甲醇合成工艺
甲醇的生产工艺
（1）生产原料－合成气的制备
合成气最先以固体燃料为原料，在常压或加压下气化， 用水蒸气和氧气与之反应，生产水煤气作甲醇合成或合成氨 的原料。20世纪50年代以来，原料结构发生了很大变化，以 气态烷烃、液体石油馏分为原料生产甲醇原料气，不论从工 程投资、能量消耗、生产成本来看都有明显的优越性，很快 得到发展。近年来，由于考虑到世界石油和天然气的贮藏量 远不及煤炭，由煤炭生产合成气的意义又重新受到重视。所 以，从根本上说，凡含有碳素的固体、液体和气体均可用作 合成气生产的原料。
2．反应压力
与副反应相比，合成甲醇的主反应是摩尔数减少最多 而平衡常数最小的反应，因此增加压力对提高甲醇的平 衡浓度和加快主反应速率都是有利的。反应压力越高， 甲醇生成量越多。但是增加压力要消耗能量，
而且还受设备强度限制，因此需要综合各项因素确定 合理的操作压力。用ZnO-Cr2O3催化剂时，反应温度高， 由于受平衡限制，必须采用高压，以提高其推动力。而 采用铜基催化剂时，由于其活性高，反应温度较低，反 应压力也相应降至5~10Mpa。
法。液体原料的水蒸气转化反应通式为： CnHm + n H2On CO + （n +m/2）H2 －Q 2．部分氧化法
液体原料通过部分氧化法来制取合成气，是利用 原料油在氧化炉内不完全燃烧提供高温热源，使烃 类碳氢化合物裂解，制得甲醇生产所需要的氢气和 一氧化碳。
c.固体原料制取合成气
固体原料成分以固定碳为主，主要指煤和 焦碳。固体原料在高温下通入水蒸气，生成 氢和一氧化碳等合成气。其反应主要包括碳 的氧化和水蒸气的分解两个部分。其主反应 为：
2CH3Cl + Ca（OH）2CaCl2 +2CH3OH CH3Cl + CH3OH CH3OCH3 + HCl CH3OCH3 + H2O 2CH3OH 在350℃，于流动系统中进行这一过程时，所得到的甲醇产率为67%，二 甲醚为33%。氯甲烷的转化率达98%。 尽管反应指标尚好，又是在常压下进行反应，工艺简单，但反应过程中 氯以氯化钙的形式消失，因此水解法价格昂贵，没有在工业上得到广泛 应用。
甲醇工艺流程
甲醇工艺流程
《甲醇工艺流程》
甲醇是一种重要的工业化学品，广泛用于合成化学制品、溶剂、清洁燃料等领域。
甲醇的重要性使得其生产工艺流程备受关注。
甲醇的生产主要通过合成气裂解来实现，合成气由一定比例的一氧化碳和氢气组成，通常由天然气、煤炭或生物质通过气化等方法制备。
合成气经过一系列反应转化成甲醇，工艺流程包括催化裂解、催化合成等环节。
工艺流程的第一步是催化裂解，将一氧化碳和氢气通过催化剂进行转化，生成甲醛和水。
接下来，甲醛再进行加氢反应，生成甲醇。
这两个步骤都是在一定温度、压力和催化剂条件下进行的。
在催化合成环节中，选择合适的催化剂是至关重要的一环。
通常采用的催化剂包括氧化锌、铜、铬等金属氧化物和过渡金属催化剂。
这些催化剂能够促进甲醛和水的加氢反应，有效提高甲醇的产率和纯度。
除了催化裂解和催化合成外，还需要进行一系列的精馏、脱水、除硫等过程，以提高甲醇的纯度和质量。
这些过程也是甲醇工艺流程中不可或缺的一部分。
总的来说，甲醇的工艺流程复杂而严谨，需要精密的控制和高效的催化剂，才能实现高产量、高纯度的甲醇生产。
随着工业
技术的不断发展，甲醇工艺流程也在不断完善和优化，以满足市场需求和环境保护的要求。
甲醇合成工艺
甲醇合成的催化剂与反应条件
甲醇合成的催化剂主要有铜基催化剂、锌基催化剂和铬基催化剂等。
在甲醇合成过程中，反应温度、压力、空速等是影响甲醇合成的重要因素。
铜基催化剂具有活性高、选择性好、稳定可靠等优点，因此应用最广泛。
在适当的温度和压力条件下，催化剂的活性可以得到充分发挥，有利于提高甲醇的产率和纯度。
河南煤业化工集团
该企业采用新型甲醇合成工艺，生产出高质量甲醇产品，并实现年产值数十亿元。
中国石化集团
该企业在燕山石化、上海石化等大型企业应用甲醇合成工艺，提高产品质量和降低能源消耗。
甲醇合成工艺在大型化工企业中的应用案例
风能甲醇合成气项目
*某公司利用风能发电，将风能转化为电能，再利用该电能生产甲醇合成气，实现新能源的综合利用。
2023
甲醇合成工艺
甲醇合成工艺简介甲醇合成工艺原理甲醇合成工艺流程甲醇合成工艺的环境影响与安全措施甲醇合成工艺的发展趋势与前景甲醇合成工艺的实际应用案例
contents
目录
01
甲醇合成工艺简介
1
甲醇的定义与性质
2
3
甲醇是一种有机化合物，其分子式为CH4O，结构简式为CH3OH。
