甲醇合成工艺简介
天然气制甲醇工艺
天然气制甲醇工艺简介天然气制甲醇工艺是一种利用天然气作为原料来生产甲醇的化学工艺。
甲醇是一种重要的化工原料,广泛应用于制药、塑料、涂料、溶剂等领域。
天然气作为一种丰富的化石能源资源,通过制甲醇工艺可以实现资源的高效利用。
工艺流程天然气制甲醇的工艺流程主要包括天然气预处理、气化、合成气净化、甲醇合成和甲醇精制等步骤。
1.天然气预处理:天然气中含有硫化氢、二氧化碳等杂质,需要进行预处理来降低对后续工艺的影响。
常用的预处理方法包括酸气洗、脱硫和脱气等。
2.气化:将预处理后的天然气与适量的氧气或空气进行反应,在高温高压条件下进行气化反应,生成合成气。
合成气的组成主要包括一氧化碳、二氧化碳、氢气和少量的甲烷等。
3.合成气净化:合成气中含有一些杂质,如硫化物、氨等,需要进行净化处理。
常用的净化方法包括变换反应、水煤气变换反应和低温变换反应等。
4.甲醇合成:将净化后的合成气与催化剂进行反应,通过甲醇合成反应将一氧化碳和二氧化碳转化为甲醇。
甲醇合成反应通常在高温高压条件下进行,常用的催化剂有铜锌锆系列、铜锌铝系列等。
5.甲醇精制:将合成的甲醇进行精制,去除其中的杂质,得到高纯度的甲醇。
常用的精制方法包括蒸馏、吸附和萃取等。
工艺优势天然气制甲醇工艺具有以下的优势:1.资源丰富:天然气是一种丰富的化石能源资源,在全球范围内广泛存在。
通过天然气制甲醇工艺,可以实现天然气资源的高效利用。
2.环保节能:相比于传统煤制甲醇工艺,天然气制甲醇工艺在减少二氧化碳排放和其他污染物排放方面具有明显优势。
甲醇也是一种清洁能源,可以作为替代传统燃料的燃料。
3.经济效益:天然气制甲醇工艺具有较高的产率和选择性,可以提高甲醇的产量和质量。
甲醇作为一种重要的化工原料,具有广泛的应用前景,可以为相关产业带来经济效益。
工艺挑战天然气制甲醇工艺在实际应用中还面临一些挑战:1.催化剂选择:催化剂是甲醇合成反应的关键,需要选择具有高活性和稳定性的催化剂。
甲醇合成的工艺方法介绍
甲醇合成的工艺方法介绍自1923年开始工业化生产以来,甲醇合成的原料路线经历了很大变化。
20 世纪50年代以前多以煤和焦碳为原料;50年代以后,以天然气为原料的甲醇生产流程被广泛应用;进入60 年代以来,以重油为原料的甲醇装置有所发展。
对于我国,从资源背景来看,煤炭储量远大于石油、天然气储量,随着世界石油资源的紧缺、油价的上涨和我国大力发展煤炭洁净利用技术的背景下,在很长一段时间内煤是我国甲醇生产最重要的原料。
下面简要介绍一下甲醇生产的各种方法。
按生产原料不同可将甲醇合成方法分为合成气(CO+H2 方法和其他原料方法。
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,C0和C02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。
1 、高压法即用一氧化碳和氢在高温(340~420C高压(30.0~50.0MPa下使用锌-铬氧化物作催化剂合成甲醇。
用此法生产甲醇已有八十多年的历史,这是八十年代以前世界各国生产甲醇的主要方法。
但高压法生产压力过高、动力消耗大,设备复杂、产品质量较差。
其工艺流程如图所示。
经压缩后的合成气在活性炭吸附器 1 中脱除五羰基碳后,同循环气一起送入管式反应器2中,在温度为350C和压力为30.4MPa下,一氧化碳和氢气通过催化剂层反应生成粗甲醇。
含粗甲醇的气体经冷却器冷却后,迅速送入粗甲醇分离器3中分离,未反应的一氧化碳与氢经压缩机压缩循环回管式反应器2。
冷凝后的粗甲醇经粗甲醇储槽 4 进入精馏工序,在粗分离塔5顶部分离出二甲醚和甲酸甲酯及其他低沸点不凝物,重组分则在精分离塔 6 中除去水和杂醇,得到精制的甲醇。
甲醇合成工艺
甲醇合成工艺甲醇合成第一节甲醇产品介绍一、物理性质甲醇是最简单的饱和一元醇,俗称“木精”、“木醇”,其分子式为CH3OH,分子量为32.04。
常温常压下,纯甲醇是无色透明、易燃、极易挥发且略带醇香味、刺激性气味的有毒液体。
甲醇能和水以任意比互溶,但不形成共沸物,能和多数常用的有机溶剂(乙醇、乙醚、丙酮、苯等)混溶,并形成恒沸点混合物。
