探讨
甲醇合成塔正文
3.2．管板表面带极堆焊
甲醇合成塔的上、下管板管 程侧表面要求进行耐腐蚀材料堆 焊，堆焊焊接材料各不相同 ： 过渡层309L+耐蚀层308L； 过渡层309L+耐蚀层347； 过渡层309L+耐蚀层2209； 过 渡 层 309L+ 耐 蚀 层 309LMo ； EQNiCrMo-3（Inconel 625）；
甲醇合成塔制造过程工艺难点： 2205双相不锈钢材料的焊接 ； 管板表面带极堆焊 ； 中间管板与筒体焊接 ； 设备各部分的焊后热处理 。
3.1．2205双相不锈钢的焊接
对于2205型双相不锈钢材料， 焊接材料选用Ni含量比母材高一级 的ER2209氩弧焊丝，以获得较高比 例的奥氏体；焊接过程必须采用适 当的热输入保证焊接接头获得好的 奥氏体相变并防止金属间沉淀相的 析出，从而使焊接接头具有良好的 机械性能和耐腐蚀性能。
甲醇合成塔结构示意图
2．主体材料介绍
2.1 13MnNiMoNbR材料，交货状态 为正火加回火，材料焊接性能分析 ： Ceq=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15
2.2 SAF2205奥氏体－铁素体双相 不锈钢材料，耐点蚀系数： PRE=Cr+3.3Mo+16N
3．甲醇合成塔焊接制造工艺
3.3．中间管板与筒体焊接
甲醇合成塔产品结构最大特点是具 有中间管板，其与筒体焊接结构形式分 为以下三种： A. 管板与筒体T型全焊透角接； B. 加强筒体锻件与管板对接； C. 碗形管板锻件与两侧筒体对接；
中间管板筒体连接形式
3.4．设备各部分的焊后热处理
甲醇合成塔封头、壳体材质按照标 准要求，设备焊后必须进行消除应力热 处理，换热管材质为SAF2205不能经历主 体材料的焊后消除应力热处理过程，所 以必须对甲醇合成塔各部件分别进行热 处理，最终合拢焊缝采用电加热器进行 局部热处理。
Lurgi甲醇合成塔制造质量控制要点探析
- 79 -第9期表1 设备技术特性表Lurgi甲醇合成塔制造质量控制要点探析李艳（东方电气集团东方锅炉股份有限公司， 四川 德阳 618000）[摘 要] 本文以我公司某煤化工项目的Lurgi甲醇合成塔为例，总结了Lurgi类型甲醇合成塔的关键质量控制要点，并对如何强化质量控制进行了探讨。
[关键词] Lurgi；甲醇合成塔；质量控制作者简介：李艳（1986—），女，研究生，工程师。
主要从事压力容器产品检验工作。
甲醇是重要的化工材料，其生产及发展在我国国民经济中占据重要地位。
随着甲醇工艺的发展，甲醇合成塔应运而生。
甲醇合成塔为立式绝热体，内部储存甲醇催化剂。
随着我国煤化工产业的不断发展，甲醇的单元产量不断增加，其核心设备甲醇合成塔的规格不断增大，对其设计、材料、制造、检验都提出了更高要求。
本文列举我公司某煤化工项目Lurgi 甲醇合成塔，对制造过程中容易发生的质量问题，影响甲醇合成塔产品质量的关键工序、制造及检验要点，以及如何强化质量控制进行探讨。
1 设备技术特性及结构简介1.1 设备技术特性表主要设计条件及参数见表1。
设计参数管程壳程工作压力（MPa）8.8 4.5工作温度（℃）280259物料名称合成气饱和沸腾水容器类别Ⅲ设备净质（t）～2931.2 设备零部件规格及材质主体材料及规格见表2。
1.3 遵循的规范及制造技术要求按GB/T151-2014《热交换器器》、GB/T 150-2011《压力容器》、HG/T20584-2011《钢制化工容器制造技术规定》，制造、检验、验收，并接受TSG21-2016《压力容器安全技术监察规程》的零部件规格/mm 材质上封头组件δ10814Cr1MoR 上管箱筒体DN4200；δ13514Cr1MoR+堆焊S.S 上管板DN4200；δ18514Cr1MoⅣ+堆焊S.S壳体DN4200；δ110Q345R 换热管φ44×2S22253下管板DN4200；δ18514Cr1MoⅣ+堆焊S.S 下管箱筒体DN4200；δ13514Cr1MoR+堆焊S.S下封头组件δ10814Cr1MoR表2 设备零部件规格及材质表监督，同时应满足设计单位提出的要求。
甲醇合成塔介绍
来??源：百川资讯更新时间：2011-09-0116:17【打印】【收藏】
关键字：甲醇?合成塔
摘??要：甲醇合成塔设计的关键技术之一就是要高效移走和利用甲醇合成反应所放出的巨大热量。
甲醇合成塔设计的关键技术之一就是要高效移走和利用甲醇
热性和热稳定性较好，反应温度接近等温，易于控制，一氧化碳与二氧化碳的单程转化率和气相产物中的甲醇百分含量高于传统的气-固相催化法。
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甲醇合成塔的设计
甲醇合成塔的设计公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]甲醇合成塔的设计Design of carbinol Synthetic Tower摘要：本文针对设备DN3400甲醇合成塔的设计要点进行了详细论述。
详细介绍了大直径不带法兰的立式列管固定床甲醇合成塔材料和加热方式的选择，以及各主要部件结构的设计特点。