甲醇是一种无色、透明、易燃的液体，具有刺激性气味，熔点为-97.8℃，沸点为64.5℃。
甲醇合成工艺的环保与可持续发展
资源高效利用
利用副产物和废弃物，实现循环经济。
循环经济发展
减少对环境的污染，实现绿色生产。
环境保护
05
甲醇合成工艺的发展趋势与前景
国内发展现状
我国甲醇合成工艺研究起步较晚，但发展迅速，目前已经成为全球最大的甲醇生产国和消费国，年产量超过全球总量的三分之一。
甲醇的工艺流程图
甲醇的工艺流程图甲醇是一种重要的有机化工产品，广泛应用于化工、燃料和医药等领域。
以下是甲醇的工艺流程图及详细介绍。
甲醇的工艺流程主要包括煤气制甲醇和天然气制甲醇两种方法。
这里以煤气制甲醇为例进行介绍。
1. 原料准备煤炭或石油等碳质原料首先经过分选、破碎、磨煤等工序，得到适合制甲醇的原料。
2. 气化反应原料经过气化炉加热，将碳质原料转化为一氧化碳和水素等反应气体。
气化反应需要在高温和高压的条件下进行，通常使用催化剂来增加反应速率。
最常用的催化剂是铜锌催化剂。
3. 清洁气体处理产生的反应气体中含有很多杂质，需要进行清洁处理。
首先将气体进行冷凝，分离出含有杂质的物质，然后进行脱硫和脱碳等处理，以降低对后续催化剂和设备的腐蚀。
4. 合成气调整清洁气体经过调整，使一氧化碳和水气的比例满足合成气制取甲醇的要求。
通常要控制一氧化碳和水气的比例在1:2左右。
5. 合成反应合成气在催化剂的作用下进行合成反应，生成甲醇。
合成反应通常采用低温和高压的条件，以增加反应速率和产率。
常用的催化剂有氧化铜锌，可以提高甲醇的选择性和产率。
6. 甲醇分离产生的反应物中含有一定的甲醇、水和其他杂质。
需要进行分离和提纯。
首先通过冷凝将反应气体中的液态组分分离出来，在加热和蒸馏的条件下将甲醇进行分离，得到高纯度的甲醇产品。
7. 甲醇后处理分离出的甲醇产品需要进行后处理，包括脱水、除酸、脱色等工序，以进一步提高甲醇的纯度和质量。
8. 甲醇贮存和灌装经过后处理的甲醇产品贮存于储罐中，根据需要灌装到桶装或罐装中，方便运输和使用。
以上是甲醇的工艺流程图及详细介绍。
甲醇的制备过程相对复杂，需要控制好各个步骤的工艺参数和催化剂的选择，以提高甲醇的产率和纯度。
随着煤炭和石油等碳质资源的逐渐减少，天然气制甲醇也成为一种重要的生产方式。
工艺流程类似，但原料气源不同。
甲醇的工艺流程在工业上得到广泛应用，对社会经济的发展起到了重要作用。
天然气制甲醇工艺流程
天然气制甲醇工艺流程天然气是一种重要的化石能源，而甲醇则是一种重要的化工产品。
天然气制甲醇工艺是将天然气作为原料，通过一系列化学反应制备甲醇的过程。
本文将介绍天然气制甲醇的工艺流程，包括原料准备、反应过程、产品分离等环节。
1. 原料准备。
天然气主要成分是甲烷，因此天然气制甲醇的原料主要是甲烷。
在工业上，通常采用蒸汽重整法将甲烷转化为一氧化碳和氢气，然后再进行甲醇合成反应。
此外，还需要氧气作为氧化剂，以促进甲烷的氧化反应。
2. 反应过程。
天然气制甲醇的反应过程主要包括蒸汽重整、甲醇合成和甲醇精馏等步骤。
首先，甲烷和蒸汽在催化剂的作用下发生重整反应，生成一氧化碳和氢气。
然后，一氧化碳和氢气在催化剂的作用下发生甲醇合成反应，生成甲醇。
最后，通过甲醇精馏过程，将甲醇从反应混合物中分离出来。
3. 产品分离。
甲醇合成反应产生的混合物中除了甲醇外，还包含未反应的气体和其他杂质。
因此，需要进行产品分离，将甲醇从混合物中提取出来。
通常采用蒸馏、吸附、结晶等方法进行产品分离，得到纯度较高的甲醇产品。
4. 工艺优化。
天然气制甲醇的工艺流程需要根据原料性质、反应条件等因素进行优化。
例如，在蒸汽重整反应中，催化剂的选择、反应温度和压力的控制等都会影响反应的效果。
在甲醇合成反应中，催化剂的活性和选择性对甲醇的产率和纯度有重要影响。
因此，工艺优化是提高天然气制甲醇效率和产品质量的关键。
总之，天然气制甲醇工艺流程包括原料准备、反应过程、产品分离和工艺优化等环节。
通过合理的工艺设计和操作，可以实现天然气向甲醇的高效转化，为化工行业提供了重要的甲醇资源。
甲醇合成工艺流程
甲醇合成工艺流程
《甲醇合成工艺流程》
甲醇是一种重要的化工原料，广泛用于化工、医药、塑料等领域。
甲醇的合成工艺流程是一项复杂的化工过程，需要经过多道工序才能完成。
下面我们来简单介绍一下甲醇合成的工艺流程。
首先，甲醇的合成主要采用的是气相催化法。
该方法以一氧化碳和氢气为原料，经过催化剂的作用，进行一系列化学反应，最终产生甲醇。
整个工艺主要包括气体净化、气体混合、催化反应、产品分离等几个关键步骤。