甲醇能和一些盐如CaCl2、MgCl2等形成结晶化合物,称为结晶醇,如CaCl2?CH3OH、MgCl2?6CH3OH,和盐的结晶水合物类似。
甲醇能溶解多种树脂,但不能与脂肪烃类化合物互溶。
甲醇水溶液的密度随甲醇浓度和温度的增加而减小;甲醇水溶液的沸点随液相中甲醇浓度的增加而降低。
甲醇蒸汽和空气混合能形成爆炸性混合物,遇明火、高热能引起爆炸。
甲醇燃烧时无烟,其燃烧时显蓝色火焰。
与氧化剂接触发生化学反应或引起燃烧。
在火场中,受热的容器有爆炸危险,其蒸汽比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇明火会引起回燃,属危险性类别;试剂甲醇常密封保存在棕色瓶中置于较冷处。
甲醇有很强的毒性,口服5~10ml可以引起严重中毒,10ml以上造成失明,30ml以上可致人死亡。
甲醇属神经和血液毒物,它可以通过消化道、呼吸道和皮肤等途径进入人体,对中枢神经系统有麻醉作用;对视神经和视网膜有特殊选择作用,引起病变;可导致代谢性酸中毒,故空气中甲醇蒸汽的最高允许浓度为操作区5mg/m3,居民区0.5 mg/m3。
甲醇在常温下无腐蚀性,但对于铅、铝例外。
表一:甲醇物性参数表序号项目单位数值1 沸点(1.013×105Pa)℃ 64.5~64.72 凝固点℃ -97~-97.83 闪点℃ 12(闭口)~16(开口)4 自燃点℃ 473(空气中)~461(氧气中) 5相对密度(d20)(g/ml) 0.7915 6蒸汽压力(20℃)Pa 11825 蒸汽压力(21.2℃) Pa 133337 临界压力 MPa 7.95, 8 临界温度℃ 240 13 爆炸上限 % 36.5 8 爆炸下限 % 6 9 最小点火能量 MJ 0.216 10 相对分子量 32.04 表二:甲醇饱和蒸汽温度与压力平衡表(1mmHg = 133.322Pa)温度℃蒸汽压mmHg 温度℃蒸汽压mmHg 温度℃ 蒸汽压mmHg-67.4 0.102 20 96.0 130 6242-60.4 0.212 30 160 140 8071-54.5 0.378 40 260.5 150 10336-48.1 0.702 50 406 160 13027-44.4 0.982 60 625 170 16292-44.0 1 64.7 760 180 20089-40 2 70 927 190 24615-30 4 80 1341 200 29787-20 8 90 1897 210 35770-10 15.5 100 2621 220 425730 29.6 110 3561 230 5041410 54.7 120 4751 240 59660表三:精甲醇的质量国家标准甲醇质量标准GB338—2004检测项目指标优等品一等品合格品色度(铂—钴号)5 10 密度(20℃)g/cm3 0.791~0.792 0.791~0.793温度范围(101325Pa)℃ 64—65.5 沸程℃≤ 0.8 1 1.5高锰酸钾试验min≥ 50 30 20水混溶性试验 1:03 1:09 水份含量%≤ 0.1 0.15 酸度(以HCOOH)%计≤ 0.0015 0.003 0.005碱度(以NH3)%计≤ 0.0002 0.0008 0.0015 羰基化合物(HCHO)%≤ 0.002 0.005 0.01蒸发残渣含量%≤ 0.001 0.003 0.005 硫酸洗涤试验/铂—钴色号50 —乙醇的质量百分数% 供需双方协商表四:精甲醇的质量美国联邦规格AA标准:美国联邦规格AA级O-M-232E相对密度0.7928 馏程(101.325KPa)℃不大于1℃,并包括64.6±0.1℃纯度% 99.85酸度% 以醋酸计,最大为0.003醛酮% <0.003 KMnO4试验min >30 水份% <0.1不挥发物<0.001乙醇% <0.001 二、甲醇的化学性质甲醇不具酸性,也不具碱性,对酚酞和石蕊均呈中性。
甲醇工艺流程介绍
甲醇工艺流程介绍甲醇是一种重要的有机化工产品,广泛应用于化工、医药、农药、塑料、合成纤维等领域。
甲醇的生产工艺主要有四种,包括合成气法、天然气重整法、甲烷水蒸气重整法和木质素液化法。
