甲醇合成工段

甲醇合成工段目前工业上几乎都是采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇。 1. 工艺路线：

典型的流程包括原料气制造、原料气净化、甲醇合成、粗甲醇精馏等工序。

煤与焦炭是制造甲醇粗原料气的主要固体燃料。用煤和焦炭制甲醇的工艺路线包括燃料的气化、气体的脱硫、变换、脱碳及甲醇合成与精制。用蒸汽与氧气（或空气、富氧空气）对煤、焦炭进行热加工称为固体燃料气化，气化所得可燃性气体通称煤气是制造甲醇的初始原料气，气化的主要设备是煤气发生炉，按煤在炉中的运动方式，气化方法可分为固定床气化法、流化床气化法和气流床气化法。

国内用煤与焦炭制甲醇的煤气化——般都沿用固定床间歇气化法，煤气炉沿用UCJ炉。在国外对于煤的气化，目前已工业化的煤气化炉有柯柏斯-托切克（Koppers-Totzek）鲁奇（Lurge及温克勒（Winkier）三种。还有第二、第三代煤气化炉的炉型主要有德士古（Texaco）及谢尔-柯柏斯（Shell-Koppers等。用煤和焦炭制得的粗原料气组分中氢碳比太低，故在气体脱硫后要经过变换工序。使过量的

一氧化碳变换为氢气和二氧化碳，再经脱碳工序将过量的二氧化碳除去。原料气经过压缩、甲醇合成与精馏精制后制得甲醇。

甲醇生产中所使用的多种催化剂，如天然气与石脑油蒸气转化催化剂、甲醇合成催化剂都易受硫化物毒害而失去活性，必须将硫化物除净。气体脱硫方法可分为两类，一类是干法脱硫，一类是湿法脱硫。干法脱硫设备简单，但由于反应速率较慢，设备比较庞大。湿法脱硫可分为物理吸收法、化学吸收法与直接氧化法三类。

粗甲醇中存在水分、高级醇、醚、酮等杂质，需要精制。精制过程包括精馏与化学处理。化学处理主要用碱破坏在精馏过程中难以分离的杂质，并调节pH。

精馏主要是除去易挥发组分，如二甲醚、以及难以挥发的组分，如乙醇高级醇、水等。合成工段

合成机理

采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇，在合成塔内主要发生的反应是：

CO

2+3H

2CH

3OH+H

2O+49kj/mol

CO+ H

2O CO

2+H

2+41kj/mol

两式合并后即可得出CO生成CH

3OH的反应式：

CO+2H

2CH

3OH+90kj/mol

工艺路线

甲醇合成装置仿真系统的设备包括蒸汽透平（T-601）、循环气压缩机（C- 601）、甲醇分离器（F-602）、精制水预热器（E-602）、中间换热器（E- 601）、最终冷却器（E-603、甲醇合成塔（R-601）、蒸汽包（F-601）以及开工喷射器（X-601 ）等。甲醇合成是强放热反应，进入催化剂层的合成原料气需先加热到反应温度（＞210C ）才能反应，而低压甲醇合成催化剂（铜基触媒）

又易过热失活（＞280C ），就必须将甲醇合成反应热及时移走，本反应系统将原料气加热和反应过程中移热结合，反应器和换热器结合连续移热，同时达到缩小设备体积和减少催化剂层温差的作用。低压合成甲醇的理想合成压力为 4.8- 5.5Mpa，在本仿真中，假定压力低于 3.5MPa时反应即停止。

蒸汽驱动透平带动压缩机运转，提供循环气连续运转的动力，并同时往循环系统中补充H

2 和混合气（CO+H

2），使合成反应能够连续进行。反应放出的大量热通过蒸汽包F-601 移走，合成塔入口气在中间换热器E-601中被合成塔出口气预热至46C后进入合成塔R-601,合成塔出口气由255C依次经中间换热器E-

601 、精制水预热器E-

602、最终冷却器E-603换热至40C，与补加的H

2混合后进入甲醇分离器F-602,分离出的粗甲醇送往精馏系统进行精制，气相的一小

部分送往火炬，气相的大部分作为循环气被送往压缩机C-601，被压缩的循环气与补加的混合气混合后经E-601进入反应器R-601。

合成甲醇流程控制的重点是反应器的温度、系统压力以及合成原料气在反应器入口处各组分的含量。反应器的温度主要是通过汽包来调节，如果反应器的温度较高并且升温速度较快，这时应将汽包蒸汽出口开大，增加蒸汽采出量，同时降低汽包压力，使反应器温度降低或温升速度变小；如果反应器的温度较低并且升温速度较慢，这时应将汽包蒸汽出口关小，减少蒸汽采出量，慢慢升高汽包压力，使反应器温度升高或温降速度变小；如果反应器温度仍然偏低或温降速度较大，可通过开启开工喷射器X601 来调节。系统压力主要靠混和气入口量FR

CA6001、H

2xx 量FR

CA6002、放空量FRCA600©及甲醇在分离罐中的冷凝量来控制；在原料气进入反应塔前有一安全阀，当系统压力高于 5.7MPa 时，安全阀会自动打开，当系统压力降回 5.7MPa 以下时，安全阀自动关闭，从而保证系统压力不至过高。合成原料气在反应器入口处各组分的含量是通过混和气入口量FR

CA6001、H

2入口量FRCA600©及循环量来控制的，冷态开车时，由于循环气的组成

没有达到稳态时的循环气组成，需要慢慢调节才能达到稳态时的循环气的组成。调节

组成的方法是： 1.如果增加循环气中H

2 的含量，应开大FR

CA6002增大循环量并减小FRCA6001经过一段时间后，循环气中H

2 含量会明显增大；2.如果减小循环气中H

2 的含量，应关小FR

CA6002减小循环量并增大FRCA6001经过一段时间后，循环气中H

2 含量会明显减小；3.如果增加反应塔入口气中H

2的含量，应关小FRCA6002并增加循环量，经过一段时间后，入口气中H

2 含量会明显增大；4.如果降低反应塔入口气中H

2的含量，应开大FRCA6002并减小循环量，经过一段时间后，入口气中H

2 含量会明显增大。循环量主要是通过透平来调节。由于循环气组分多，所以调节起来难度较大，不可能一蹴而就，需要一个缓慢的调节过程。调平衡的方法是：

通过调节循环气量和混和气入口量使反应入口气中H

2/CO （体积比）在7-8之间，同时通过调节FRCA6002使循环气中H

2 的含量尽量保持在79%左右，同时逐渐增加入口气的量直至正常

（FRCA6001的正常量为14877NM3/H , FRCA6002勺正常量为13804NM3/H）, 达到正常后，新鲜气中H

2 与CO之比（FFR6002 在2.05~2.15之间。

设备简介

透平T-601 :功率655KW,最大蒸汽量10.8T/H,最大压力3.9MPa,正常工作转速13700r/m，最大转速14385r/m。

循环压缩机C-601:压差约0.5MPa,最大压力5.8MPa。汽包F-601：直径