气体净化是甲醇合成的第一步，主要是通过一系列的吸附、洗涤等操作，将原料气体中的杂质去除，确保进入催化反应器的气体是纯净的。
然后将经过净化的一氧化碳和氢气进行合并混合，按照一定的配比进入催化反应器中。
催化反应是甲醇合成的关键步骤，这一步需要催化剂的作用，将一氧化碳和氢气进行催化转化成甲醇。
催化反应器的设计和操作对反应效率和产物纯度有着重要的影响，需要进行精密控制。
最后，经过催化反应生成的混合气体中含有未反应的气体、甲醇和水等产物，需要进行产品分离。
通过冷凝、蒸馏、吸附等工艺，将甲醇从混合气体中分离出来，得到高纯度的甲醇产品。
以上就是甲醇合成的简要工艺流程，整个过程需要综合考虑原料质量、反应条件、催化剂选择等因素，才能获得高效、可靠的甲醇生产工艺。
随着化工技术的进步，甲醇合成工艺也在不断改进和完善，为甲醇产业的发展提供了更好的支持。
联醇工艺制甲醇的步骤
联醇工艺制甲醇的步骤
制甲醇的工艺步骤如下：
1. 煤炭气化：将煤炭加热至高温，使其与水蒸气反应生成合成气（含一氧化碳和氢气），通常使用固定床气化炉或流化床气化炉。
2. 合成气净化：合成气中的杂质（例如硫化氢、二氧化碳、甲硫醇等）通过一系列的净化步骤去除，如脱硫、脱水、脱碳等。
3. 合成气转化：将净化后的合成气送入催化剂床层，进行合成反应。
常用的催化剂有铜锌铝催化剂或混合催化剂。
合成气在催化剂的作用下发生反应，生成甲醇。
4. 分离纯化：将反应得到的含甲醇气体经过冷凝、分离等工序，将其中的杂质和副产物去除，得到纯度较高的甲醇液体。
5. 重整或烷基化（可选）：为了提高甲醇的产率和优化工艺，有时还会对未反应的合成气进行重整或烷基化反应，以增加甲醇的产量。
以上是联醇工艺制甲醇的一般步骤，具体的工艺参数和操作条件可能因工艺路线和原料不同而有所差异。
甲醇合成的工艺流程和设备
甲醇合成的工艺流程和设备甲醇是一种重要的化工原料，广泛应用于化工、医药、食品等领域。
甲醇的合成工艺流程主要包括天然气制甲醇和煤制甲醇两种。
以下将以天然气制甲醇为例，介绍甲醇的合成工艺流程和设备。
1. 甲醇合成工艺流程甲醇的合成主要通过气相合成法进行，该方法通过一系列复杂的催化反应将一氧化碳和氢气合成甲醇。
具体的工艺流程如下：- 天然气→天然气净化→变化转换反应→合成气→合成气净化→合成气改质→甲醇合成→甲醇回收2. 甲醇合成设备甲醇合成设备主要包括催化反应器、冷凝器、分离塔等：- 催化反应器：将一氧化碳和氢气催化反应生成甲醇，需要具有较高的反应活性和选择性。
- 冷凝器：用于冷却和凝结合成气中的甲醇，使其形成液体甲醇。
- 分离塔：用于将液体甲醇从残余的气相中分离出来，保证甲醇的纯度和回收率。
3. 甲醇生产过程甲醇生产过程主要包括天然气的催化转变、合成气的制备、甲醇的合成和甲醇的回收等环节。
整个过程需要耗费大量的热能和电能，因此需要具备较为完备的能源设施和配套设备。
总的来说，甲醇的合成工艺流程较为复杂，需要涉及多个催化反应和分离过程，所需要的设备也比较繁杂。
企业在进行甲醇合成生产时，需要充分考虑到工艺流程和设备配置，确保生产过程的高效稳定。
甲醇是一种重要的化学品，其合成工艺的复杂性和对能源的依赖性使得甲醇工业在全球范围内备受关注。
天然气制甲醇是目前全球最为主流的甲醇生产工艺。
下面将详细介绍甲醇的合成工艺流程和设备，以及在甲醇生产过程中可能出现的关键技术和挑战。
4. 甲醇合成过程甲醇的合成工艺主要涉及以下几个过程：4.1 天然气制备合成气首先，天然气需要在天然气净化设备中进行净化处理，去除其中的硫化氢、二氧化碳和水等杂质。
通过石灰石和干燥剂的吸附、脱硫等处理，可使天然气达到合成气制备的要求。
然后，经催化转化反应，天然气中的甲烷和水蒸气进行高温反应，生成一氧化碳和氢气，形成合成气。
4.2 合成气的制备合成气是由一氧化碳和氢气所组成的气体混合物，它是甲醇合成的重要中间产物。
合成甲醇工艺流程
合成甲醇工艺流程合成甲醇是一种常见的工业化学过程，它通过一系列的步骤将化学原料转化成甲醇。
下面将介绍一个典型的合成甲醇工艺流程。
首先，该工艺流程的原料是天然气，它是由甲烷和一些杂质组成的混合物。
这些杂质包括二氧化碳、硫化物、氮化物等，并且它们必须在后续的处理步骤中被去除，以避免对催化剂的负面影响。
第一步是将天然气经过脱硫处理，去除其中的硫化物。
这通常是通过将天然气与一种特殊的溶剂反应来完成的，这种溶剂可以与硫化物反应并形成硫化氢，从而使天然气被去除硫化物。
接下来，天然气经过脱氮处理，去除其中的氮化物。