本文将详细介绍甲醇的生产工艺流程。
一、合成气法合成气法是最常用的甲醇生产工艺,其主要原料是天然气或煤炭。
该工艺流程包括气化、合成气净化、气体转化、甲醇合成和甲醇精制等环节。
首先,将天然气或煤炭进行气化,生成合成气。
气化反应需要高温高压环境下进行,主要反应为C+H2O=CO+H2、气化产物中含有一定量的一氧化碳和氢气。
接下来,对合成气进行净化。
合成气中的杂质如硫化物、氨、氯化物等需要被去除,以保证后续反应的顺利进行。
净化工艺主要包括酸性气体的吸收、氢气和一氧化碳的选择性吸附等。
然后,将净化后的合成气进行转化。
转化主要是通过催化剂的作用,将一氧化碳和二氧化碳转化为甲醇。
转化反应的主要反应为CO+2H2=CH3OH。
该反应需要适宜的温度和压力条件,并且需要选择合适的催化剂。
最后,将合成气中生成的甲醇进行精制。
精制工艺主要包括蒸馏、吸附和冷凝等过程,以去除甲醇中的杂质,得到高纯度的甲醇产品。
二、天然气重整法天然气重整法是一种以天然气为原料生产甲醇的工艺。
该工艺流程包括重整、甲醇合成和甲醇精制等环节。
首先,将天然气进行重整反应,生成合成气。
重整反应主要是将天然气中的甲烷和水蒸气在催化剂的作用下进行反应,生成氢气和一氧化碳。
重整反应的主要反应为CH4+H2O=CO+3H2接下来,将重整反应生成的合成气进行甲醇合成。
甲醇合成反应的条件和催化剂与合成气法相似。
最后,对甲醇进行精制,得到高纯度的甲醇产品。
三、甲烷水蒸气重整法甲烷水蒸气重整法是一种以天然气为原料生产甲醇的工艺。
该工艺流程包括甲烷水蒸气重整、甲醇合成和甲醇精制等环节。
首先,将甲烷进行水蒸气重整反应,生成合成气。
重整反应的主要反应为CH4+H2O=CO+3H2接下来,将重整反应生成的合成气进行甲醇合成。
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。
甲醇合成工艺流程
甲醇合成工艺流程甲醇合成是一种重要的化学工艺,用于生产甲醇这种重要的有机化合物。
下面将介绍甲醇合成的工艺流程。
首先,甲醇合成的原料主要包括一氧化碳和氢气。
一氧化碳可以通过化石燃料的气化或者过程废气的处理得到。
而氢气可以通过天然气重整反应或者通过电解水得到。
在甲醇合成过程中,首先需要对原料进行净化和预热。
一氧化碳和氢气通过净化装置,去除其中的杂质和有毒物质。
然后,原料进入加热器,通过加热提高其温度,为后续的反应做准备。
接下来,原料进入甲醇合成反应器。
在反应器中,一氧化碳和氢气发生甲醇合成反应,生成甲醇和水。
这个反应是一个高压、高温的反应,需要使用催化剂来提高反应速率和选择性。
常用的催化剂包括铜、锌、铝和锆等金属催化剂。
反应器内部可以采用固定床、流化床或者微管等不同形式。
在反应过程中,甲醇和水汽经过冷却装置,进行冷却,使其冷凝成液体。
然后,通过分离装置,将液体甲醇和水汽进行分离。
水汽可以再循环利用,或者通过进一步处理后排放。
甲醇分离纯化是甲醇合成工艺中的重要环节。
甲醇需经过除杂工艺,去除其中的杂质,如碱金属、杂质醇、酮和酚等。
常用的方法有萃取、析出、蒸馏等。
经过精馏、提纯等处理,最终得到纯度高的甲醇产品。
在甲醇合成工艺中,还需要对废气进行处理。
废气中一般含有甲烷、氢气、一氧化碳等有价值的成分,可以通过分离和净化技术进行回收利用。
同时,废气中也含有一些有害物质,如二氧化碳、氮氧化物等,需要经过净化和处理后排放。
总结起来,甲醇合成的工艺流程主要包括原料净化预热、甲醇合成反应、冷却分离、甲醇纯化和废气处理等步骤。
这些步骤的操作和控制都需要高度的工艺和技术要求,以确保甲醇的合成和生产过程稳定、高效并符合环保要求。
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。
甲醇生产的主要工艺方法是
甲醇生产的主要工艺方法是
甲醇的主要生产工艺方法包括:
1. 合成气法:以焦炭、天然气、石油等为原料,通过催化剂催化气化产生一氧化碳和氢气,再经过催化反应生成甲醇。
2. 沸腾床法:将甲醇合成反应进行在高温高压下进行,在催化剂的作用下,一氧化碳和氢气发生反应生成甲醇。
3. 低温方法(LTOH法):以天然气为原料,通过加热产生一氧化碳和氢气,再催化反应生成甲醇。