Abstract: This text introduces the main point of designing de DN3400 carbinol synthetic tower, describes the section of material and heating method used to fabricate large diameter- non-flange, vertical pipe line carbinol synthetic tower. This text also explains the structure design character of the main components and parts.关键词：甲醇合成塔；工作原理；结构设计特点Key Words: Carbinol synthetic tower working theory structure design character1．引言甲醇工业始20世纪初，到20世纪60年代，甲醇工业取得重大进展。
1966年英国ICI公司首先推出了低压甲醇合成工艺—ICI工艺，此为低压法生产甲醇的开端。
所有中、低压法甲醇装置工艺过程类似，在压力为~、温度205℃~275℃操作。
各种工艺的主要区别在于反应器的设计、反应热的移走及回收利用方式的不同，另外，所用的催化剂亦有差异。
国内低压甲醇装置建设始于20世纪70年代，最早引进的是ICI公司的冷激型低压甲醇合成塔装置，数量不多。
甲醇合成塔介绍
甲醇合成塔介绍2011-09-01 16:17 【打印】【收藏】百川资讯更新时间：来源：甲醇合成塔关键字：甲醇合成塔设计的关键技术之一就是要高效移走和利用甲醇合成反应所放出的巨大热量。
摘要：甲醇合成塔设计的关键技术之一就是要高效移走和利用甲醇合成反应所放出的巨大热量。
甲醇合成反应器根据反应热回收方式不同有许多不同的类型，下面将应用较广的几种合成器分别予以简单介绍。
一、I.C.I反应器英国ICI公司低压法甲醇合成塔采用多层冷激式绝热反应器，内设3-6层催化剂，催化剂用量较大，合成气大部分作为冷激气体由置于催化剂床层不同高度平行设立的菱形分布器喷入合成塔，另一部分合成气由顶部进入合成塔，反应后的热气体与冷激气体均匀混合以调节催化床层反应温度，并保证气体在催化床层横截面上均匀分布。
反应最终气体的热量由废热锅炉产生低压蒸汽或用于加热锅炉给水回收。
该法循环气量比较大，反应器内温度分布不均匀，呈锯齿形。
ICI冷激塔结构简单、用材省且要求不高、并易于大型化。
单塔生产能力大。
但由于催化剂床层各段为绝热反应，使催化剂床层温差较大，在压力为8.4MPa和12000h-1空速下，当出塔气甲醇浓度为4%时，一、二两段升温约50℃，反应副产物多，催化剂使用寿命较短，循环气压缩功耗大，用冷原料气喷入各段触媒之间以降低反应气温度。
因此在降温的同时稀释了反应气中的甲醇含量，影响了触媒利用率，而且反应热只能在反应器出口设低压废锅回收低压蒸汽。
为了防止触媒过热，采用较大的空速，出塔气中甲醇含量不到4%。
最大规模3000t/d，全世界现有40多套。
二、德国林德Lurgi管壳式反应器水冷型。
图２Lurgi甲醇合成反应器是管壳式的结构。
管内装催化剂，管外充满中压沸腾水进行换热。
合成反应几乎是在等温条件下进行，反应器能除去有效的热量，可允许较高CO含量气体，采用低循环气流并限制最高反应温度，使反应等温进行，单程转化率高，杂质生成少，循环压缩功消耗低，而且合成反应热副产中压蒸汽，便于废热综合利用。
DN3800甲醇合成塔的设计研究
DN3800甲醇合成塔的设计研究【摘要】在金融环境日益恶劣的大环境下，煤化工行业竞争日趋激烈，化肥产品供大于求，降低产品成本迫在眉睫，核心产品能否更新换代，直接影响化工企业的生存发展。
本文从提高甲醇单元产量目的出发，对甲醇合成塔的设计更新提出一些新思路、新方案，以期能够降低能耗，扩大产能。
【关键词】甲醇合成塔；结构特点；设计过程随着我国煤化工产业的不断发展，甲醇的单元产量不断增加，其核心设备甲醇合成塔的规格也不断增大。
四川蓝星机械有限公司为山东联盟化工股份有限公司制造2台DN3800甲醇合成塔，这是我公司首次研制的最大规格DN3800甲醇合成塔，甲醇合成塔是合成气制甲醇装置中的关键设备，甲醇合成塔的制造水平直接影响到甲醇产品的产量和质量。
一、DN3800甲醇合成塔结构特点甲醇合成塔是甲醇装置中的大型关键设备，是一个固定床列管式反应器，其结构见图1。
设备直径DN3800，反应管为φ44 ×2，其长度为7000mm，共4310 根，催化剂床层高度为7000mm。
甲醇合成塔的上下封头，采用半球封头。
上封头反应气进口处设置气体分布器，在管板的上部装填一层600mm触媒C302 φ5×5，触媒C302上部填装φ10惰性氧化球。
下管板下面装填耐火球φ10。
图1 DN3800甲醇合成塔二、DN3800甲醇合成塔的设计过程（一）主要设计条件及参数见表1（二）材料的选择材料的选择主要考虑甲醇合成塔工作过程中的介质特性和工艺条件，以及设备制造过程中材料的焊接性、工艺性和经济性（表2）表2 材料选择零件名称材料名称规格mm球形封头13MnNiMoR（正火+ 回火）δ80（包括冲压减薄量）壳程筒体13MnNiMoR（正火+ 回火）δ60壳程加强筒体13MnNiMoR（正火+ 回火）δ100管程筒体13MnNiMoR（正火+ 回火）δ100反应管双相不锈钢上钢五厂生产的SAF2205 φ44×2上下管板20MnMo Ⅳ堆焊不锈钢δ（120 + 7）法兰/补强管锻件20MnMo Ⅲ（三）遵循的规范及技术要求：按GB150—2011、GB151—1999、HG/T20584 —2011的要求制造、检验、验收，并接受TSG R0004-2009《固定式压力容器安全技术监察规程》的监督，同时应满足设计图样提出的技术要求。
甲醇合成塔 串联 并联