脱氮可以通过将天然气通入一种特殊的吸附剂中来实现，这种吸附剂能够选择性地吸附氮化物，从而使天然气中的氮含量降低到可接受的水平。
经过前两个步骤的处理，天然气进一步经过脱碳处理，去除其中的二氧化碳。
这可以通过将天然气与一种特殊的溶剂反应来实现，这种溶剂能够与二氧化碳发生化学反应并形成碳酸盐，从而使天然气中的二氧化碳含量降低到可接受的水平。
接下来，经过前三步处理的天然气进入化学反应器，进行合成甲醇的反应。
在反应器中，天然气经过一系列的催化剂和反应条件，如高温和高压，被转化成甲醇。
这个反应过程是一个复杂的化学过程，通过控制反应条件和催化剂的选择，可以提高甲醇的产率和纯度。
最后，合成的甲醇经过分离和净化步骤，得到高纯度的甲醇产品。
这通常涉及蒸馏、吸收、结晶等过程，以去除其中的杂质和不纯物。
这样，最终得到的甲醇可以应用于各种领域，如化学工业、能源行业和医药等。
总结起来，合成甲醇的工艺流程包括脱硫、脱氮、脱碳、合成反应和产品净化等步骤。
这些步骤确保天然气中的杂质被去除，并在化学反应过程中得到高产率和高纯度的甲醇产品。
这个工艺流程在甲醇生产中得到广泛应用，为相关行业提供了重要的化学原料。
甲醇生产工艺流程
甲醇生产工艺流程甲醇是一种重要的有机化工原料，广泛应用于化工、能源、医药、农药和塑料等领域。
甲醇的生产工艺流程一般包括原料准备、合成反应、分离纯化和产品收率等环节。
首先，甲醇的原料主要是天然气、煤炭和生物质等。
在原料准备阶段，首先需要对原料进行处理和净化，以去除其中的杂质和不纯物质。
对于天然气，可以通过脱硫、脱水等工艺，得到高纯度的甲烷。
对于煤炭，可以通过加热、干馏等方式，得到合成气。
对于生物质，可以通过发酵、酶解等方式，得到可用于生产甲醇的物质。
接下来是合成反应阶段。
常用的甲醇合成反应是通过一系列化学反应将合成气转化为甲醇。
合成气主要由一氧化碳和氢气组成，其摩尔比一般为1:2、合成气通过催化剂床层，在一定的温度和压力条件下，进行合成反应。
常用的催化剂有氧化锌、铜、铝、锰、氧化铝等。
反应产物中主要是甲醇、二甲醇和水，同时还会生成少量的一氧化碳、二氧化碳等。
分离纯化阶段是将反应产物中的甲醇与其他组分进行分离，得到纯度较高的甲醇。
分离纯化的过程一般通过蒸馏、吸附、结晶、萃取等方式进行。
首先，通过蒸馏将甲醇与其他轻质组分分离，得到粗甲醇。
然后，通过吸附和结晶等方式去除其中的杂质和不纯物质，提高甲醇的纯度。
最后，通过蒸馏等方式进一步提纯甲醇，得到所需的高纯度甲醇。
产品收率是指在整个生产过程中，从原料到最终产品的转化率。
产品收率的高低直接影响着甲醇的生产效率和经济效益。
提高产品收率的关键是合理控制反应条件、优化催化剂和改进反应器结构等。
此外，还可以通过回收利用废气、废热等方式，提高能源利用率和资源利用效率。
综上所述，甲醇的生产工艺流程包括原料准备、合成反应、分离纯化和产品收率等环节。
通过合理控制各个环节，优化工艺参数和提高设备效率，可以实现高效、低能耗的甲醇生产。
随着科学技术的不断进步，甲醇生产工艺也在不断发展和完善，以满足不同领域对甲醇的需求。
甲醇合成原理方法与工艺
甲醇合成原理方法与工艺甲醇是一种重要的化学品和能源材料，其合成方法和工艺有多种。
下面将介绍几种常见的甲醇合成原理方法与工艺。
1.一步合成法一步合成法是将合成气（一氧化碳和氢气）在催化剂作用下直接转化为甲醇。
常用的催化剂有氧化锌和铜、氧化物和铁、氧化铬等。
合成气经过低温换热器和冷凝器后，进入氢气含量调节器，以调整合成气中CO和H2的比例。
然后，合成气进入反应器，在催化剂的作用下发生甲醇合成反应。
反应后的混合气经过冷凝器冷却，生成液相产物甲醇。
2.二步合成法二步合成法是将合成气先转化为甲醛，再将甲醛转化为甲醇。
该方法一般采用低温和高压条件进行反应，反应路线较复杂。
首先，合成气通过蒸汽重整反应器进行重整反应，产生含有甲醛的气体混合物。
然后，将气体混合物经过冷凝器冷却，生成液态的甲醛。
接下来，甲醛经过换热器的加热，进入甲醇合成反应器，通过催化剂的作用，甲醛与氢气发生反应生成甲醇。
反应后的产物通过冷却和分离工艺得到甲醇。
3.生物质转化法生物质转化法是利用生物质资源（如木材、秸秆等）通过气化或水解等方式制备合成气，再将合成气转化为甲醇。
在生物质气化过程中，原料经过热解、气化和转化等步骤，最终得到合成气。
合成气进一步通过合成反应，生成甲醇。
该方法可综合利用生物质资源，并具有可持续发展的特点。
甲醇合成的工艺包括前处理、合成反应和后处理三个阶段。
前处理包括合成气净化和控制气体比例，以保证反应物的质量和比例适合甲醇合成反应。