4. 二氧化碳催化还原法:利用二氧化碳与氢气进行催化反应合成甲醇。
其中,合成气法和沸腾床法是甲醇生产中最常用的工艺方法。
甲醇生产工艺技术
甲醇生产工艺技术甲醇生产工艺是提取甲醇的工序和流程,主要有合成法和干储法,合成法是甲醇生产的主要方法,合成的化学反应式为2H2+C0fCH3OH,干偶法最早是用木材干镭法生产甲醇,故甲醇也叫木醇。
一、国内外生产情况分析国外甲醇工艺技术,国外以天然气为原料生产的甲醇占92%,以煤为原料生产的甲醇2.3%,因此国外公司的甲醇技术均集中于天然气制甲醇。
国际上广泛采用的先进的甲醇生产工艺技术主要有:DAVY(原LC.I)、OPSOE、Uhde、LUrgi公司甲醇技术等,不同甲醇技术的消耗及能耗差异不大,其主要的差异在于所采用的主要设备甲醇合成塔的类型不同。
1.1DAVY甲醇技术特点DAVY低压甲醇合成技术的优势在于其性能优良的低压甲醇合成催化齐!L合成压力:5.0~IOMPa,大规模甲醇生产装置的合成压力为8~10MPa o合成塔型式有:第一种,激冷式合成塔,单塔生产能力大,出口甲醇浓度约为4~6%voI0第二种,内换热冷管式甲醇合成塔。
又开发了水管式合成塔。
精储多数采用二塔,有时也用三塔精僧,与蒸汽系统设置统一考虑。
蒸汽系统:分为高压10.5MPa、中压2.8MPa、低压0.45MPa 三级。
转化产生的废热与转化炉烟气废热,用于产生10.5MPa、510C高压过热蒸汽。
高压过热蒸汽用于驱动合成压缩机蒸汽透平,抽出中压蒸汽用作装置内使用。
1.2Lurgi甲醇技术Lurgi公司的合成有自己的特色,即有自己的合成塔专利。
其特点是合成塔为列管式,副产蒸汽,管内是Lurgi合成催化剂,管间是锅炉水,副产3.5〜4.OMPa的饱和中压蒸汽。
由于大规模装置如2000MTPD的合成塔直径太大,常采用两个合成塔并联。
若规模更大,则采用列管式合成塔后再串一个冷管式或热管式合成塔,同时还可采用两个系列的合成塔并联。
Lurgi工艺的精储采用三塔精储或三塔精储后再串一个回收塔。
有时也采用两塔精储。
三塔精储流程的预精镭塔和加压精谯塔的再沸器热源来自转化气的余热。
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
降低能耗的措施
能耗分析
对甲醇合成过程中的能耗进行详细分析,找出能耗高的环节。
节能设备与技术
采用高效换热器、回收余热等节能设备和技术,降低能耗。
能耗管理
建立能耗管理制度,加强能源利用监测与优化,提高能源利用效率。
环保与安全问题
废气、废水处理
对甲醇合成过程中产生的废气、废水进行妥善处理,防止 环境污染。
产物检测与纯化
合成得到的甲醇需要进行纯度检测和 提纯,以满足实验需求。
实验条件控制
实验室条件下,需严格控制反应温度、 压力、原料配比等参数,确保实验结 果的准确性。
生物质来源的甲醇合成工艺流程
生物质预处理
气化与合成
将生物质原料进行破碎、干燥、脱灰等预 处理,以去除杂质和提高原料的利用率。
生物质在高温条件下进行气化反应,生成合 成气(CO、H2),随后在催化剂的作用下 合成甲醇。
反应器优化设计
改进反应器设计,实现高效传热、传质和混合,降低能耗和物耗。
反应过程强化
采用微波、超声波等物理场强化技术,促进反应速率和产物分离效率。
绿色合成工艺的开发
低碳排放技术
开发低碳排放的合成工 艺,降低温室气体排放, 实现绿色可持续发展。
副产物回收利用
对合成过程中产生的副 产物进行回收利用,提 高资源利用率和经济效 益。
意识和环保措施的落实。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
精制后的甲醇可以作为产品进行储存和运输,以满足 市场需求。
03 甲醇合成工艺的优化与改 进
提高反应效率的方法
催化剂选择与优化
选用高效、稳定的催化剂,提高甲醇合成反应速率和选择性。
反应温度和压力控制
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。
甲醇合成工艺介绍
2010-10-22
第二章 液体燃料及其添加剂
16
2010-10-22
17