甲醇合成塔串联并联甲醇是一种广泛应用于化工、燃料和医药等领域的重要化学品。
甲醇的生产通常通过甲醇合成塔来实现。
甲醇合成塔可以采用串联或并联的方式构建，下面将对这两种形式进行详细介绍。
首先，我们来了解一下串联的甲醇合成塔。
串联是指将多个反应器依次连接在一起，每个反应器都进行一定的反应。
这种方式的优点是反应器的结构简单，易于操作和控制。
同时，每个反应器都可以被独立监测和调整，有助于提高甲醇合成过程的稳定性和效率。
然而，串联的甲醇合成塔存在一个问题，即反应器之间需要通过冷凝器进行热交换，这会造成能量的损失和设备复杂度的增加。
而并联的甲醇合成塔则是将多个相同类型的反应器并联连接，每个反应器都进行完整的反应过程。
这种方式可以提供更大的反应容量和更高的生产能力，充分利用原料和催化剂，从而提高甲醇合成的产量。
此外，并联的甲醇合成塔还具有更好的热效应控制能力，能够减少能量损失。
然而，由于反应器数量的增加，该方式的设备复杂度、操作和控制难度都相应增加。
在实际应用中，选择串联或并联的甲醇合成塔要根据具体情况来定。
通常情况下，较小规模的生产单位会选择串联方式，因为其设备简单、可靠性高、操作方便。
而对于大规模生产单位，为了提高生产效率和降低成本，会考虑采用并联方式。
这可以通过增加反应器数量来实现，但也需要考虑投资、能耗、技术难度等因素。
无论是串联还是并联的甲醇合成塔，都需要注意以下几点：首先，合理选择催化剂和催化剂载体，以提高反应效率和选择性。
其次，合理控制反应温度、压力和流量等参数，以保证甲醇合成反应的顺利进行。
最后，及时清理和更换反应器中的催化剂和杂质，以避免反应器堵塞和反应效果下降。
总的来说，甲醇合成塔的串联和并联方式各有优劣，需要根据实际需求综合考虑。
选择适合的形式可以提高甲醇合成的效率和经济性，对甲醇生产具有重要指导意义。
甲醇合成反应器的分析与选择
(2) 该反应器的缺点是 : ① 其壳体和管板 、反 应管之间采用焊接结构 ,为消除热应力 ,对塔体的 制造 、材料要求均比较高 ,结构复杂 ,制造难度大 , 维护成本高 ; ② 因采用列管式 ,列管占用了反应器 大量的空间 ,使得催化剂的装填量仅占反应器的 30% ; ③由于管内外传热温差较小 ,所需传热面积 大 ,比冷面达 125 m2 /m3 ; ④ 该反应器用副产蒸汽 直接从催化剂床层移热 ,由于受蒸汽压力限制 ,在 催化剂后期难以提高使用温度 ; ⑤ 限于列管长度 , 扩大生产时 ,只能增加列管数量 ,扩大反应器的尺 寸 ,生产操作弹性较小 。
1 国外主要甲醇合成反应器
国外应用开发最早 、技术成熟 、应用最广泛的 甲醇反应器当属 IC I和 Lurgi的低压反应器 。在克 服 IC I和 Lurgi缺陷的基础上 ,日本东洋公司等开发 的 MRF系列反应器逐渐在国内外的一些中型甲醇 装置上得到推广 。
1. 1 主流反应器 1. 1. 1 IC I冷激型反应器
MRF (M ulti- stage- indirect- cooling type Radial Folw )反应器是日本东洋公司与体本三井化学公司 联合开发的一种多段 、间接冷却的径向反应器 ,由 壳体 、催化剂床层 、催化剂筐 、列管及集气盒组成 。 反应器内装有 1 个直径较小的内胆用以改变物料 流向 ,在其中心 ,轴向安装 1个带外壳的集束管 ,用 于收集反应后的气体 ,外壳开有直径小于催化剂颗 粒的小孔 ,收集的反应气沿径向从外壳上的小孔流
林德Linde甲醇合成塔特点-企业生产实际教学案例库
鲁奇塔
存在问题 ①结构相对复杂，设备制造费 用相对较高 ②由于管数较多，催化剂不容 易装填均匀，催化剂的装卸 也相对较困难； ③随着运行时间的增加，管内 装的催化剂收缩较大，管上 部出现较大的空间，合成气 体先吸热，进人催化剂床层 反应后才能放热，整体热利 用不尽合理
Lurgi技术在大型化时，上世纪90年代采用双塔并联方法
ICI冷激式绝热反应器
鲁奇塔
设计条件一般为:操作压力5.2～7MPa，操作温度 230～255℃。列管式反应器(管壳式)有管内装催 化剂、管间用沸腾水移去反应热和在管间装催化 剂、管内走水2种类型。2种类型的气体在塔内的 流向都呈轴向流。 塔的特点
①床层内温度比较平稳，除进口处有一定温升(从230℃ 升至255℃)，大部分床层温度均处于250～255℃，塔中 下部位温度变化小,由于传热面积与床层体积比大(约 80m2/m3)，移热迅速，同平面温差较小，有利于延长 催化剂的寿命，并允许原料气中含有较高的CO； ②能准确、灵敏地控制反应温度，该反应器床层温度是 通过调节蒸汽汽包压力来控制的，灵敏度高达0.3℃； ③与冷激型反应器相比，合成效率较高，合成塔出口甲 醇含量高，循环气量少； ④以较高位能回收反应热，可副产约2.1～3.5MPa的中 压蒸汽(压力随催化剂型号和使用时间而定)。
谢谢！
浆态床反应器 (气液固三相反应器) 在反应器内加入碳氢化 合物的惰性油介质，把催 化剂分散在液相介质中。 气体以反应过程的 反应器。 （等温过程）
林德 Linde甲醇合成塔
特点：林德 Linde甲醇合成 塔为螺旋管反应器，也称 等温反应器。 盘管内走锅 炉水，管外装催化剂。 使 用螺旋冷管解决热应力问 题。 缺点：设备加工难度大，投 资增加。 大型化难度大，
合成塔)
合成塔介绍LurgiLurgi公司设计的低压甲醇合成塔为管壳式结构，管内装填催化剂，在中低压条件下进行甲醇合成反应，由管间沸水移出热量，并产生中压蒸汽，以控制床层温度，延长催化剂寿命，控制副反应的发生。