合成反应阶段通过调节反应温度、压力和催化剂的制备和加载等方式，控制甲醇合成反应的速率和选择性。
后处理阶段主要是通过冷却器、冷凝器和分离器等设备，将反应产物分离和纯化，得到高纯度的甲醇。
甲醇合成方法和工艺的选择取决于资源条件、技术水平、经济效益等因素。
不同的方法和工艺都有其优点和局限性，需要根据具体情况进行选择。
随着科学技术的进步和环境保护要求的提高，新的合成方法和工艺也在不断研究和发展中，以提高甲醇合成的效率和环境友好性。
甲醇合成流程
甲醇合成流程
甲醇，化学式CH3OH，是一种重要的有机化合物，具有广泛的
用途，包括作为溶剂、燃料和化工原料。
甲醇的合成是一项重要的
工业过程，其生产流程经过多年的研究和发展，已经逐渐趋于成熟
和高效。
下面将介绍甲醇合成的基本流程。
首先，甲醇的合成主要采用甲烷重整和合成气制备的方法。
甲
烷重整是将甲烷与水蒸气在高温高压条件下进行催化反应，生成一
氧化碳和氢气。
合成气制备是将一氧化碳和氢气在一定的温度和压
力下进行催化反应，生成甲醇。
这两种方法是甲醇合成的主要途径。
其次，在甲烷重整过程中，催化剂的选择和反应条件的控制对
甲醇合成的效率和产物纯度有着重要的影响。
常用的催化剂包括镍、铬、钼等金属催化剂，同时需要控制反应温度、压力和气体流速等
参数，以确保反应的顺利进行。
然后，在合成气制备过程中，选择合适的催化剂和反应条件同
样是关键。
常用的催化剂包括氧化锌、铜、铬等金属催化剂，同时
需要控制反应温度、压力和气体比例等参数，以提高甲醇的产率和
纯度。
最后，甲醇的合成还需要进行产品的分离和纯化。
通常采用蒸馏、结晶、吸附等方法，将甲醇从反应混合气中分离出来，并去除杂质，得到高纯度的甲醇产品。
总的来说，甲醇的合成是一个复杂的工业过程，涉及到多种催化反应和分离技术。
通过不断的研究和改进，甲醇的合成流程已经逐渐趋于成熟和高效，为甲醇的大规模工业生产提供了可靠的技术支持。
随着能源和化工产业的发展，甲醇合成技术也将不断得到改进和完善，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
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。
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。
甲醇合成的原理及工艺
一、甲醇合成原理1、化学反应合成甲醇的主要化学反应为CO和H2在多相铜基催化剂上的反应：CO+2H2⇋CH3OH(g)-90.8kJ/mol反应气体中含有CO2时，发生以下反应：CO2+3H2⇋CH3OH(g)+H2O-49.5kJ/mol同时CO2和H2发生CO的逆变换反应：CO2+H2⇋CO+H2O(g)+41.3kJ/mol反应过程中除生成甲醇外，还伴随一些副反应的发生，生成少量的烃、醇、醛、醚、酸和酯等化合物。
这些副反应的产物还可以进一步发生脱水、缩合、酰化或酮化等反应，生成烯烃、酯类、酮类等副产物。
当催化剂中含有碱类化合物时，这些化合物的生成更快。
副产物不仅消耗原料，而且影响甲醇的质量和催化剂的寿命。
尤其是生成甲烷的反应为一个强放热反应，不利于反应温度的操作控制，且甲烷不能随着产品冷凝，在循环系统中循环，更不利于主反应的化学平衡和反应速率。
2、甲醇合成反应的特点(1)放热反应甲醇合成是一个可逆放热反应，为了使反应过程能够向着有利于生成甲醇的方向进行，适应最佳温度曲线的要求，达到较好的产量，需及时移走热量。
(2)体积缩小反应从化学反应可以看出，无论是CO还是CO2分别与H2合成CH3OH，都是体积缩小的反应，因此压力增高，有利于反应向着生成CH3OH的方向进行。
(3)可逆反应即在CO、CO2和H2合成生成CH3OH的同时，甲醇也分解为CO2、CO和H2，合成反应的转化率与压力、温度和氢碳比ƒ=(H2-CO2)/(CO+CO2)有关。
(4)催化反应在有催化剂时，合成反应才能较快进行。
二、甲醇合成催化剂随着英国ICI公司铜‐锌‐铝催化剂的研制成功，甲醇生产进入了低温(220~280℃)、中低压(5~10MPa)时代。
近年来，低压铜基催化剂的使用逐渐普遍，各种新型甲醇催化剂层出不穷，无论活性、选择性、寿命等各方面均大大超过前代产品，从而推动甲醇生产实现了长周期、低能耗、低成本运行。
1、铜基催化剂(1)CuO‐ZnO‐Al2O3催化剂英国ICI公司开发的CuO‐ZnO‐Al2O3催化剂是比较有代表性的铜基催化剂。
甲醇生产工艺流程