三、结语
在甲醇合成技术方面。 在甲醇合成技术方面。从世界范围 看,甲醇生产工艺主要采用气相甲醇合 成工艺,德国的 工艺和英国ICI工 成工艺,德国的Lurgi工艺和英国 工 工艺和英国 艺大约占70%以上。液相甲醇合成工艺 艺大约占 以上。 以上 逐渐成为研究热点, 逐渐成为研究热点,目前还没有大规模 成熟的工业化应用的先例, 成熟的工业化应用的先例,将是未来我 们研究的主要方向。 们研究的主要方向。
ICI法低压甲醇合成工艺流程 ICI法低压甲醇合成工艺流程
工艺流程特点: 工艺流程特点:相对低的温
度和压力下操作,节省能耗, 度和压力下操作,节省能耗, 同时抑制甲烷化反应及其他副 反应;采用多段冷激式合成塔, 反应;采用多段冷激式合成塔, 结构简单,催化剂装卸方便, 结构简单,催化剂装卸方便, 使用寿命长。 使用寿命长。
2010-10-22 第二章 液体燃料及其添加剂
ICI多段冷激型甲醇合成反应器 ICI多段冷激型甲醇合成反应器
9
Lurgi法低压甲醇合010-10-22
Lurgi管壳型甲醇合成反应器 管壳型甲醇合成反应器
– 结构特点: 结构特点:
形似列管式换热器,在塔内,列管中装填催 形似列管式换热器,在塔内, 化剂, 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, 原料气与出塔气换热至 ℃左右进入合成塔, 反应放出的热经管壁传给管间的沸腾水, 反应放出的热经管壁传给管间的沸腾水,产 左右的饱和蒸汽, 生4MPa左右的饱和蒸汽,用来驱动透平压缩 左右的饱和蒸汽 机。合成塔全系统的温度条件用蒸汽压来控 从而保证催化剂床层大致为等温。 制,从而保证催化剂床层大致为等温。
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。
鲁奇甲醇合成工艺概述
催化剂
使用合适的催化剂可以降低反应活化能, 提高反应速率和选择性。常用的催化剂包 括锌基催化剂、铬基催化剂和铜基催化剂 等。
反应条件控制
01
温度
反应温度对反应速率和选择性有重要 影响。提高温度可以增加反应速率, 但过高的温度可能导致催化剂失活或 副反应增加。
02
压力
反应压力对反应平衡和速率都有影响 。增加压力可以提高反应速率,但也 会增加设备投资和能耗。
03
气体组成
反应气体组成对反应速率和选择性也 有重要影响。需要根据催化剂的特性 选择合适的氢气和一氧化碳比例,同 时保持适当的氮气含量。
产品分离及精制方法
产品分离
甲醇合成反应后的气体混合物需要进行分离 ,将甲醇从其他气体中分离出来。常用的分 离方法包括低温分离、蒸馏分离和吸附分离 等。
精制
分离出的甲醇还需要进行精制,以去除其中 的水分、二氧化碳和其他杂质,得到高纯度 的甲醇产品。常用的精制方法包括蒸馏、离
02
鲁奇甲醇合成工艺流程
反应原理
甲醇合成的化学反应 使用一氧化碳和氢气作为原料 在催化剂的作用下,通过加热和加压条件进行化学反应
反应原理
生成甲醇和水
鲁奇甲醇合成法 采用高温高压反应条件
反应原理
使用锌铬催化剂或铜基催化剂
主要产品为甲醇和二甲醚
工艺流程图解
包含催化剂、原料、反应条件、分离和 精制等环节的流程图
通过智能化控制和远程监控技 术,可以实现生产过程的实时 监控和优化控制。
工业互联网技术的应用将有助 于实现生产数据的互通互联, 提高生产效率和产品质量。
未来,鲁奇甲醇合成工艺将更 加注重数字化、智能化和绿色 化发展方向,以适应不断变化 的市场需求和环保要求。
甲醇生产工艺流程
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合物,广泛用于化工、医药、能源等领域。
其生产工艺流程通常包括以下几个步骤:
一、原料准备
甲醇的主要原料是天然气、煤和生物质等。
通过气化、重整、裂化等工艺将原料转化成含一氧化碳和氢气的混合气体,作为甲醇合成的原料气体。
二、气体净化
原料气体中往往含有一定量的杂质,如硫化氢、氨、苯等,需要通过净化设备去除这些杂质,以保证甲醇合成反应的顺利进行和甲醇产品的纯度。
三、合成反应
甲醇的合成反应一般采用催化剂,如氧化铜-锌催化剂,将一氧化碳和氢气在一定的压力和温度下进行反应,生成甲醇。