其主要性能特点是：采用管内装催化剂，管间走循环沸水，用很大的换热面积来移去反应热，理论上反应时催化剂层温差较小，达到接近等温反应的目的，使合成反应几乎是在等温条件下进行，采用低循环比。
为了适合装置大型化的发展，Lurgi公司对管壳式甲醇合成塔进行了改进，发明了两段等温甲醇合成工艺（气冷-水冷双塔），该工艺有两台管壳式甲醇合成塔组成，第一合成塔采用副产中压蒸气的方式移出反应热，第二台反应器产生的反应热则通过与新鲜合成气逆流换热方式脱除，在第二台反应器中，新鲜合成气在管内通过，反应气走壳层。
目前采用该技术建设的165万吨/年甲醇装置已经投产。
与单个管壳式合成塔工艺相比，两段等温甲醇合成工艺有以下特点：与单台反应塔相比，第一反应器尺寸减少了约50%。
减少了约50%的合成气循环比。
热量回收效率高，减少了冷却成本。
单系列能力可以达到5000吨/天以上。
整个合成回路（包括循环压缩机、热交换器等）的投资减少近40%。
）瑞士卡萨利（Casale）公司最早开发是立式绝热轴径向反应器，其特点是：环形的催化剂床顶端不封闭,侧壁不开孔，造成催化剂床层上部气流的轴向流动，床层主要部分气流为径向流动。
开发的大型轴径向甲醇合成塔的主要结构特点：环形的催化剂床顶端不封闭，侧壁不开孔，造成催化剂床层上部气流的轴向流动;床层主要部分气流为径向流动；催化剂筐的外壁开有不同分布的孔,以保证气流分布；各段床层底部封闭，反应后气体经中心管流入合成塔外的换热器,回收热由于不采用直接冷激，而采用塔外热交换，各床层段出口甲醇浓度较高，所需的床层段数较少。
由于床层阻力降的明显减少（比ICI轴向型塔减），所以可增加合成塔高度和减少壁厚，可选用高径比的塔，以降低造价。
甲醇合成塔的设计(最新整理)
规格（mm） δ=46(包括冲压减薄量)
δ=42 δ=60+5
φ38X2 δ=90+7
1
补强管锻件 法兰锻件
20MnMoⅢ 20MnMoⅢ
4.3 筒体与管板的焊接结构的设计 根据甲醇合成塔工作程序，在操作反应前
先要将催化剂颗粒装填在每根换热管内，催化剂 需要定期更换，从操作工艺条件上讲管，箱筒体与 管板之间采用法兰连接比较合理，但是由于其 直径较大，如果采用法兰连接将存在以下不利 因素：1）大直径法兰的密封性较难保证，若操作 失误易造成严重泄漏且，大直径法兰的成本造价2；高） 大直径法兰的密封垫片加工困难。为了防止设备 工作过程中的密封泄漏，减少法兰力矩对管板的 影响，降低制造成本，采用不兼做法兰的管板 结构最为合理。 4.4 在设计时将管箱封头处开设人孔并适当增 大管箱空间结构形式, 为了方便安装维修人员进入合成塔内进行催化剂的装填和对 合成塔的检查与维修，同时也节省了设备制造费用。 4.5 为使壳程进入时均匀且稳定地分布，脱盐水入口采用了环形管路和圆扁管入口设 计；同时，在反应管的指定位置上设置安装了防膜弹性挡圈以破坏沸腾液膜，提高传 热膜系数以利于传热。 4.6 反应管与管板的连接结构设计
高不会很高。
6.结束语 甲醇合成塔自设备投产后，运行情况一直良好，说明其选材、设计强度和结构完
全满足产品的工艺要求和生产能力，为同类产品设计提供了参考经验。
参考文献
1 GB150-1998 《钢制压力容器》国家技术监督局 1998-03-20 发布 2 GB151-1999 《管壳式换热器》国家技术监督局 中国标准出版社
头合成气入口处设置气体分布器，在管板的上部装填一层 200mm 高的绝热层催化剂， 绝热层催化剂上部填装耐火球φ8mm。下管板下面装填耐火球φ25mm。
甲醇合成塔的设计
甲醇合成塔的设计Design of carbinol Synthetic Tower摘要：本文针对设备DN3400甲醇合成塔的设计要点进行了详细论述。
详细介绍了大直径不带法兰的立式列管固定床甲醇合成塔材料和加热方式的选择，以及各主要部件结构的设计特点。
Abstract: This text introduces the main point of designing de DN3400 carbinol synthetic tower, describes the section of material and heating method used to fabricate large diameter- non-flange, vertical pipe line carbinol synthetic tower. This text also explains the structure design character of the main components and parts.关键词：甲醇合成塔；工作原理；结构设计特点Key Words: Carbinol synthetic tower working theory structure design character 1．引言甲醇工业始20世纪初，到20世纪60年代，甲醇工业取得重大进展。
1966年英国ICI公司首先推出了低压甲醇合成工艺—ICI工艺，此为低压法生产甲醇的开端。
所有中、低压法甲醇装置工艺过程类似，在压力为5.0Mpa~15.0Mpa、温度205℃~275℃操作。
各种工艺的主要区别在于反应器的设计、反应热的移走及回收利用方式的不同，另外，所用的催化剂亦有差异。
国内低压甲醇装置建设始于20世纪70年代，最早引进的是ICI公司的冷激型低压甲醇合成塔装置，数量不多。
