甲醇合成塔介绍

甲醇合成塔介绍

来源：百川资讯更新时间：2011-09-01 16:17 【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。可以看出Lurgi公司正是根据甲醇合成反应热大和现有铜基触媒耐热性差的特点而采用列管式反应器。管内装触媒，管间用循环沸水，用很大的换热面积来移去反应热，达到接近等温反应的目的，故其出塔气中甲醇含量和空时产率均比冷激塔高，触媒使用寿命也较长。其主要性能特点是：该塔反应时触媒层温差小，副产物低，需传热面大。但该反应器比I.C.I反应器结构复杂，上下管板处联结点和焊点多，制作困难，为防壳体和管板、反应管之间焊接热应力,对材料及制造方面的要求较高，投资高。反应器催化剂装填系数也不如I.C.I反应器大，只有30%,且装卸触媒不方便。塔径大,运输困难

Lurgi管壳式反应器已在国内不少甲醇厂使用，但在大型化甲醇装置中因结构复杂、反应管数较多、体积大，国内目前。单塔最大生产能力为1250吨/天。产量增大时，反应器直径过大，而且由于管数太多，反应管长度只能做到10米，因此在设计与制造时就有困难了。

鲁奇公司曾提出两塔并联的流程，近年来又提出与冷管型串联的流程以适应大型化生产的需求，但是都还未工业化。最大规模3000t/d(两个塔)，全世界现有29套甲醇装置（约40座合成塔）,总产能810万吨/年。

三、东洋公司（TEC）的MRF型反应器

MRF反应器为多段间接冷却径向流动反应器，采用套管锅炉水强制循环冷却副产蒸气，反应气体呈径向流过沿径向分布的多级冷却套管管外分布的触媒层，温度分布呈多段Z字分布，温度分布有所改善，从而有利于提高催化剂寿命；径向流动使气体通过床层的阻力降低；多孔板可保证气体分布均匀；催化剂在管外装填，反应器催化剂装填系数得到适当增大，有利于实现大型化，但其结构复杂，制造难度大。

据了解，TEC可用单台MRF-Z型反应器达到日产5000吨的产能，甲醇塔直径5米，反应器

管长22.4m，催化剂装填量为350m3。按14万吨/年的反应器直径2.5米，床高12米，催化剂装填量43m3，合成压力5.82MPa，催化剂生产强度约0.4吨/ m3·h。工业业绩：特立尼达1380t/d；中国315t/d；泸天化正在建40万吨/年。

四、日本三菱MGC

气冷-水冷型。双套管反应器,内/外管间装触媒。内管冷气,外管管间沸水自然循环。反应接近最佳平衡线进行等温反应,单程转化率高,出塔浓度高,相同规模催化剂用量减少30％,循环量降低50％,蒸汽产量增加25％。设备复杂,造价高,床层阻力大,触媒装卸不方便。最大规模2500t/d。93年日本500t/d装置,99年沙特2500t/d。重庆化医与三菱85万吨/

年(两塔)在建。

五、德国林德Linde螺旋管反应器

水冷型。Linde在催化反应层中设置螺旋管，用锅炉水自然对流循环移去管外催化剂

层反应热。壳侧反应物料与螺旋冷却管横向接触,传热效率极高,所需冷却面积为管式的

60-75%。半球形管板消除了热应力,不需昂贵的双相钢,上半球管板使汽包与合成塔合为一体，而且催化剂装填系数大，有利于大型化。但设备加工难度进一步增加，据报道国内只有川维厂使用一套。全球已有5套甲醇装置。最大规模4000t/d。

六、丹麦托普索TopФse

绝热-水冷型。由三台绝热径向流反应器组成,反应器间设外部换热器移走热量,气体在床层向心流动。径向流动,压降低,可增大空速,提高产量,可使用小粒径催化剂,提高粒内效率,

提高宏观反应速度。可在直径不变的情况下,简单地通过增加高度就可扩大生产规模。全球已有3套甲醇装置。最大规模2000t/d。

七、国内绝热等温混合型甲醇合成反应器

西南化工研究设计院、华东理工大学和鲁南化肥厂联合开发了结合I.C.I和Lurgi反应器特点的绝热等温混合型甲醇合成反应器，基本为列管式反应器，管板顶部装有300mm的绝热催化剂层，列管内装催化剂，管间沸腾水移去反应热。催化剂床层温差小，合成效率比冷激型高，并可副产蒸汽，热量回收利用合理。不仅承继了I.C.I反应器催化剂装填系数大、Lurgi反应器床层温差小的优点，而且拥有自主知识产权，在鲁南化肥厂10万吨/年甲醇装置和上海焦化厂20万吨/年甲醇装置上使用都非常成功。但其由于结构原因，只能在进出口