反应产物经过冷凝、分离、提纯等步骤,得到甲醇产品。
四、甲醇产品制备
甲醇产品可以通过蒸馏、结晶、萃取等方法进一步提纯,得到符合工业和应用要求的甲醇产品。
同时,甲醇生产过程中产生的副产物,如二氧化碳、一氧化碳、甲烷等,也需要进行处理和利用。
以上是甲醇生产的一般工艺流程,不同的原料和工艺条件会有所差异,但总的来说,甲醇生产工艺流程的基本原理是相似的。
随着化工技术的不断进步,甲醇的生产工艺也在不断改进和创新,以降低成本、提高产量和产品质量,为社会和经济发展做出贡献。
合成甲醇的工艺流程
合成甲醇的工艺流程
合成甲醇是一种重要的化工原料和能源。
以下是合成甲醇的工艺流程的简单介绍。
首先,将天然气或石油等烃类物质通过一个蒸汽重整器进行重整反应,将其中的甲烷转化为一氧化碳和氢气。
重整反应需要在高温和高压下进行,通常使用镍或铬基催化剂。
接下来,将一氧化碳与二氧化碳进行水煤气变换反应,产生含有一氧化碳、二氧化碳和氢气的混合物。
该反应需要在高温和中等压力下进行,通常使用铁或铜基催化剂。
在水煤气变换反应中,一氧化碳和二氧化碳被还原为甲醇。
然后,将混合物中的一氧化碳和二氧化碳利用低温下的甲醇合成反应催化剂进行催化转化。
该反应需要在较低的温度和压力下进行,通常使用铜、锌等金属催化剂。
在甲醇合成反应中,一氧化碳和二氧化碳与氢气反应生成甲醇。
甲醇合成反应是一个热力学上高度不利的反应,需要通过调整温度、压力和催化剂的配比来促进反应进行。
最后,通过冷凝和精馏等操作将反应产生的气态甲醇液化,并通过水洗和脱水操作去除其中的杂质。
最终得到纯度较高的甲醇产品。
合成甲醇的工艺流程是一个相对复杂的过程,需要高温、高压和多种催化剂的参与。
这个工艺流程从天然气等烃类物质出发,
经过重整、水煤气变换和甲醇合成等多个步骤,最终得到甲醇产品。
这种工艺流程具有高能源利用率、高产率和环保的特点,是目前工业生产中常用的甲醇合成方法之一。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
甲醇合成工艺介绍摘要:介绍了近年来国内外甲醇技术的发展历史,甲醇的合成工艺进展,以及工业化生产中的一些技术问题,对甲醇的气相合成工艺与液相合成工艺作了对比。
利用国内外的研究成果,在工业上开发新的甲醇合成工艺路线是完全可能和十分必要的。
关键词:甲醇,合成,浆态反应器,两步法,液相甲醇是一种具有多种用途的基本有机化工产品,除了在化工方面的多种应用外,它还可以作为清洁燃料在汽车中代替汽油或与汽油掺混使用,以甲醇为燃料的燃料电池也即将投入商业运行。
另外,甲醇在变压吸附制氢中作为裂解原料也得到了初步利用。
另一方面,用甲醇制取微生物蛋白(SCP)作为饲料乃至食品添加剂有着巨大的市场潜力。
现行的工业化甲醇合成工艺基本上是气相合成法。
从60年代至今,除了在反应器的放大上及催化剂的研究方面有些进展外,其合成工艺基本上没有大的突破。
鉴于气相合成存在的一系列问题,从70年代起人们把甲醇合成工艺研究开发的重点转移到液相合成法,并且初步实现了工业化的生产。
进入90年代后我国也将开发高效节能的合成甲醇工艺和装置列为技术开发的重点。
化学合成法生产甲醇始于20世纪20年代,此后,随着甲醇作为重要化工原料用途的口益拓宽和替代日趋紧张的汽油而用作洁净燃料,甲醇在许多国家得以开发、推广和应用,工业合成甲醇的工艺技术得到了迅猛发展,并日趋成熟,特别是20世纪60年代中期以后,为了降低甲醇生产的投资、降低生产过程中的动力消耗、实现较温和的生产操作条件、改善粗甲醇的质量和降低生产成本,人们成功研制了低压合成甲醇的铜基催化剂,实现了高压合成法向低压合成法的转变,并使低压合成工艺得到迅速发展。
1 国外大型甲醇气相合成技术1.1国外甲醇工艺发展状况1857年,法国伯特格(Berthelot)用一氯甲烷水解制得甲醇,但是即使与碱溶液共沸至140℃,其水解速度仍很缓慢。
甲烷部分氧化法,此项技术工艺流程简单,建设投资少,但合适的催化剂很难寻到。
1923年,德国首先用CO和H2在锌-铬催化剂上合成甲醇,并实现了工业化生产。
二十世纪60年代,英国使用铜基低温催化剂合成甲醇获得成功,将甲醇生产提高到一个新的技术水平。