某公司年产50万吨甲醇合成装置采用华东理工大学“绝热—管壳外冷复合式反应器”专利技术，我公司设计、制造的甲醇合成塔是此项目的关键设备，其建成投产后，运行状况一直良好，对兖矿高硫煤能够得到充分有效利用，减少资源浪费，使煤炭行业向高附加值—化工方向转化等方面，具有重要意义。
大型甲醇合成塔结构形式选择探讨
大型甲醇合成塔结构形式选择探讨杭州林达化工技术工程公司楼寿林楼韧任筱娴一、大甲醇的发展趋势随着甲醇制二甲醚（DME）、甲醇制丙稀（MTP）、甲醇制氢（MTH）的发展，为甲醇工业提供了大规模生产的需求，而单系列大型甲醇生产装置和合成塔又是提高甲醇生产经济性的有效途径，目前国外已提出百万吨级大甲醇装置，国内随着国家能源安全战略方针的考虑和大力发展煤化工和醇醚清洁燃料的进展，目前在建和在立项设计的甲醇装置不断扩大规模，有多套20万、30万、40万、50万、60万和更大甲醇装置在建和计划兴建。
杭州林达公司以其多年来在合成氨厂中压联醇合成塔和近年来在低压甲醇合成塔中取得的优良业绩，引起广泛关注。
至今已加工出厂的低压甲醇塔5套，均已成功投运，正在加工的有云南曲靖等五套甲醇塔。
林达均温甲醇塔以其工艺性能好、合成率高和结构简单紧凑、催化剂装填系数大、外形尺寸小而在大型化甲醇装置中的优势广受关注。
泸天化年产40万吨甲醇装置的甲醇合成塔招标，共邀四家国内外公司，其中有杭州林达公司，其余三家为国外公司。
陕西渭化年产20万吨甲醇合成塔通过多家国内外公司调查比较，最终确定选用林达公司均温型甲醇合成塔。
正在设计的有从几万到几十万吨的多套装置。
二、大型甲醇塔的几种可选形式目前在文献中论述大甲醇的文献虽不少见，但至今已投产的单系列百万吨级装置不多见，可选择塔型主要有：1.ICI冷激型。
据文献介绍可用四段冷激ICI冷激型塔达到年产百万吨能力。
合成塔内径6.1米，床高12.2米，内装甲醇催化剂283m3，采用煤制原料气在10.34MPa下，出塔气中甲醇含量5.7％，日产甲醇3600吨，催化剂空时产率0.53吨/m3·h，折成无惰性气5MPa下有效合成压力的基本空时产率0.327吨/ m3·h。
一般认为单台甲醇合成塔的直径最大为6米，否则加工制造运输等难度更大。
2.Topsφe甲醇塔。
文献报导Topsφe公司2500T/日甲醇合成方案采用内径3米绝热塔串联绝热反应，二台合成塔之间用加热水移走反应热，一塔进口182℃，末塔出口271℃，装触媒136m3，在7.83MPa压力下，日产甲醇2500T，三塔均采用径向流动形式，若采用轴向，按上述塔径，三塔串联阻力很大，难以运行。
甲醇合成塔在大型装置中的应用
甲醇合成塔在大型装置中的应用近代甲醇不论作为化工原料(制二甲醚、丙烯、乙烯)或作为能源(甲醇汽油燃料)，用途和规模不断增加。
国外装置规模已进入年产百万吨级，我国“九五”、“十五”都把开发低压甲醇合成技术列为重大项目，国务院领导对发展甲醇生产作过多次重要批示。
2004年4月，国家发改委召开“关于甲醇燃料发展”的座谈会，目前还成立了中国石化协会醇醚燃料及醇醚清洁汽车专业委员会。
甲醇汽油正在山西等省份试点推广。
在这种甲醇生产规模不断扩大，向大型化发展的情况下，中国是否能开发自主的现代甲醇生产技术，几十年来在我们建大化肥当中，20多套大型氨合成塔全部从国外引进，但现在我们中国可以用自主知识产权的专利技术建设大型甲醇生产装置。
1 国外的大型甲醇合成技术现状当代甲醇合成生产技术因低压法能耗省而成为主要技术，据称英国ICI公司和德国Lurgi公司技术占据70％以上的国外生产装置，代表了国外甲醇合成生产的技术水平。
目前单套最大能力为2004年6月在特立尼达Atlas投产的5000t／d的由3台反应器组成的Lurgi联合反应器。
ICI甲醇塔结构简单，催化剂装填系数大，易大型化，目前已有单套3000t／d的装置，但催化剂床层温差大，气体返混严重，合成效率低。
Lurgi 管壳甲醇塔，催化剂床层温度平稳，操作容易，合成效率较高，但反应器催化床存在严重壁效应，影响时空产率提高，催化剂装填系数小，反应器结构复杂，单塔能力小，大型化难度大。
除以上二者，还有塔间换热的T0P E径向流动反应器，KBR 的球形反应器，段间换热的CASALE卧式多床反应器。
这类反应器由多台或多床串联组合，塔间或段间设置外部换热器移去反应热。
这类反应器床层压力减小，大型化容易，但设备投资大。
反应器制造复杂，催化剂床层分布不够理想。
上述3种甲醇反应器，连续换热等温型催化剂生产强度最高，为0．9～1．0kg ／(L．h)；冷激型最低，为0．35～0．40kg／(L〃h)；间接换热绝热反应在二者之间，即0．55～0．6kg／(L〃h)。
林德Linde甲醇合成塔特点-企业生产实际教学案例库
3、典型的甲醇合成塔
首先在低压甲醇合成技术中应用。 设备结构简单、投资省，大型化高径 比~2:1 。
绝热反应，温差30~70℃，副产物 多，易结蜡。 采用冷激气降温，合 成气绕过部分催化剂，催化剂使用 效率低、用量大。冷激气和反应气 混合不充分，相互影响，操作难度 大。高循环比7~11 ，能耗高。 醇 净值低，反应热利用率低。
ICI冷激式2～7MPa，操作温度 230～255℃。列管式反应器(管壳式)有管内装催 化剂、管间用沸腾水移去反应热和在管间装催化 剂、管内走水2种类型。2种类型的气体在塔内的 流向都呈轴向流。 塔的特点
①床层内温度比较平稳，除进口处有一定温升(从230℃ 升至255℃)，大部分床层温度均处于250～255℃，塔中 下部位温度变化小,由于传热面积与床层体积比大(约 80m2/m3)，移热迅速，同平面温差较小，有利于延长 催化剂的寿命，并允许原料气中含有较高的CO； ②能准确、灵敏地控制反应温度，该反应器床层温度是 通过调节蒸汽汽包压力来控制的，灵敏度高达0.3℃； ③与冷激型反应器相比，合成效率较高，合成塔出口甲 醇含量高，循环气量少； ④以较高位能回收反应热，可副产约2.1～3.5MPa的中 压蒸汽(压力随催化剂型号和使用时间而定)。