甲醇生产工艺流程概览甲醇（化学式：CH3OH），也称为“木醇”或“甲基醇”，是一种无色、易挥发的液体化合物。
甲醇广泛应用于工业领域，包括合成有机化合物、清洁燃料和溶剂等。
在本文档中，将介绍甲醇的生产工艺流程，包括原料准备、合成反应和产品纯化等。
原料准备甲醇的生产原料主要包括：天然气、煤、木材和生物质等。
其中，天然气是最常用的原料，因其含量高、易获取和处理成本低等优势。
下面是使用天然气生产甲醇的工艺流程：1.需要首先提取天然气，并通过脱硫、脱水和脱碳等工序对其进行处理，以确保得到纯净的天然气。
2.处理后的天然气进一步经过催化重整反应，将甲烷转化为一氧化碳和氢气。
3.产生的一氧化碳和氢气被输送到合成甲醇的催化剂反应器中，进行合成反应。
合成反应甲醇的合成反应通常是在高温和高压下进行。
在反应器中，一氧化碳和氢气经过催化剂的作用，发生甲醇合成反应。
以下是甲醇合成的主要步骤：1.催化剂：甲醇合成反应的催化剂通常采用金属氧化物，如氧化铜-锌-铝（Cu-Zn-Al）催化剂。
该催化剂具有高活性和选择性，可以提高甲醇的产率。
2.反应条件：甲醇合成反应通常在温度为200至300摄氏度和压力为50至100兆帕的条件下进行。
高温和高压有助于加快反应速率和提高产率。
3.反应机理：甲醇合成反应通过一系列催化步骤进行。
首先，一氧化碳和氢气吸附在催化剂表面，然后发生表面反应，生成甲醇分子。
最后，甲醇分子脱附离开催化剂表面，得到合成甲醇。
产品纯化甲醇合成反应产生的产物含有一定的杂质，需要进行纯化处理才能得到高纯度的甲醇产品。
以下是甲醇的纯化流程：1.分离副产物：合成反应产生的副产物包括水、二甲醚和二甲醇。
通过加热和蒸馏等操作，可以将这些副产物从甲醇中分离出来。
2.还原甲醛：甲醇中可能含有一定量的甲醛，需要进行还原处理。
将甲醇与氢气在催化剂的作用下进行反应，将甲醛还原为甲醇。
3.脱水：甲醇中的水分是一种常见的杂质，需要进行脱水处理。
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第一章概述1.1甲醇的用途及在化学工业中的地位甲醇俗称“木精”，是重要的有机化工产品，也是重要的有机化工原料，其分子式为CHOH,是碳化工的基础。
甲醇产品除少量直接用于溶剂，抗凝剂和燃料外，绝大多数被用3于生产甲醛，农药，纤维，医药，涂料等。
长期以来，人们一直把甲醇作为农药、染料、医药等工业的原料。
随着科学技术的不断发展与进步，突破了甲醇只作传统原料的范围，甲醇的应用领域不断地被开发出来，广度与深度正在发生深刻变化。
随着甲醛等下游产品的不断开发，甲醇在化学工业中的作用必将越来越重要[1]。
1.2甲醇市场的状况及建厂的可行性近几十年来，由于传统加工工业的发展和世界能源结构的变化，以甲醇为原料的新产品的不断开发，世界对甲醇的生产和需求量都大幅增加，表1.1是世界甲醇市场状况，表1.2是国内甲醇市场状况。
表1.1 世界甲醇生产能力及消耗量及开工率Table 1.1 World methyl alcohol productivity and consumption, utilization of capacity年度1987 1991 1993 1995 2000 2020 生产能力万T/年1999 2300 2470 2600 5000 20000总消耗量万T/年1718 2010 2141 2390开工率 % 86 87 86.7 92表1.2 国内甲醇生产能力及消耗量Table 1.2 Domestic methyl alcohol productivity and consumption年度1985 1987 1990 1994 1995 2000 生产能力万T/年69 71.1 71.1 125.53 146.9 197.5生产量万T/年44.3 49.5 64.0 100消耗量70.7 120 121.4 200 根据预测，世界范围内的生产与需求将持续发展，主要原因是：甲醇下游产品市场的扩大、甲醇作为燃料的使用将大大增加[2]。
1.3甲醇的性质1.3.1一般性状甲醇蒸汽在空气中的浓度随温度的升高而迅速增大。
空气中甲醇蒸汽的最高允许浓度为0.05mg/L。
甲醇具有明显的麻醉性，甲醇对呼吸道和粘膜有强烈的刺激作用，流经皮肤也能使人发生中毒迹象[3]。
常温常压下，甲醇是易挥发，易燃的无色液体，具有类似酒精的气味。
甲醇能与水任意比混溶，但不能形成共沸物，故可用分馏的方法分离甲醇和水。
甲醇是良好的有机溶剂，能溶解多种树脂，但不能溶解脂肪。