目前,国外采用较多的是低压Lu唧和ICI法合成甲醇。
目前,国外大型甲醇装置多以天然气为原料,采用天然气两段转化或自热转化技术,主要包括德国鲁奇公司、丹麦托普索公司、英国卜内门化工公司和日本三菱公司等企业的技术。
尽管近年来国际市场天然气价格不断上涨,但国外甲醇生产企业依靠长期供应协议,将价格影响因素降至最低。
1.1.1德国鲁奇公司甲醇合成工艺目前德国鲁奇公司甲醇合成工艺有两种,即一步法合成工艺和两步法合成工艺。
一步法合成工艺中采用的反应器为水冷反应器,但往往一个水冷反应器无法满足单套产能100万t/a 的规模要求,因此一般是2个水冷塔并联使用。
两步法合成工艺中采用的反应器有2种,一是水冷反应器,二是气冷反应器。
水冷合成塔类似于管壳式换热器。
在水冷塔中,催化剂装填在管壳里,管外走锅炉给水,合成产生的反应热是利用水的蒸发以及热虹吸循环不断将热量带走。
在气冷反应器中,催化剂在管外,管内走反应气,气冷反应器起到中间换热器(合成塔进料与出料之间)和再反应的作用。
鲁奇公司的甲醇合成技术的优点是:反应移热快速稳定,几乎为等温反应,反应曲线非常接近理想温度曲线,可以有效保护催化剂活性,催化剂操作周期长;碳的转化率高,合成塔出口甲醇含量高,减少了驰放气排放,减小了循环气量,降低了压缩机功率,从而达到节能降耗的目的。
1.1.2英国戴维工艺技术公司甲醇合成工艺英国戴维工艺技术公司的大型甲醇合成工艺的特点是:合成塔为轴径向列管式反应器,管内是锅炉水,管外装填催化剂。
合成新鲜气从反应器中问具有筛孔的管道进入,反应气从合成塔两侧出来,因此,整个反应过程压力降较低,可以加长合成塔的长度来增加合成塔的产能。
但是,由于锅炉水走列管内,因此,移热能力较鲁奇公司的反应塔差,反应温度较高,温差较大,需要使用耐较高温度的催化剂。
由于反应温度高,单程转化率低,因此,压缩机循环比大,造成循环气压缩机功率大。
2004年,英国庄信万丰集团收购了戴维工艺技术公司,通过二者的合作,它们已成为甲醇与合成气技术供应商,可以提供全套产品,包括各类合成塔、催化剂和工艺流程布置等。
目前,山东兖矿集团将在新疆建设的甲醇项目采用戴维工艺,已签订技术转让协议。
1.1.3瑞士卡萨利公司甲醇合成工艺卡萨利公司的甲醇合成塔是利用板式换热器通过锅炉水移走反应热。
板式换热器比表面积大,移热迅速,因此,反应为等温反应,能很好保持生产前期的催化剂活性(催化剂使用前期主要是由于超温失活)。
该工艺中还设计了一台脱除了硫、氯等有毒物质保护床,延长了催化剂使用周期。
卡萨利公司的甲醇合成塔为轴径向流,仅有很少的气体走轴向,绝大部分气体走径向,催化剂在换热板外,装填系数大,塔压力降较低,降低了压缩机功率。
但是,换热板内的沸腾水需要用泵强制循环,增加了电耗。
由于卡萨利公司的甲醇合成技术一般可以采用国内催化剂,因此,项目投资较低。
国内某产能为90万t/a甲醇装置使用的是卡萨利公司大型甲醇工艺,采用同内催化剂,该装置正在施工中。
2.我国的甲醇工业目前,国内甲醇装置规模普遍较小,且多采用煤头路线;单位产能投资高,约为国外大型甲醇装置投资的2倍,成本较高。
据了解,我国有近200家甲醇生产企业,但其中10万如以上的装置只占20%,最大的甲醇生产装置产能也只有60万妇,其余80%都是10万妇以下的小规模装置。
我国的甲醇工业大多以煤为原料,气化装置规模有限和占地面积大的先天缺陷制约着甲醇生产装置向大型化发展。
同时近年来煤炭价格大幅度攀升,对本来还具有一定成本优势的煤基甲醇产生了较大影响,再加上煤基甲醇大多建在西部偏远地区,运输费用较高等因素进一步削弱了煤基甲醇的价格竞争力。
虽然国内大甲醇装置的产品质量已经达到国际水平,但许多小甲醇或联醇装置产品质量尚不稳定。
据全国化学工程技术委员会副主任、中石化宁波工程有限公司副总工程师唐宏青吩绍,国内煤基甲醇产品能耗为50~60吉焦/吨,耗煤1.6吨左右,耗水22~30吨。
以天然气为原料生产的甲醇产品能耗约为40吉焦/吨,耗天然气900—1150 m3,耗水16~20吨。
我国小型联醇装置每吨产品耗能则高达70吉焦。
而国外大型甲醇装置基本都以天然气为原料,并且产品能耗只有25~30吉焦/吨,耗天然气760~920m,,耗水10~15吨。