浆态床反应器 (气液固三相反应器) 在反应器内加入碳氢化 合物的惰性油介质，把催 化剂分散在液相介质中。 气体以鼓泡形式通过悬浮有 催化剂细粒的浆液层，以 实现气液固相反应过程的 反应器。 （等温过程）
林德 Linde甲醇合成塔
特点：林德 Linde甲醇合成 塔为螺旋管反应器，也称 等温反应器。 盘管内走锅 炉水，管外装催化剂。 使 用螺旋冷管解决热应力问 题。 缺点：设备加工难度大，投 资增加。 大型化难度大，
谢谢！
合成塔)
合成塔介绍德国Lurgi德国Lurgi公司设计的低压甲醇合成塔为管壳式结构，管内装填催化剂，在中低压条件下进行甲醇合成反应，由管间沸水移出热量，并产生中压蒸汽，以控制床层温度，延长催化剂寿命，控制副反应的发生。
其主要性能特点是：采用管内装催化剂，管间走循环沸水，用很大的换热面积来移去反应热，理论上反应时催化剂层温差较小，达到接近等温反应的目的，使合成反应几乎是在等温条件下进行，采用低循环比。
为了适合装置大型化的发展，Lurgi公司对管壳式甲醇合成塔进行了改进，发明了两段等温甲醇合成工艺（气冷-水冷双塔），该工艺有两台管壳式甲醇合成塔组成，第一合成塔采用副产中压蒸气的方式移出反应热，第二台反应器产生的反应热则通过与新鲜合成气逆流换热方式脱除，在第二台反应器中，新鲜合成气在管内通过，反应气走壳层。
目前采用该技术建设的165万吨/年甲醇装置已经投产。
与单个管壳式合成塔工艺相比，两段等温甲醇合成工艺有以下特点：——与单台反应塔相比，第一反应器尺寸减少了约50%。
——减少了约50%的合成气循环比。
——热量回收效率高，减少了冷却成本。
——单系列能力可以达到5000吨/天以上。
——整个合成回路（包括循环压缩机、热交换器等）的投资减少近40%。
（2）瑞士卡萨利（Casale）Casale公司最早开发是立式绝热轴径向反应器，其特点是：环形的催化剂床顶端不封闭,侧壁不开孔，造成催化剂床层上部气流的轴向流动，床层主要部分气流为径向流动。
Casale开发的大型轴径向甲醇合成塔的主要结构特点：——环形的催化剂床顶端不封闭，侧壁不开孔，造成催化剂床层上部气流的轴向流动;——床层主要部分气流为径向流动；——催化剂筐的外壁开有不同分布的孔,以保证气流分布；——各段床层底部封闭，反应后气体经中心管流入合成塔外的换热器,回收热量。
由于不采用直接冷激，而采用塔外热交换，各床层段出口甲醇浓度较高，所需的床层段数较少。
由于床层阻力降的明显减少（比ICI轴向型塔减少24%），所以可增加合成塔高度和减少壁厚，可选用高径比的塔，以降低造价。
甲醇合成反应器概述
口温度有小的变化会导致系统温度大的变化。这
对稳定操作是不利的。
·２１· 蔫汽
冷撒气
冷澈气 拎撒气
Ｊ互应气出口 圈１ ＩＣＩ持蕾型台成反应器
２．２ Ｌｕｒｇｉ管壳型甲醇合成塔 Ｌｕｒｇｉ型甲醇合成塔是德国Ｌｕｒｇｉ公司研制的
一种管束型副产蒸汽合成塔。操作压力为５ ＭＰＲ，温度为２５０℃。Ｌｕｒｇｉ合成塔既是反应器又 是废热锅炉。结构见图２。合成塔内部类似一般 的列管式换热器，列管内装催化剂，管外为沸腾 水。甲醇合成反应放出的热很快被沸水移走。合 成塔壳程的锅炉水是自然循环的，这样通过控制 沸腾水的蒸汽压力，可以保持恒定的反应温度，变 化０ ｌ ＭＰａ相当于ｌ ５＂Ｃ。这种合成塔温度几乎 是恒定的，有效地抑制了副反应，延长了催化剂的 使用寿命。但该合成塔结构复杂，装卸催化剂不 方便。 ２ ３三菱（ＭＧＣＣ／ＭＨＩ）Ｔ艺反应器
究的合成甲醇反应器．并对不同反应器的应用前景进行了比较。
关羹词：甲醇；固定床反应器；浆态床反应器；超临界相
中圈分类号：ＴＱ０５３ ５
文献标识码：Ａ
文章编号： １００４ ２７５Ｘ（２００２）０５ｑ）０２０—０６
大型甲醇合成塔选择探讨及SPC简介
大型甲醇合成塔选择探讨及SPC简介日本高化学上海国际贸易有限公司张炳摘要：本文简要介绍了我国近年来甲醇项目建设的大型化趋势，并对国内外流行的几种合成塔进行了介绍和分析，并详细介绍了SPC甲醇合成塔的特点，以期对我国新上大型甲醇装置选择优良的合成塔有所帮助。
关键词：超级合成塔（超转化率合成塔）；双套管；甲醇合成塔keywords : superconverter; double tube； methanol converter一、目前我国甲醇生产现状及甲醇装置大型化的必然性甲醇是重要的基础有机化工品和原料，又是极有前途的代用燃料。
甲醇的衍生物有100多种，近年来消费量增长迅速。
据统计，1991－1999年我国甲醇市场的需求量年平均增长率约为16％，2000年市场需求量为350万吨，2002年甲醇需求量为390万吨，预计到2005年将达到512万吨。
现在河南、北京、山西等省市正在大力推广“甲醇代油”工程，国内大型二甲醚工程也如火如荼的进展，甲醇市场在未来几年的需求将远远大于16％的年平均增长率。
虽然我国甲醇的年生产能力达到500万吨左右，但由于多种原因，实际开工率并不高，2001年装置开工率只有63％，2002年装置开工率只有55％。
国产甲醇远远不能满足国内市场的需求，目前我国甲醇大约40％需要进口。
近年来，我国甲醇工业取得了一定的发展，但与国外甲醇工业相比，还存在很大的差距。
目前，我国甲醇生产厂家超过150家，2003年实际开工的厂家大约120个，累计产能在578.3万吨。