甲醇蒸汽能与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限为6.0～36.5%（V），燃烧时为蓝色火焰。
甲醇比水轻，有很强的毒性，误饮能导致眼睛失明，甚至死亡。
1.3.2甲醇的物理性质①甲醇的物理常数如下表所示表1.1甲醇的物理常数Table 1.1 Thephysicsdateofmethanol项目数值项目数值沸点64.5℃～64.7℃(0.1013MPa)膨胀系数0.00119 1/℃凝固点-97℃～-97.8℃表面张力0.00221kg/m(20 ℃)自燃点473℃～461℃蒸汽压力-44℃ 131.45Pa相对密度0.7915(20℃)-20℃ 839.9Pa闪点12℃～16℃0℃ 3572.98Pa粘度液体：0.0005945Pa.S(20℃)气体：0.0000114Pa.S(65℃)10℃ 6679.3Pa64.5℃ 101323.2Pa折光系数 1.32874(20 ℃) 100℃ 320634.6Pa②甲醇的热力学常数如下表所示表1.2甲醇的热力学常数Table 1.2 Thethermo-dynamice date of methanol项目数值项目数值临界压力0.076985Pa 蒸发潜热1129.5kJ/kg临界温度240℃液体热容 2.49-2.53kJ/kg(20-25℃）燃烧热726.55kJ/mol(25℃)气体热容 1.63kJ/kg(77℃)1.3.3甲醇的化学性质甲醇不具酸性，也不具碱性，对酚酞和石蕊试液均呈中性。
分子式CH3OH，分子量32.04。
①氧化反应完全氧化：CH3OH+23O2→CO2+2H2O+726.55kJ/mol不完全氧化：CH3OH+21O2→HCHO+H2O+159kJ/mol②脱氢反应CH3OH→HCHO+H2-86.38kJ/mol③与有机酸反应CH3OH+CH3COOH→CH3COOCH3+H2O④与无机酸反应CH3OH+HCl→CH3Cl+H2OCH3OH+H2SO4→CH3SO2OH+H2O⑤与氨反应生成甲胺CH3OH+NH3→CH3NH2+H2O+20.75kJ/mol2CH3OH+NH3→(CH3)2NH+2H2O+60.88kJ/mol3CH3OH+NH3→(CH3)3N+3H2O+407.35kJ/mol⑥与苯作用生成甲苯CH3OH+C6H6→C6H5CH3+H2O⑦与CO 作用生成醋酸CH3OH+CO→CH3COOH⑧与乙炔作用CH3OH+C2H2→CH3OCHCH2⑨与金属Na作用2CH3OH+2Na→2CH3ONa+H2⑩与苯胺作用，生成二甲基苯胺2CH3OH+C6H5NH2→C6H5N(CH3)2+2H2O1.4甲醇发展历史1661年英国玻义耳(BoyIe)首次从木材干馏的液体产品中发现了甲醇，木材干馏成了制取甲醇最古老的方法，至今甲醇仍称木醇或木精。
1834年，杜马(Dumas)和彼利哥(Peligot)制得甲醇纯品。
1857年法国贝特洛(Berthelot)用一氯甲烷为原料水解制得甲醇。
化学合成法生产甲醇开始于1923年。
德国巴登苯胺纯碱(BASF)公司首先建成了一套为原料、年产300吨的高压法甲醇合成装置，在全世界开拓乐意合成气作为一以CO和H2种工业合成原料的生产史。
从20世纪20年代到60年代中期，世界各国甲醇合成装置都用高压法，采用锌铬催化剂。
1966年，英国卜内门化学工业(I.C.I)公司研制成功低压甲醇合成铜基催化剂，并开发了低压甲醇合成工艺，简称I.C.I低压法，被世界上许多国家采用。
1971年，德国鲁奇(Lurgi)公司开发了另一种低压甲醇合成工艺，简称Lurgi低压法。
20世纪70年代以后，各国新建与改造的甲醇装置几乎全部用低压法。
合成甲醇的原料路线在几十年中经历了很大变化。
20世纪50年代前，甲醇生产多以煤和焦炭为原料，采用固定床气化的方法生产水煤气作为甲醇原料气。
50年代以来，天然气和石油资源大量开采，由于天然气便于输送，适合于加压操作，可降低甲醇装置的投资与成本，在蒸汽转化技术发展的基础上，以煤为原料的甲醇生产流程被广泛采用，至今仍为甲醇生产的最主要原料。
估计今后在相当长一段时间中，国外的甲醇仍以烃类原料为主。
从发展趋势来看，今后以煤炭为原料生产甲醇的比例会上升，这是因为从世界能源结构分析，固体燃料的贮藏量远多于液体与气体，而煤又不能直接用作汽车、柴油机的燃料，必须通过加工为甲醇才能成为汽车、柴油机燃料。
煤制甲醇作为液体燃料颇具吸引力，将成为其主要用途之一。
由煤生成甲醇被称为煤的间接液化，是煤炭利用的重要方向。
