甲醇合成的工艺与方法

甲醇合成的工艺与方法

[摘要]甲醇的合成必须采取相应措施移走反应热。甲醇的分离采用冷凝分离法，它是运用甲醇在高压下可能被冷凝的原理进行分离。高压下与液相甲醇呈平衡的气相甲醇含量随着温度降低、压力增高而下降。使气体循环，一定要设置循环机以克服在合成回路中的阻力。气体在合成系统内循环，是靠循环压缩机进行的，系统中气体的流速较大，气相法在设备管道出现较大的压力降，从循环压缩机得已补偿。按照操作压力的不同划分为高压法中压法和低压法生产。液相法主要分为浆态床方法和滴流床方法。

【关键词】甲醇；合成；工艺；方法

在当今化工上都采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇。一般流程主要是原料气生产、净化、甲醇合成、精馏等程序。图1为煤制甲醇一般工艺路线图。

甲醇的合成通常甲醇合成塔内进行。这是可逆放热反应，为使反应过程适合最佳温度，实现较高产量，因此，必须采取相应措施移走反应热。甲醇的分离采用冷凝分离法，它是运用甲醇在高压下可能被冷凝的原理进行分离。高压下与液相甲醇呈平衡的气相甲醇含量随着温度降低、压力增高而下降。使气体循环，一定要设置循环机以克服在合成回路中的阻力。气体在合成系统内循环，是靠循环压缩机进行的，因此，系统中气体的流速较大，气相法在设备管道出现较大的压力降，从循环压缩机得已补偿。

1、气相法

甲醇合成属可逆强放热反应，受热力学和动力学控制。一般在单程反应器中，CO和CO2的单程转化率不能达到100%。在反应器出口气体中，甲醇含量只为4%左右，未反应的CO、CO2和H2要与甲醇分离，再压缩到反应器中。为确保反应器出口气体中甲醇含量较高，通常采用30MPa以上的反应压力。按照操作压力的不同划分为高压法中压法和低压法生产。

（1）高压合成法。这种方法是在压力为30MPa、温度为350℃左右时使用锌铬催化剂合成甲醇的工艺技术。其甲醇合成工艺流程是指压力在25-32MPa条件下进行的甲醇合成反应。我国开发的25-27MPa压力下在铜基催化剂上合成甲醇的技术，出口气体中的甲醇含量在4%左右，反应温度230-290℃之间。

（2）低压甲醇合成方法。低压方法是在操作压力为5MPa，反应温度在230-270℃的范围内，空速6000-10000h-1，使用铜基低温高活性催化剂生产甲醇的工艺。

①帝国化学公司（ICI）低压甲醇合成工艺流程。ICI冷激型甲醇合成塔是ICI 公司研制的。它采用低压法合成甲醇，合成压力为5MPa，这是甲醇生产工艺上

的重要变革。此反应器适合大型化，方便安装和维修。

②Lurgi低压甲醇合成工艺流程。这种甲醇合成工艺是由德国Lurgi公司开发，此流程采用管壳型反应器，催化剂装在管内，操作压力5MPa，温度为250℃。反应热由管间的沸腾水带走，并副产中压蒸汽。

③中压甲醇合成法。中压法是在以上方法的基础上开发的在5-10MPa压力下合成甲醇的方法，这种方法解决了高压法的压力过高对设备、操作带来的问题，同时也解决了低压法生产甲醇生产设备体积太大、生产能力较低、难以进行大型化生产的困惑，降低了建厂费用和甲醇生产成本。中压法合成甲醇的工艺流程图见图2。

2、液相法

（1）浆态床。这种工艺采用的催化剂为CuCrO2/KOCH3或CuO—ZnO/Al2O3以惰性液体有机物为反应介质，催化剂呈极细的粉末状分布在有机溶剂中，反应器采用间歇式或连续式，或者把单个反应器或多个反应器串联使用。

此工艺的特点是原料气中的H2/CO比能在较宽的范围内变化，CO2和H2O 对反应没有影响。它的缺点是反应温度高达200℃以上，反应压力也很大，在5.0-6.0MPa之间。

（2）滴流床。滴流床反应器与固定床反应器的结构大致相同，由颗粒较大的催化剂构成固定层，液体以液滴方式从上到下流动，气体也从上到下流动，气体和液体在催化剂颗粒间分布。滴流床兼有浆态床和固定床的优点，与固定床相象。催化剂装填量较大并没有磨蚀，床层中的物料流动接近活塞流，没有返混现象，并具备浆态床高转化率、等温反应的优点，适合低氢碳比的合成气。与同体积的浆态床对比，滴流床合成甲醇的产率可以增加一倍。