工艺上，10万吨以上的装置还处于国外70年代的水平，产量低、能耗高、工艺落后导致装置经常停车，成本很高，无法与先进工艺竞争。
目前我国还没有单套大于30万吨的已投产甲醇装置。
其他大多为5万吨以下小型甲醇装置，采用的是国外已经淘汰的煤头高压法。
据统计，我国甲醇生产企业中，成本高的超过了1800元／吨，低的900多元／吨，大多数为1400元／吨左右。
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大型甲醇合成塔结构形式选择探讨杭州林达化工技术工程公司楼寿林楼韧任筱娴一、大甲醇的发展趋势随着甲醇制二甲醚（DME）、甲醇制丙稀（MTP）、甲醇制氢（MTH）的发展，为甲醇工业提供了大规模生产的需求，而单系列大型甲醇生产装置和合成塔又是提高甲醇生产经济性的有效途径，目前国外已提出百万吨级大甲醇装置，国内随着国家能源安全战略方针的考虑和大力发展煤化工和醇醚清洁燃料的进展，目前在建和在立项设计的甲醇装置不断扩大规模，有多套20万、30万、40万、50万、60万和更大甲醇装置在建和计划兴建。
杭州林达公司以其多年来在合成氨厂中压联醇合成塔和近年来在低压甲醇合成塔中取得的优良业绩，引起广泛关注。
至今已加工出厂的低压甲醇塔5套，均已成功投运，正在加工的有云南曲靖等五套甲醇塔。
林达均温甲醇塔以其工艺性能好、合成率高和结构简单紧凑、催化剂装填系数大、外形尺寸小而在大型化甲醇装置中的优势广受关注。
泸天化年产40万吨甲醇装置的甲醇合成塔招标，共邀四家国内外公司，其中有杭州林达公司，其余三家为国外公司。
陕西渭化年产20万吨甲醇合成塔通过多家国内外公司调查比较，最终确定选用林达公司均温型甲醇合成塔。
正在设计的有从几万到几十万吨的多套装置。
二、大型甲醇塔的几种可选形式目前在文献中论述大甲醇的文献虽不少见，但至今已投产的单系列百万吨级装置不多见，可选择塔型主要有：1.ICI冷激型。
据文献介绍可用四段冷激ICI冷激型塔达到年产百万吨能力。
合成塔内径6.1米，床高12.2米，内装甲醇催化剂283m3，采用煤制原料气在10.34MPa下，出塔气中甲醇含量5.7％，日产甲醇3600吨，催化剂空时产率0.53吨/m3·h，折成无惰性气5MPa下有效合成压力的基本空时产率0.327吨/ m3·h。
一般认为单台甲醇合成塔的直径最大为6米，否则加工制造运输等难度更大。
2.Topsφe甲醇塔。
文献报导Topsφe公司2500T/日甲醇合成方案采用内径3米绝热塔串联绝热反应，二台合成塔之间用加热水移走反应热，一塔进口182℃，末塔出口271℃，装触媒136m3，在7.83MPa压力下，日产甲醇2500T，三塔均采用径向流动形式，若采用轴向，按上述塔径，三塔串联阻力很大，难以运行。
3.TEC公司MRF反应器TEC提出百万吨级可用单台MRF反应器，采用MRF-2反应器（5000吨/日甲醇塔直径5米，反应器管长22.4米），按我国四川某厂设计能力420T/日反应器为直径2.5米，床高12米，装触媒43m3，在5.82MPa压力下，日产405吨，催化剂生产强度只有0.407吨/ m3·h。
以上百万吨级催化剂为后者的8倍－350m3。
4.Lurgi联合反应器Lurgi管壳式反应器已在不少甲醇厂使用，但在大型化甲醇装置中因结构复杂、体积大，需多套塔。
近几年Lurgi提出用于百万吨级甲醇的联合反应器，即用管壳式反应器和冷管式反应器各一台串联组合。
冷气（125℃左右）先进冷管反应器管内与管外触媒逆流换热加热到250℃，然后先在管壳反应器反应温度265℃，出塔再进冷管反应器管外反应，对2500吨/日装置，需高度为12.19米、内径4.572米管壳反应器和内径3.048米冷管反应器各一台，合成压力9.14MPa，循环比为现用甲醇塔的一半，以便避免合成塔阻力过大，节约能耗。
国内四川建峰年产60万吨甲醇合成塔专家评审通过了采用国内华东理工大学绝热管壳反应器和林达冷管型塔串联组合方案。
三、林达均温型甲醇塔在大型化装置中的优势1. 同样大小的均温型甲醇塔生产能力比冷激塔和管壳式高。
林达均温型塔催化剂装填系数和冷激塔一样，均在70％以上，但因接近等温反应，反应中间不用冷激气降温避免降低反应器中甲醇生成浓度。
据哈气化均温型和冷激型比较，在同样原料气量、进塔气量、合成压力和催化剂装量下，提高产量50％。
若在同样入塔气有效压力下将增产更多。
故达到同样能力其反应器尺寸可比冷激塔减少1/3以上。
林达均温型塔比管壳式温差还小，Lurgi管壳反应器原设计反应器内不设测温点，现我国有的管壳反应器设了3-5个测温点测轴向温差，但均不测同平面温差，在二者同样合成效率，即催化剂生产强度一样情况下，因触媒装管外，装填系数比管壳式多一倍，故外形尺寸可减小一半。
下表一为同样床层高度7米下的比较：表一生产能力 万吨/年 10 20 30 40 50 60 100 均温型直径 米 2 3 3.8 3.8 3.8 4.2 5.0 管壳式直径 米 3 4 5.0（加工困难）合成压力MPa5556.58.58.58.5下表二是目前各种低压甲醇塔主要情况。
由表可见，均温型塔温差小，在相同有效压力下触媒空时产率高。