我国甲醇工业始于20世纪50年代，兰州、吉林、太原由原苏联授建了高压法锌铅催化刑甲醇生产技术。
60至70年代，上海吴径化工厂先后自建了以焦炭和以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，推进了我国合成氮联产甲醇工业的发展。
70至80年代，我国四川维尼纶厂从I.C.I公司引进了以乙炔尾气为原料的低压甲醇装置，山东齐鲁石化公司第二化肥厂从Lurgi公司引进了以渣油为原料的低压甲醇装置。
80年代，上海吴径等中型氮肥厂在高压下将锌铬催化剂改为使用铜基催化剂，同时，淮南化工总厂等许多联酵装置为增加效益，提高了生产中的醇／氮比。
90年代，上海焦化厂三联供工程中年产20万吨低压甲醇装置的建设和一些省市年产3~10万吨低压甲醇装置的建设，以及许多中、小氮肥厂联醇装且的投产，使我国甲醇生产跃上新的台阶。
目前我国有甲醇生产企业200多家，主要集中在几个较大的生产企业，其产能均在10万吨/年左右。
2005年1～11月，我国甲醇产量已达到484.6万吨，同比增长21.5%；进口量为124.8万吨，同比增长0.4%，出口量5.1万吨，同比增长57.2%；1～11月国内甲醇表观消费量已达到604.3万吨，同比增长16.2%。
照此增长速度，预计全年甲醇产量有望达到570万吨，表观消费量将达到620万吨左右，产量和表观消费量仍呈稳步增加的趋势[1]。
1.5甲醇的生产方法1.5.1由CO和H2合成甲醇用CO和H2在加热压力下，在催化剂作用下合成甲醇。
其中包括高压法（340～420℃，30～50MPa,用Zn-Cr催化剂）；中压法（235～275℃，5MPa左右，用Cu-Zn-Al催化剂）；低压法（220～280℃，5MPa左右，用Cu-Zn-Cr催化剂）及联醇（220～270℃，10～13MPa）。
图1.1甲醇合成流程框图Figure 1.1 Methyl alcohol synthesis flow diagram1.5.2其他合成方法①甲烷直接氧化法：在催化剂作用下发生，2CH4+O2→2CH3OH②液化石油气氧化法③煤气氧化法1.6甲醇生产技术的发展趋势近年来，国外甲醇生产技术发展有以下几个趋向：原料路线多样化、生产规模大型化、合成压力从高压转为低压、多采用铜基催化剂、节能降耗，充分利用余热，降低能耗、过程控制自动、联合生产普遍化[1]第二章低压鲁奇法制甲醇的原理方法及流程2.1反应方程式合成工段，5MPa下铜基催化剂作用下发生一系列反应主反应： CO+2H2→CH3OH+102.37kJ/kmol副反应： 2CO+4H2→（CH3）2O+H2O+200.3kJ/kmolCO+3H2→CH4+ H2O+115.69kJ/kmol4CO+8H2→C4H9OH+3H2O+49.62kJ/kmolCO+H2→CO+H2O-42.92kJ/kmol除副反应中第三个外，副反应的发生，都增大了CO的消耗量，降低了产率，故应尽量减少副反应。
2.2合成法反应机理本反应采用铜基催化剂，5MPa，250℃左右反应，清华大学高森泉，朱起明等认为其机理为吸附理论，反应模式为：H2+2e˙→2H˙CO+H→HCO˙HCO˙+H˙→H2CO˙˙H2CO˙˙+2H˙→CH3OH+3e˙CH3OH˙→ CH3OH+ e˙前两个反应为控制，即吸附控制。
由一氧化碳加氢合成甲醇，是一个可逆反应CO+2H2=CH3OH（气）反应物中有二氧化碳存在时，亦可发生下列反应CO2+3H2= CH3OH+H2O反应热效应:一氧化碳加氢合成甲醇是放热反应，在25℃时反应热△HT=-90.8kJ/h 常压下不同温度的反应热可按下式进行计算：△HT =4.186(17920-15.84T+1.142×10-2T2-2.699×10-6T3)其中△HT—常压下合成甲醇的反应热，J/molT —开氏温度，K由上式计算得到不同温度下的反应表2.1温度与焓值表Table 2.1Temperatures and enthalpy value tables温度 K 298 573 473 573 673 773 △H T90.893.79799.3101.2102.5平衡常数由一氧化碳加氢合成甲醇的平衡常数K f 与标准自由焓△θG T 关系如下表示： K f =f CH3OH / f co ×f H22 =exp(-△θG T /RT) 其中：△θG T -----标准自由焓T-----反应温度 f----- 逸度由上式可以看出平衡常数K f 只是温度的函数，当反应温度一定时，可以由△θG T 值直接求出K f 值。