另外,由于我国甲醇生产大多采用煤基路线,酸性气体和灰渣排放量较大,需投入较多资金建设环保处理设施。
3.甲醇工艺的比较(1)高压法(19.6~29.4MPa,300~400℃)是最初生产甲醇的方法,采用锌一铬氧化物催化剂。
随着脱硫技术的发展,高压法也在逐步采用活性高的铜系催化剂来改善合成条件以增产提效。
由于原料及动力消耗大,反应温度高,生成粗甲醇中有机杂质含量高,且投资大,成本高,发展处于停滞状态[3]。
(2)低压法(5.0~8.0MPa,240~270℃)是20世纪60年代后期发展起来的,主要采用活性较高的铜基(Cu—Zn—Cr)催化剂,减少副反应的发生,也改善了甲醇的质量,降低了能耗;而且工艺设备的制造也比高压法容易,投资降低,因此低压法比高压法的优越性显著。
但随着甲醇工业化的生产,工艺管路和设备势必趋向庞大,因而出现了中压法。
(3)中压法(10.0~27.0MPa,235~315℃)使用的是高活性的新型铜基催化剂(Cu-Zn—A1),是20世纪70年代生产甲醇的主要方法[4],优点和低压法相似,但采用了高活性的催化剂后,必然会降低合成压力,也简化了压缩系统,节省了动力消耗,节约了成本。
目前世界上新建或扩建的甲醇装置几乎都采用低压法或中压法,较为先进的就是气相法中、低压Lurgi和ICI法。
传统合成工艺条件苛刻,时空产率不高,受化学平衡的限制,导致单程转化率均较低,合成塔出口产物中甲醇的含量一般仅为7%左右,使得大量未转化的合成气需要循环使用,因而能耗和投资费用较高。
针对气相法工艺的诸多缺陷,近年来液相法技术的开发颇引人注目闻。
4.气相甲醇合成工艺发展甲醇合成的原料气主要是CO、CO2、H2及少量的N2和CH4,早期主要是以煤为原料制造。
进入40年代以后随着天然气的大量发现,以煤为原料的甲醇生产受到冷落。
但是在南非以煤为原料的甲醇工业化生产从未中断过。
考虑到未来能源的发展及环境保护等方面的因素,以煤为原料的甲醇生产工艺又重新受到人们的重视。
现在许多公司都以天然气、煤或重油为原料来生产甲醇,所用的催化剂基本上是以铜和氧化锌为主加入铝或铬的氧化物。
工艺设计也大同小异,差异之处是在反应器的设计和操作单元的组合上。
气相法工艺流程主要有以下几种。
4.1 ICI低压甲醇合成流程由H2、CO、CO2及少量CH4组成的合成气经过变换反应以调节CO/CO2比例,然后用离心压缩机升压到5 MPa,送入温度为270℃冷激式反应器,反应后的气体进行冷却分离出甲醇,未反应的气体经压缩升压与新鲜原料气混合再次进入反应器,反应中所积累的甲烷气作为驰放气返回转化炉制取合成气。
低压操作意味着出口气体中的甲醇浓度低,因而合成气的循环量增加。
但是,要提高系统压力,设备的压力等级也得相应提高,这样将会造成设备投资加大和压缩机的功耗提高。
热稳定性和温度分布是反应器设计的两个至关重要的参数,所以设计时应该使反应气体分布尽可能均匀,以防止催化剂床层局部过热,导致催化剂烧结失活。
同时还要考虑到开车时的升温设施以及催化剂装卸的方式。
供压工艺生产的甲醇中含有少量水、二甲醚、乙醚、丙酮、高碳醇等杂质,需要蒸馏分离才能得到精甲醇。
日本三菱瓦斯公司(Mitsubishi Gas Chemical)也提出了与ICI类似的MGC低压合成工艺,使用的也是铜基催化剂,操作温度和压力分别为200~280℃与5~15 MPa。
反应器为冷激式,外串一中间锅炉以回收反应热。
该流程以碳氢化合物为原料,脱硫后进入500℃的蒸汽转化炉,生成的合成气冷却后经离心压缩与循环气体相混合进入反应器。
分段冷激虽然可使反应器内的催化剂床温度趋于均匀,避免了反应中局部温度过高烧坏催化剂,但同时也降低了反应器单位体积的转化率,造成循环气量增加,压缩功耗加大,反应热的回收利用效率也降低。
4.2 Lurgi低压甲醇合成工艺Lurgi低压甲醇合成工艺与ICI的最大区别是,它采用列管式反应器,CuO/ZnO基催化剂装填在列管式固定床中,反应热供给壳程中的循环水以产生高压蒸汽,反应温度由控制反应器壳程中沸水的压力来调节,操作温度和压力分别为250~260℃和5~6 MPa。
合成气由甲烷、石脑油用蒸汽转化法或部分氧化法制取,它与循环气一起压缩,预热后进入反应器。