表二 林达均温型与其他甲醇合成反应器情况厂名 哈气化 国内A 厂 国内B 厂渭化 反应器型号 林达 均温-1 林达 均温-2 俄罗斯 冷激 ICI 冷激型 Lurgi 管壳式 TEC MRF 管壳式 林达 均温设计生产能力 万吨/年 6 8 4 10 10 14 10 20 反应器内径 米 2 2 2 3.9 2.8 3.4 3 入塔气压力 MPa 4.8 4.97 4.7 5.0 6.8 5.82 4.26 5.0 原料气流量 103Nm 3h -1 25 36 25 39.9 48 45 40.5 63 进塔气流量103Nm 3h -1 150 200 150 280 230 280 254.7 410 CO 5.48 6.4 7.63 9.98 11.7 9.93 11.05 CO 21.062.4 2.59 12.73 5.5 9.28 1.83 H 2 53.53 54.5 58.38 66.83 54.5 62.03 67.23 CH 3OH 0.6 0.6 0.8 0.48 0.5 0.64 0.56 进塔气成分％惰气39.42 36 30.4 10.21 28 18.76 19.23 操作空速 103h -17921 8696 7850 6236 11220 6512 8783 8828 进触媒层 225 225 206 230 214 210 199 240 热点 235 240 275 270 263 253 出触媒层 230 235 270 253 254 239.9 242 温差 温度℃ 10 15 69 >40 39 53 41.6 13 粗醇产量 T ·h -1 8.428 11.22 5.26 330 420 精醇产量 T ·h -1 8.02 10.80 5 12.784 13.125 28.17 空时产率 T/m 3·h 0.401 0.469 0.25 0.285 0.671 0.407 0.453 0.606 基准空时产率 T/m 3·h 0.69 0.738 0.382 0.317 0.62 0.486 0.65 0.75 触媒装量 M 3 20.3 23 20 44.9 20.5 43 29 46.4 反应器总容积 M 3 28.7 32 28 64 触媒装填系数 % 71.6 72 71.4 70 ~35 ~45 71 触媒型号NC306NC306NC501ICI517NC306ICI517N3062. 林达新开发大型甲醇合成塔新技术由于林达低压均温型甲醇塔取得的良好业绩，特别在大型化装置中的优势，一些用户和设计单位要求林达提供年产30万吨以上大型甲醇合成技术，为适应这一要求，林达公司于2001年开发了优化甲醇工艺，并申请了PCT 国际专利：该技术采用前后相连的自热式内冷式反应器和外冷反应器前后相连串联组成（见附图1）。
在图1中，有内冷式反应器1A 和外冷式反应器1B 前后串联，有废热锅炉2、气-气换热器3、水冷器4、甲醇分离器5和循环压缩机6，前后用管道连结组成甲醇生产装置。
经压缩机压缩到5~15MPa 的含有氢和氧化碳的原料气7进入甲醇合成装置与来自循环机6的循环气12汇合为混合气8，经气-气换热器3与反应气换热加热到100℃左右进入反应器1A ，反应器1A 可采用我公司已授权的低压均温型甲醇塔专利技术，也可采用其他自热冷管型结构。
进合成塔气体在冷管内吸收管外催化剂层中的反应热，温度升高到200℃左右出冷管，进入管外催化剂层中反应。
由于被冷管内气体连续移热，故保持催化剂层较低的温差，出反应器1A的反应气中CH3OH达到6%左右，温度250℃左右，再进入反应器1B外冷式反应器进一步进行甲醇合成反应。
反应热被冷却剂水通过管壁连续移去，反应热可用于产生压力4MPa左右的中压蒸汽，反应温度可以通过反应器副产蒸汽的压力来方便调节，因此可使反应器1B的反应温度低于前部反应器1A，例如210℃左右，以优化反应温度工艺条件，提高合成率，使出反应器甲醇浓度提高到10%左右。
出反应器1B反应气9经塔外热回收器2回收反应热，副产低压蒸汽，再在气-气换热器3中加热进反应器气体8，然后反应气再进入水冷却器4中进一步冷却到30℃左右，反应气中的甲醇绝大部分被冷凝。
外热反应器在受压外壳中装有换热管组，外壳与换热管组间装有催化剂，图中换热管组由多组冷管胆组成，每组冷管胆由分流管（下环管）、多排冷管、集流管（上环管）连接构成。
冷管连接分流管和集流管，分流管连接进口管，集流管连接出口管，穿过壳体与外部管道连结。
出口管可用弹性软管或波纹管等，出口管可单独引出反应器壳外，也可象图中在反应器内汇合后由出口出。
出口的位置可以在侧面，也可以在上封头顶部中间，而将进气口设置在侧面。
反应器顶部有进气口，底部有出气口。
出气口设有多孔锥形罩，用以支承反应器内的催化剂，顶部还设有人孔，用于装催化剂和作检修口。
当以此反应器用作甲醇合成副产蒸汽时，经预热到200℃左右的锅炉水由进口管引入下部分流管，再均匀分流到各冷管中。
冷管中的水一边向上流一边吸收管外反应热，受热汽化产生蒸汽，再由上部集流管汇合，由出口管引出，温度为200℃以上的进塔气由进气口进气，进入甲醇触媒层反应。
反应热被管内水吸收，因此触媒层温差小。
本专利技术中自热反应器－林达低压均温型反应器已有多台成功业绩，首台外冷反应器将于明年在河南骏马集团洛阳氮肥厂投运。
小结1. 在已投产的大型甲醇合成塔中以ICI冷激塔为多，主要由于结构简单，易于制造加工，但冷激塔合成率较低，故ICI也推出逆流冷管塔，即用冷管连续移热代替加入冷激气间断冷却，工厂使用表明在同样合成压力8.5MPa下，采用冷激塔装100m3催化剂日产1200吨，而用逆流冷管塔装120m3催化剂，日产可达1650吨。
2. Lurgi管壳合成塔因其温差小，目前的低压甲醇厂得到很多应用，但因催化剂装管内，用于大甲醇则反应器体积大，且因限于轴向气流，若加高催化剂床层则增大阻力，以上因素将制约该塔型在大甲醇的应用。